(57)【要約】【課題】個別液室の共振周期のばらつきを抑え、振動板コンプライアンス及び吐出速度のばらつきをヘッド内で調整することが可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】長手と短手を有する個別液室１１０と、前記個別液室の少なくとも一部を形成する振動板と、下部電極、圧電体１０３及び上部電極１０４を有する圧電素子と、前記振動板上に形成された絶縁膜１０６と、を有し、個別液室１１０、圧電体１０３及び上部電極１０４を吐出単位とすると、該吐出単位は個別液室１１０の短手方向に配列し、基板の面と垂直な方向から見たときに、個別液室１１０と重なる部分における上部電極１０４の面積と絶縁膜１０６の面積が、前記吐出単位間で異なるものが少なくとも１つ存在するとともに、前記吐出単位間で負の相関を有する。【選択図】図７Ａ
2019151074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが設けられたノズル基板と、
前記ノズルに各々連通し、前記ノズル基板の面方向に長手と短手を有する個別液室と、
前記個別液室の少なくとも一部を形成する振動板と、
前記振動板上に形成された下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体及び前記圧電体上に形成された上部電極を有する圧電素子と、
前記振動板上に形成された絶縁膜と、を有し、
前記個別液室、前記圧電体及び前記上部電極を吐出単位とすると、該吐出単位は前記個別液室の短手方向に配列し、
前記ノズル基板の面と垂直な方向から見たときに、前記個別液室と重なる部分における前記上部電極の面積と前記絶縁膜の面積が、前記吐出単位間で異なるものが少なくとも１つ存在するとともに、前記吐出単位間で負の相関を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記吐出単位間で前記振動板のコンプライアンスが揃うように前記吐出単位間で負の相関を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
隣接する複数の前記吐出単位を吐出単位群とすると、前記ノズル基板の面と垂直な方向から見たときに、前記個別液室と重なる部分における前記上部電極の面積と前記絶縁膜の面積が、それぞれ前記吐出単位群内で同じであり、かつ、前記吐出単位群間で異なるものが少なくとも１つ存在するとともに、前記吐出単位群間で負の相関を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記ノズル基板の面と垂直な方向から見たときに、前記個別液室の短手方向端部における前記上部電極の面積が最も小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記圧電素子と導通する配線層と、
前記配線層と前記圧電素子との間に形成される第一絶縁膜と、を有し、
前記上部電極の面積と負の相関を有する絶縁膜は前記第一絶縁膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記圧電素子と導通する配線層と、
前記配線層上に形成される第二絶縁膜と、を有し、
前記上部電極の面積と負の相関を有する絶縁膜は前記第二絶縁膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記圧電素子と導通する配線層と、
前記配線層と前記圧電素子との間に形成される第一絶縁膜と、
前記配線層上に形成される第二絶縁膜と、を有し、
前記上部電極の面積と負の相関を有する絶縁膜は、前記第一絶縁膜及び前記第二絶縁膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記上部電極は、前記個別液室の長手方向の長さが前記吐出単位間で異なることにより、前記絶縁膜の面積と負の相関を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記絶縁膜は、前記個別液室の長手方向の長さが前記吐出単位間で異なることにより、前記上部電極の面積と負の相関を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記絶縁膜は、空隙を有することにより、前記上部電極の面積と負の相関を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記上部電極は、前記個別液室の長手方向の一方側において、長さが前記吐出単位間で異なることにより、前記絶縁膜の面積と負の相関を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記絶縁膜が前記圧電体上に形成されている前記吐出単位が少なくとも１つ存在し、該吐出単位において、前記個別液室の長手方向における前記圧電体の端部には前記絶縁膜が形成されていないことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項１４】
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする請求項１３に記載の液体吐出ユニット。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項１３若しくは１４に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液室（個別液室、加圧液室などとも称する）に圧力変動を発生させ、液室に形成された微小ノズルから液体を噴射させるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドを搭載する記録装置が知られている。
【０００３】
インクジェットヘッドの個別液室に圧力変動を発生する方式として、個別液室内にヒータを設置し、液体を気化させて圧力変動を利用する方式や、個別液室に対応させてアクチュエータを設置する方式が知られている。アクチュエータを用いる手法は、アクチュエータの種類により圧電素子方式や静電方式などがある。
【０００４】
これらのうち、圧電素子方式において、圧電体の特性ばらつきや、アクチュエータの一部を構成する振動部の寸法に起因したばらつきにより、同一ヘッド中のノズル間で吐出特性がばらついてしまう問題がある。
【０００５】
このような吐出特性のばらつきは、変位特性δとアクチュエータの長さＬを乗じたδ×Ｌ＝ΔＷ（排除体積と称する）がノズル間で異なることにより生じる。例えばヘッド内のノズル端部で変位特性δが大きくなることにより、ノズル端部側の排除体積ΔＷが大きくなり、ヘッドの内のノズル端部で吐出特性の一つである吐出速度が大きくなってしまう。例えば図３（ｄ）に示すように、ノズル端部側で吐出速度が大きくなる。
【０００６】
このような問題に対して、吐出特性を均一化することを目的として、例えば特許文献１〜３の提案がなされている。
特許文献１では圧電体能動部の駆動面積を調整しており、特許文献２ではノズル列内の端部領域の吐出非均一領域において、端部内側領域の均一領域よりも圧力チャンバの面積を大きくしている。特許文献１や２において、予め測定された変位特性δのばらつきに応じて個別液室の寸法を変更して変位特性δを均一にすることが開示されている。また、特許文献２においては、変位特性δが大きいノズルのアクチュエータ電極を短くすることで、結果的に排除体積ΔＷを均一にしている。
特許文献３では開口径の異なるノズルを設けており、変位特性δのばらつきに起因する排除体積ΔＷのばらつきに応じてノズルの大きさを変えて吐出速度を一定にしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように従来では、排除体積ΔＷを均一にしたり、個別液室やノズルの開口径を変えたりすることによりノズル間の吐出速度のばらつきを抑えていた。しかし、このような手法により吐出速度のばらつきを抑えようとすると、振動板コンプライアンスがノズル間でばらついてしまい、個別液室の共振周期がノズル間でばらついてしまう。個別液室の共振周期がノズル間でずれると、例えば駆動波形を変更した場合に吐出速度がばらついてしまい、均一な吐出特性を得ることが難しくなる。また、ウエハ単位で吐出速度がばらつく場合、ヘッド内のノズル端部で変位特性δが大きくなるとは限らず、上記の手法を用いたとしてもヘッド内での吐出速度のばらつきを抑えることは難しい。この場合、例えばウエハ間でばらつきを抑えるなどの工夫が必要になる。
【０００８】
本発明は、上記諸問題を鑑み、個別液室の共振周期及び吐出速度のばらつきを抑え、高品質な画像が得られる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドは、複数のノズルが設けられたノズル基板と、前記ノズルに各々連通し、前記ノズル基板の面方向に長手と短手を有する個別液室と、前記個別液室の少なくとも一部を形成する振動板と、前記振動板上に形成された下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体及び前記圧電体上に形成された上部電極を有する圧電素子と、前記振動板上に形成された絶縁膜と、を有し、前記個別液室、前記圧電体及び前記上部電極を吐出単位とすると、該吐出単位は前記個別液室の短手方向に配列し、前記ノズル基板の面と垂直な方向から見たときに、前記個別液室と重なる部分における前記上部電極の面積と前記絶縁膜の面積が、前記吐出単位間で異なるものが少なくとも１つ存在するとともに、前記吐出単位間で負の相関を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、個別液室の共振周期及び吐出速度のばらつきを抑え、高品質な画像が得られる液体吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの一例における短手方向の断面図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッドの一例における長手方向の断面図である。
【図３Ａ】参考例１の液体吐出ヘッドにおける平面模式図である。
【図３Ｂ】参考例１の液体吐出ヘッドにおける各種特性のプロット図（ａ）〜（ｄ）である。
【図４】液体吐出ヘッドにおける吐出速度分布の一例を示す図（ａ）及びアクチュエータウエハにおける吐出速度分布の一例を示す図（ｂ）である。
【図５Ａ】参考例２の液体吐出ヘッドにおける平面模式図である。
【図５Ｂ】参考例２の液体吐出ヘッドにおける各種特性のプロット図（ａ）〜（ｄ）である。
【図６】駆動波形及びメニスカス振動の一例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の液体吐出ヘッドの一例における平面模式図である。
【図７Ｂ】本発明の液体吐出ヘッドの一例における各種特性のプロット図（ａ）〜（ｄ）である。
【図８Ａ】本発明の液体吐出ヘッドの一例における長手方向断面図（ａ）及び拡大断面図（ｂ）である。
【図８Ｂ】本発明の液体吐出ヘッドの一例における他の長手方向断面図（ａ）並びに拡大断面図（ｂ）及び（ｃ）である。
【図９】本発明の液体吐出ヘッドの一例における上部電極及び第一絶縁膜の関係の一例を示す図である。
【図１０】液体吐出ヘッドにおける吐出速度分布の他の例を示す図である。
【図１１】本発明の液体吐出ヘッドの他の例における平面模式図（ａ）及び（ｂ）である。
【図１２】本発明の液体吐出ヘッドの他の例における長手方向の断面図である。
【図１３】本発明の液体吐出ヘッドの他の例における上部電極及び第二絶縁膜の関係の一例を示す図である。
【図１４】本発明の液体吐出ヘッドの他の例における長手方向の断面図である。
【図１５Ａ】本発明の液体吐出ヘッドの他の例における平面模式図である。
【図１５Ｂ】本発明の液体吐出ヘッドの他の例における長手方向の断面図である。
【図１６Ａ】本発明の液体吐出ヘッドの他の例における平面模式図である。
【図１６Ｂ】本発明の液体吐出ヘッドの他の例における長手方向の断面図である。
【図１７】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明するための長手方向の断面図（ａ）〜（ｇ）である。
【図１８】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明するための長手方向の断面図（ａ）〜（ｇ）である。
【図１９】本発明に係る液体を吐出する装置の一例を示す模式図である。
【図２０】本発明に係る液体を吐出する装置の他の例を示す模式図である。
【図２１】本発明に係る液体吐出ユニットの一例を示す模式図である。
【図２２】本発明に係る液体吐出ユニットの他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１３】
（液体吐出ヘッド）
本発明の液体吐出ヘッドは、複数のノズルが設けられたノズル基板と、前記ノズルに各々連通し、前記ノズル基板の面方向に長手と短手を有する個別液室と、前記個別液室の少なくとも一部を形成する振動板と、前記振動板上に形成された下部電極、前記下部電極上に形成された圧電体及び前記圧電体上に形成された上部電極を有する圧電素子と、前記振動板上に形成された絶縁膜と、を有し、前記個別液室、前記圧電体及び前記上部電極を吐出単位とすると、該吐出単位は前記個別液室の短手方向に配列し、前記ノズル基板の面と垂直な方向から見たときに、前記個別液室と重なる部分における前記上部電極の面積と前記絶縁膜の面積が、前記吐出単位間で異なるものが少なくとも１つ存在するとともに、前記吐出単位間で負の相関を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の液体吐出ヘッドは、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に好適に用いられる。応用分野としては、例えば液体レジストを液滴として吐出するインクジェットヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出するインクジェットヘッドなどが挙げられる。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
＜＜基本構成＞＞
本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態について説明する。ここではまず本実施形態の液体吐出ヘッドの基本構成について説明する。本実施形態に係る液体吐出ヘッドを図１、図２に示す。図１は個別液室１１０の短手方向の断面図であり、図２は個別液室１１０の長手方向の断面図である。
【００１６】
なお、個別液室１１０はノズル基板３００の面方向に長手と短手を有しており、以下、単に長手方向、短手方向と表記した場合には、それぞれ個別液室１１０の長手方向、短手方向を意味するものである。また、本実施形態の圧電体１０３及び上部電極１０４においても基板の面方向に長手と短手を有しており、圧電体１０３及び上部電極１０４の長手方向、短手方向は、個別液室１１０の長手方向、短手方向とそれぞれ一致する。
【００１７】
本実施形態の液体吐出ヘッド１は、保持基板２００と、圧電素子１０５が形成された液室基板１００と、ノズル３０１が設けられたノズル基板３００とが接合して構成されている。保持基板２００は液室基板１００の圧電素子１０５が形成されている面と接合し、ノズル基板３００は液室基板１００の圧電素子１０５が形成されている面と反対側の面で接合している。
【００１８】
ノズル３０１から吐出される液体（例えばインク）は、インクタンクからインク流路２０１を通り、共通液室１２０へ供給される。次いで、共通液室１２０から流体抵抗部１１１を介して個別液室１１０に供給される。
【００１９】
個別液室１１０は、ノズル３０１に対応する位置に設けられて液体に圧力を加え、ノズル３０１から液体を吐出させるものである。個別液室１１０は液室隔壁１０９により仕切られており、個別液室１１０の上部には振動板１０１が形成され、振動板１０１上には下部電極１０２、圧電体１０３、上部電極１０４が積層された圧電素子１０５が形成される。圧電素子１０５を駆動することで生じる圧力により個別液室１１０に連通するノズル３０１から液体が吐出される。
【００２０】
なお、本実施形態では下部電極１０２を共通電極、上部電極１０４を個別電極としているが、これに限られず、下部電極１０２を個別電極、上部電極１０４を共通電極としてもよい。
【００２１】
液室基板１００の材料としては、所望の加工性、物性から種々選択可能であるが、例えば、３００ｄｐｉ（約８５μｍピッチ）以上ではフォトリソグラフィ法を用いることができるシリコン基板を用いることが好ましい。
【００２２】
個別液室１１０の加工は、例えば、ウェットエッチング法、ドライエッチング法等を用いることができる。これにより、振動板１０１の個別液室１１０側を二酸化シリコン膜等として、エッチングストップ層とできるため、液室の高さを高精度に制御することができる。
【００２３】
振動板１０１としては、例えば、シリコンや窒化物、酸化物、炭化物等の剛性の高い材料を用いることが好ましい。また、これらの材料の積層構造としてもよい。
下部電極１０２としては、例えば、Ｐｔ、Ｔｉ、ＬａＮｉＯ３（ニッケル酸ランタン）、ＳｒＲｕＯ３（ストロンチウムルテニウムオキサイド）等を用いることができる。
圧電体１０３としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。
上部電極１０４としては、例えば、Ｐｔ、ＬａＮｉＯ３、ＳｒＲｕＯ３等を用いることができる。また、上部電極１０４の厚みとしては、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００２４】
ノズル基板３００には、液体を吐出するノズル３０１が複数列（例えば４列）配置されている。
ノズル基板３００の材料としては、所望の剛性や加工性に応じて種々選択可能である。例えば、ＳＵＳ、ニッケル等の金属又は合金や、シリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料等を用いることができる。
【００２５】
ノズル３０１の加工方法は、ノズル基板３００の材料特性や要求される精度、加工性から最適な方法を選択すればよく、例えば、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザ加工法、フォトリソグラフィ法等を用いることができる。また、ノズル３０１の開口径、ノズル配列数、配列密度等についても、要求される仕様に合わせて所望の組み合わせを設定することができる。
【００２６】
保持基板２００はノズル基板３００とは反対側で液室基板１００と接合され、これにより液室基板１００の剛性を確保することができる。保持基板２００の材料としては、特に制限されるものではないが、液室基板１００の反りを防止するために熱膨張係数の近い材料を選定することが好ましい。例えば、ガラス、シリコンやＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等のセラミクス材料を用いることが好ましい。
【００２７】
本実施形態では、圧電素子１０５に導通する配線層が設けられており、本実施形態の配線層としては、圧電素子１０５の下部電極１０２に接続する下部電極配線１１２と、圧電素子１０５の上部電極１０４に接続する上部電極配線１１３が図示されている。なお、配線層と表記した場合には、特に断りのない限り、下部電極配線１１２と上部電極配線１１３を区別せずに説明するものである。
【００２８】
本実施形態では、下部電極１０２と下部電極配線１１２、上部電極１０４と上部電極配線１１３のそれぞれの間には、第一絶縁膜１０６（層間絶縁膜とも称することがある）が形成されている。図示されるように、少なくとも配線層と圧電素子１０５との間に第一絶縁膜１０６が形成されている。また、第一絶縁膜１０６は一部にコンタクトホールとしての開口部を設けており、配線層は下部電極コンタクトホール１２２、上部電極コンタクトホール１２３を介して圧電素子１０５と電気的に接続されている。
【００２９】
本実施形態では、下部電極配線１１２及び上部電極配線１１３は、第一絶縁膜１０６が形成される側とは反対側に第二絶縁膜１０７（パッシベーション膜とも称することがある）が形成されている。図示されるように、少なくとも配線層上に第二絶縁膜１０７が形成されている。
【００３０】
第一絶縁膜１０６と第二絶縁膜１０７は振動板１０１の変位を妨げないように形成することが好ましい。そのため、平面視で圧電素子１０５が形成される領域では、コンタクトホール周辺以外の場所には形成しないことが好ましい。例えば図２に示されるように、平面視で圧電素子１０５が形成される領域では、第一絶縁膜１０６は配線層との間と、下部電極コンタクトホール１２２及び上部電極コンタクトホール１２３の周辺に形成されている。また、第二絶縁膜１０７は配線層上と、下部電極コンタクトホール１２２及び上部電極コンタクトホール１２３の周辺に形成されている。
【００３１】
また、上部電極配線１１３は駆動ＩＣ１６０と接続されており、駆動ＩＣ１６０は駆動電圧制御部から供給された電圧を、印字パターンをもとに圧電素子１０５に選択的に供給して、圧電素子１０５を制御する。
【００３２】
＜＜参考例の説明＞＞
ここで、本実施形態の詳細を説明するために参考例１、２を挙げて説明する。
参考例１に係る液体吐出ヘッドについて図３を用いて説明する。図３Ａは参考例１に係る液体吐出ヘッドの平面模式図であり、図３Ｂは同ヘッドのノズル１〜６における各種特性をプロットしたものである。
【００３３】
図３Ａでは、説明のための要部が図示されており、液室基板１００上に形成されていた圧電体１０３、上部電極１０４、上部電極配線１１３、第一絶縁膜１０６が図示されている。一方、個別液室１１０、流体抵抗部１１１、インク流路２０１は破線で示されている。
【００３４】
図３Ａには、６つのノズルが図示されており、番号１のノズルが端部側、番号６のノズルが中央側に位置している。また、個別液室１１０、圧電体１０３及び上部電極１０４を吐出単位とし、該吐出単位は個別液室１１０の短手方向に配列している。なお、ノズルを吐出単位として説明する箇所がある。
【００３５】
背景技術で述べたように、従来より、圧電素子方式において、圧電体の特性ばらつきや、アクチュエータの一部を構成する振動部の寸法に起因したばらつきにより、同一ヘッド中のノズル間で吐出特性がばらついてしまう問題がある。
【００３６】
このような吐出特性のばらつきは、変位特性δとアクチュエータの長さＬを乗じたδ×Ｌ＝ΔＷ（排除体積と称する）がノズル間で異なることにより生じる。ここで、アクチュエータの長さＬとあるのは、図２、図３Ａに示されるように、個別液室１１０の長手方向における上部電極１０４の長さである。また、変位特性δは図１、図２に示されるように、圧電素子１０５を駆動させた場合における振動板１０１の最大変位量である。なお、以下、変位特性δを単に変位δと表記することがある。
【００３７】
図３Ｂ（ａ）に示すように、参考例１に係る液体吐出ヘッドにおいては、端部のノズル１の変位δを１００％としたとき、ノズル６に向かって変位δが小さくなっている。このようなヘッドでは、図３Ｂ（ｂ）、図３Ｂ（ｄ）に示すように、排除体積ΔＷが端部側から中央側に向かって小さくなり、吐出特性の一つである吐出速度が小さくなる。
【００３８】
図４（ａ）に液体吐出ヘッドにおける吐出速度分布の一例を示す。図４（ａ）は例えば、参考例１のヘッドがノズル１〜３２０を有するとした場合における吐出速度の分布の例を示したものである。図示されるように、ノズル端部で吐出速度が大きくなっており、ヘッド内ではノズル間で吐出速度がばらついている。このような吐出速度のばらつきを解決するために、従来から種々の技術が提案されている。
【００３９】
しかしながら、下記の参考例２で説明するように、吐出速度の調整は可能であるとしても個別液室の剛性コンプライアンスがばらついてしまうために、液室の共振周期がばらつき、均一な吐出特性を得ることは難しい。
【００４０】
また、アクチュエータウエハにおける吐出速度分布の一例を図４（ｂ）に示す。図示されるように、アクチュエータウエハ単位で吐出速度がばらついている場合がある。このようなアクチュエータウエハからヘッドを作製すると、例えば図中Ａにあたるヘッドでは図４（ａ）のような吐出速度の分布にならず、吐出速度の分布は傾きを有することになる。この場合、従来から提案されている技術では対応することが難しく、例えばウエハ間でばらつきを抑える等の対応が必要になる。
【００４１】
次に、他の参考例である参考例２について図５、図６を用いて説明する。参考例２に係る液体吐出ヘッドの平面図を図５Ａに示す。図５Ａは図３Ａと同様の平面図であり、図５Ｂは同ヘッドにおけるノズル１〜６の各種特性を図３Ｂと同様にプロットしたものである。
【００４２】
参考例２では、上部電極１０４の長さをノズル間で変更している。ここでは、長手方向について上部電極１０４の長さを変更している。図５Ａのように上部電極１０４の長さをノズル間で変えると、図５Ｂ（ｂ）、図５Ｂ（ｄ）に示すように排除体積ΔＷは一定になり、吐出速度を一定にすることができる。しかしながら、図５Ｂ（ｃ）に示すように振動板コンプライアンスが均一ではなくなる。
【００４３】
ここで、駆動波形とメニスカスの振動状態の一例を図６に示す。図６の上段の波形は圧電素子を駆動させるための駆動波形であり、図６の下段の波形はメニスカス周波数である。
【００４４】
図６の下段における（Ａ）及び（Ｂ）の実線の波形は、上部電極１０４の長さを一定にしたとき、すなわち参考例１におけるノズル１及び６のメニスカス周波数である。これについて、本参考例２のようにノズル１の上部電極１０４の長さを小さくすると、実線の波形（Ａ）は破線の波形（Ｃ）のようになり、共振周期がずれてしまう。この状態では、駆動波形を変更したときに例えば単純な押し出し波形では吐出速度は一定になるが、共振周期がずれているためマルチパスによる駆動で吐出速度にばらつきが発生してしまう。
【００４５】
＜＜本実施形態の詳細＞＞
次に、本実施形態の詳細について図７〜図１０を用いて説明する。
本実施形態の液体吐出ヘッドの平面図を図７Ａに示す。図７Ａはノズル基板の面と垂直な方向から見たときの平面図を模式的に説明するものであり、図３Ａ、図５Ａと同様の平面図である。ここでは上記参考例と同様に説明のための要部が図示されており、液室基板１００上に形成されていた圧電体１０３、上部電極１０４、上部電極配線１１３、第一絶縁膜１０６が図示されている。一方、個別液室１１０、流体抵抗部１１１、インク流路２０１は破線で示されている。
【００４６】
なお、本実施形態においても、個別液室１１０はノズル基板３００の面方向に長手と短手を有しており、以下、単に長手方向、短手方向と表記した場合には、それぞれ個別液室１１０の長手方向、短手方向を意味する。また、本実施形態の圧電体１０３及び上部電極１０４も同様に基板の面方向に長手と短手を有しており、圧電体１０３及び上部電極１０４の長手方向、短手方向は、個別液室１１０の長手方向、短手方向とそれぞれ一致する。
【００４７】
また、「上部電極の面積」、「絶縁膜の面積」と表記した場合は、ノズル基板の面と垂直な方向から見たときに、個別液室１１０と重なる部分における上部電極１０４の面積、絶縁膜の面積を意味するものである。本実施形態では、第一絶縁膜１０６の面積が「絶縁膜の面積」に該当する。
【００４８】
また、個別液室１１０、圧電体１０３及び上部電極１０４を吐出単位とし、該吐出単位は個別液室１１０の短手方向に配列している。なお、ノズルを吐出単位として説明する箇所がある。
【００４９】
参考例２における図５Ａでは、上部電極１０４の面積（長手方向の長さ）をノズル間で変更していたが、第一絶縁膜１０６の面積はノズル間で一定であった。
これに対し、本実施形態では、上部電極１０４の面積をノズル間で変更することに加え、第一絶縁膜１０６の面積についてもノズル間で変更している。図示されるように、ノズル１では上部電極１０４が他のノズルに比べて、長手方向の長さが短く形成されており、上部電極１０４が短くなった領域における圧電体１０３上に第一絶縁膜１０６が延設して形成されている。
【００５０】
本実施形態における個別液室１１０の長手方向の断面図を図８に示す。図８Ａ（ａ）は図７Ａにおけるノズル６の断面図に相当し、図８Ａ（ｂ）は図８Ａ（ａ）の拡大図である。また、図８Ｂ（ａ）は図７Ａにおけるノズル３の断面図に相当し、図８Ｂ（ｂ）はノズル２の長手方向断面の拡大図、図８Ｂ（ｃ）はノズル１の長手方向断面の拡大図である。
【００５１】
図示されるように、上部電極１０４の長さが短くなった吐出単位において、第一絶縁膜１０６が延設されている。このように、上部電極１０４の面積と第一絶縁膜１０６の面積は、一方が大きくなれば他方は小さくなる関係を有しており、吐出単位間で負の相関を有している。
【００５２】
上部電極の面積を小さくすることで振動板の剛性が緩和されるが、この吐出単位において絶縁膜の面積を大きくすることで振動板の剛性が硬く戻されることとなる。これにより、振動板のコンプライアンスの変動を抑えることができる。このため、個別液室の共振周期を変更することなく、吐出速度のばらつきを補正することができる。また、個別液室の共振周期を変えることなくアクチュエータの排除体積をヘッド内で調整可能となる。
【００５３】
本実施形態における各種特性をプロットしたものを図７Ｂに示す。図７Ｂ（ａ）に示されるような変位δに分布がある場合においても、上述のように構成することで、図７Ｂ（ｂ）、図７Ｂ（ｃ）に示すように排除体積ΔＷと振動板コンプライアンスのばらつきを抑えることができ、ノズル間で均一にすることができる。
【００５４】
従って、本実施形態によれば、排除体積ΔＷのばらつきが抑えられていることにより、図７Ｂ（ｄ）に示すように吐出速度のばらつきを抑えることができ、かつ、振動板コンプライアンスのばらつきを抑えることができる。これにより、共振周期のばらつきを抑えることができ、良好な吐出特性が得られ、高品質な画像を得ることができる。
【００５５】
なお、図８における断面図では圧電体１０３上に形成された上部電極１０４と第一絶縁膜１０６が互いに離間している吐出単位について図示されているが、これに限られるものではなく、例えばノズル４のように、上部電極１０４と第一絶縁膜１０６が互いに接していてもよい。更に、上部電極１０４と第一絶縁膜１０６が互いに重なりあっていてもよく、例えば上部電極１０４上に第一絶縁膜１０６が形成される部分があってもよい。
【００５６】
同一ヘッド内において、排除体積ΔＷを揃えるために上部電極１０４の長さを最大にする場所から最小にする場所の領域を排除体積ΔＷとコンプライアンスの調整領域と称する。本実施形態では図７Ａに符号（Ａ）として示されている。この調整領域内において第一絶縁膜１０６の長さを調整し、排除体積ΔＷとコンプライアンスを同時に調整している。
【００５７】
ここで、本実施形態の上部電極１０４及び第一絶縁膜１０６の具体例を図９に示す。図９は調整領域における上部電極１０４と第一絶縁膜１０６の長手方向の長さをプロットしたものであり、図９におけるノズル番号は図７Ａのノズル番号に対応している。
【００５８】
この例では、上部電極１０４として厚みが０．１２５μｍのＰｔと、第一絶縁膜１０６として厚みが０．８μｍのＳｉＯ２を用いている。図示されるように、上部電極１０４の面積（ここでは長さ）と第一絶縁膜１０６の面積（長さ）の変動が負の相関を有しており、このような長さ配分とすることで振動板のコンプライアンスを吐出単位間で一定にすることができる。これにより、共振周期を変えることなく吐出特性のばらつきを抑制することができる。
【００５９】
調整領域の取り方は、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。本実施形態では、短手方向に対して１００μｍとしているが、これに限られるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００６０】
第一絶縁膜１０６の材料としては、適宜変更することが可能であり、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等が挙げられる。
また、第一絶縁膜１０６の厚みとしては、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００６１】
なお、本実施形態では、上部電極１０４の面積と負の相関を有する絶縁膜として第一絶縁膜１０６である場合の例を示しているが、これに限られるものではなく、適宜変更することが可能である。後述するように、第二絶縁膜１０７の面積が上部電極１０４の面積と負の相関を有する構成であってもよいし、第一絶縁膜１０６及び第二絶縁膜１０７の面積が上部電極の面積と負の相関を有していてもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、ノズル基板３００の面と垂直な方向から見たときに、個別液室１１０の短手方向端部における上部電極１０４の面積が最も小さくなっている。そのため、第一絶縁膜１０６の面積は、短手方向端部の吐出単位において最も大きくなっている。
【００６３】
なお、本発明においては、これに限られるものではない。例えば図４（ｂ）に示されるように、アクチュエータウエハ単位で吐出速度がばらついている場合、図中Ａにあたるヘッドでは図４（ａ）のような吐出速度の分布にならず、吐出速度の分布は傾きを有することになる。
【００６４】
この場合、端部のノズル１における上部電極の面積を最も大きくし、他方の端部のノズル３２０に向かうにつれて連続的に上部電極の面積を大きくしていくことが好ましい。そして、ノズル１における絶縁膜の面積を最も小さくし、ノズル３２０に向かうにつれて連続的に絶縁膜の面積を小さくする。これにより、振動板コンプライアンスを均一にし、共振周期のばらつきを抑えることができる。このため、ウエハ間のばらつきを抑えるための工夫を別途設けることなく、ヘッド内で調整することが可能である。
【００６５】
また、図４（ｂ）におけるＢ、Ｃ、Ｄにあたるヘッド等においても上部電極の面積と絶縁膜の面積が負の相関を有し、振動板コンプライアンスを均一にするように調整することで、共振周期のばらつきを抑え、吐出速度を均一にすることができる。
【００６６】
本実施形態において、上部電極１０４の面積は、個別液室１１０の長手方向の長さが吐出単位間で異なることにより第一絶縁膜１０６の面積と負の相関を有している。このように、上部電極１０４の長手方向の長さを調整することにより、高い分解能で駆動面積を調整することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、第一絶縁膜１０６は、個別液室１１０の長手方向の長さが吐出単位間で異なることにより、上部電極１０４の面積と負の相関を有する。このように、第一絶縁膜１０６の長手方向の長さを調整することにより、駆動部に影響を与えることなく個別液室の共振周期を調整することができる。
【００６８】
なお、本実施形態ではノズル１〜６間のすべてで、上部電極１０４の面積及び第一絶縁膜１０６の面積を異ならせているが、本発明はこれに限られるものではない。
本発明では、ノズル基板３００の面と垂直な方向から見たときに、個別液室１１０と重なる部分における上部電極１０４の面積と絶縁膜の面積が、吐出単位間で異なるものが少なくとも１つ存在していればよい。そのため、異なる吐出単位の数は適宜変更することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、上部電極１０４は個別液室１１０の長手方向の一方側において、長さが吐出単位間で異なることにより、絶縁膜の面積と負の相関を有する。図７Ａに示されるように、上部電極１０４の長手方向の長さは、上部電極コンタクトホール１２３とは反対側で調整されている。すなわち、図示される調整領域は、上部電極コンタクトホール１２３とは反対側に位置している。この場合、電極面積の調整が容易となる。
【００７０】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係るその他の実施形態について説明する。上記実施形態と共通の事項については説明を省略する。
本実施形態では、隣接する複数の吐出単位を吐出単位群とすると、ノズル基板３００の面と垂直な方向から見たときに、個別液室１１０と重なる部分における上部電極１０４の面積と絶縁膜の面積が、それぞれ吐出単位群内で同じであり、かつ、吐出単位群間で異なるものが少なくとも１つ存在するとともに、吐出単位群間で負の相関を有している。
【００７１】
本実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０、図１１を用いて説明する。図１０は、ノズル間の吐出速度の分布を示す図である。例えば液体吐出ヘッドのノズルが１〜３２０まである場合において、ノズル１〜２０、ノズル２１〜３００、ノズル３０１〜３２０の吐出単位群をそれぞれＡ群、Ｃ群、Ｂ群とする。Ａ群とＢ群がヘッドの端部側に位置しており、Ｃ群が中央側に位置している。Ａ群、Ｂ群、Ｃ群内では、それぞれ吐出単位間の吐出特性（吐出速度）はほぼ均一である。図１０に示されるように、Ａ群とＢ群の吐出速度はほぼ同じであり、Ｃ群に対して吐出速度が大きくなっている。このため、ヘッド内では吐出速度がばらつき、参考例と同様の不具合が生じる。
【００７２】
本実施形態に係る液体吐出ヘッドの平面図を図１１に示す。図１１（ａ）はＡ群及びＢ群の平面図であり、図１１（ｂ）はＣ群の平面図である。図示されるように、Ａ群、Ｂ群、Ｃ群内では、吐出単位間で上部電極１０４の面積が一定となっており、第一絶縁膜１０６の面積が一定となっている。なお、図１１（ａ）に示されるように、Ａ群とＢ群では、上部電極１０４の面積が同じであり、第一絶縁膜１０６の面積が同じである。一方、Ａ群（又はＢ群）とＣ群を比較すると、上部電極１０４の面積と第一絶縁膜１０６の面積が異なっている。
【００７３】
本実施形態の例では、Ａ群（Ｂ群）における上部電極１０４はＣ群における上部電極１０４よりも長手方向に短く形成されており、Ａ群（Ｂ群）における第一絶縁膜１０６はＣ群における第一絶縁膜１０６よりも長手方向に長く形成されている。
【００７４】
このように吐出単位群間で上部電極１０４の面積と第一絶縁膜１０６の面積に負の相関を持たせてもよい。これにより、Ａ群、Ｂ群、Ｃ群の吐出単位群間で吐出特性と共振周期を揃えることができ、高品質な画像が得られる液体吐出ヘッドを得ることができる。
【００７５】
本実施形態では、吐出単位群において、異なるものが１つある構成となっているが、本発明はこれに限られず、異なる吐出単位群が複数あってもよい。
【００７６】
なお、上記実施形態と同様に、上部電極１０４の面積と負の相関を有する絶縁膜は第一絶縁膜１０６に限られるものではなく、第二絶縁膜１０７であってもよいし、第一絶縁膜１０６及び第二絶縁膜１０７であってもよい。
【００７７】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係るその他の実施形態について説明する。上記実施形態と共通の事項については説明を省略する。本実施形態では、上部電極１０４の面積と負の相関を有する絶縁膜は第二絶縁膜１０７である。基本構成は第１の実施形態と同じであり、上部電極１０４と負の相関を有する絶縁膜が、第一絶縁膜１０６ではなく第二絶縁膜１０７にした点で相違する。
【００７８】
本実施形態に係る液体吐出ヘッドの長手方向の断面図を図１２に示す。なお、図１２は図８Ｂと同様の断面図である。
図示されるように、本実施形態では、第二絶縁膜１０７が圧電体１０３上に延設されており、第二絶縁膜１０７は吐出単位間で上部電極１０４の面積と負の相関を有している。
【００７９】
ここで、本実施形態の上部電極１０４及び第二絶縁膜１０７の具体例を図１３に示す。図１３は図９と同様に調整領域における上部電極１０４と第二絶縁膜１０７の長手方向の長さをプロットしたものであり、図１３におけるノズル番号は図７Ａのノズル番号に対応している。
【００８０】
この例では、上部電極１０４として厚みが０．１２５μｍのＰｔと、第二絶縁膜１０７として厚みが０．２μｍのＳｉＮを用いている。図示されるように、上部電極１０４の面積（ここでは長さ）と第二絶縁膜１０７の面積（長さ）の変動が負の相関を有し、このような長さ配分とすることで振動板のコンプライアンスを吐出単位間で一定にしている。これにより吐出特性のばらつきを抑制することができる。
【００８１】
第二絶縁膜１０７の材料としては、適宜変更することが可能であり、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等が挙げられる。
また、第二絶縁膜１０７の厚みとしては、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００８２】
液体吐出ヘッドは基本的に第二絶縁膜１０７を有しているため、他の製造工程を追加することなく、通常の半導体プロセスにおけるエッチング工程で第二絶縁膜１０７を作製することができる。このため、本実施形態のように第二絶縁膜１０７を調整する場合には、マスク図面を変更するだけでよいため、追加コストを抑えることができる。
【００８３】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係るその他の実施形態について説明する。上記実施形態と共通の事項については説明を省略する。
本実施形態では、上部電極１０４の面積と負の相関を有する絶縁膜が複数の膜からなるものである。絶縁膜を複数の層にすることにより、個別液室１１０の共振周期の調整がより行いやすくなるため、各層の膜厚と剛性の設計自由度を向上させることができ、より確実に吐出速度を均一にすることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、特に上部電極１０４の面積と負の相関を有する絶縁膜は、第一絶縁膜１０６及び第二絶縁膜１０７であることが好ましい。この場合の液体吐出ヘッドの長手方向の断面図を図１４に示す。なお、図１４は図８Ｂと同様の断面図である。
【００８５】
図示されるように、本実施形態では、第一絶縁膜１０６及び第二絶縁膜１０７が圧電体１０３上に延設されており、第一絶縁膜１０６及び第二絶縁膜１０７は吐出単位間で上部電極１０４の面積と負の相関を有している。
【００８６】
上部電極１０４の面積と負の相関を有する絶縁膜が第一絶縁膜１０６及び第二絶縁膜１０７であることにより、上述した絶縁膜が複数の層である場合の利点をする。また、基本的に液体吐出ヘッドは第一絶縁膜１０６及び第二絶縁膜１０７を有しているため、本実施形態の構成とする場合、マスク図面を変更するだけでよく、製造に係る追加コストを抑えることができる。
【００８７】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明に係るその他の実施形態について説明する。上記実施形態と共通の事項については説明を省略する。
本実施形態において、絶縁膜は空隙１４８を有することにより、上部電極１０４の面積と負の相関を有する。本実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１５を用いて説明する。図１５Ａは本実施形態の液体吐出ヘッドの平面図であり、図１５Ｂは長手方向の断面図であり、図１５Ａにおけるノズル４の長手方向の断面図に相当する。図示されるように、第一絶縁膜１０６に空隙１４８が形成されており、空隙１４８の面積を調整することにより上部電極１０４の面積と負の相関を有している。
【００８８】
なお、図１５Ａに示される例では、ノズル２〜６において、第一絶縁膜１０６が上部電極１０４上にも形成されているが、これに限られるものではなく、上部電極１０４上に第一絶縁膜１０６が形成されていなくてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態と同様に、上部電極１０４の面積と負の相関を有する絶縁膜は第一絶縁膜１０６に限られるものではなく、第二絶縁膜１０７であってもよいし、第一絶縁膜１０６及び第二絶縁膜１０７であってもよい。
【００９０】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明に係るその他の実施形態について説明する。上記実施形態と共通の事項については説明を省略する。
本実施形態では、絶縁膜が圧電体１０３上に形成されている吐出単位が少なくとも１つ存在し、該吐出単位において、個別液室１１０の長手方向における圧電体１０３の端部には絶縁膜が形成されていない。
【００９１】
本実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１６を用いて説明する。図１６Ａは本実施形態の液体吐出ヘッドの平面図であり、図１６Ｂは長手方向の断面図であり、図１６Ａにおけるノズル２の長手方向の断面図に相当する。
図示されるように、長手方向における圧電体１０３の端部には絶縁膜が形成されていない。これは平面図及び断面図において絶縁膜非形成部１３８として図示されている。
【００９２】
本実施形態では、個別液室１１０の長手方向における圧電体１０３のエッジには絶縁膜を被覆せず、コンプライアンス調整用の絶縁膜を個別液室１１０の外側を被覆している絶縁膜から分断している。圧電体１０３のエッジを覆うと固定された絶縁膜によって変位が抑制されることとなるが、本実施形態では圧電体のエッジには絶縁膜を被覆しないため、変位の抑制を防止することができる。これにより、吐出特性の低下を防止することができる。
【００９３】
＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、上部電極１０４の長手方向の長さを調整することで、上部電極の面積と絶縁膜の面積とが負の相関を有している。本発明においては、短手方向の長さを調整して上部電極及び絶縁膜の面積に負の相関を持たせてもよい。すなわち、上部電極１０４及び絶縁膜の短手方向の長さが吐出単位間で異なるものが少なくとも１つあり、上部電極の面積と絶縁膜の面積とが負の相関を有する。上部電極の短手方向の長さが短くなった吐出単位では絶縁膜の短手方向の長さが長くなり、上部電極の短手方向の長さが長くなった吐出単位では絶縁膜の短手方向の長さが短くなるという負の相関を有する。本実施形態においても、個別液室の共振周期及び吐出速度のばらつきを抑え、高品質な画像を得ることができる。
【００９４】
＜液体吐出ヘッドの製造方法の一実施形態＞
次に、上記第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を図１７、図１８により説明する。図１７及び図１８は液体吐出ヘッドにおける個別液室の長手方向の断面図である。
【００９５】
［図１７（ａ）、図１７（ｂ）］
液室基板１００ａ上における振動板１０１を設ける以外の箇所に、マスクとしてのシリコン窒化膜をパターニングする。また、ポリシリコンとシリコン熱酸化膜形成手段（例えば、プラズマＣＶＤ法、パイロ酸化法等）によりポリシリコンとＳｉＯ２の多層積層膜である振動板１０１を液室基板１００ａ上に形成する。
【００９６】
［図１７（ｃ）］
次に、薄膜形成手段（例えば、ゾルゲル法、スパッタ法等）により、例えばＰｔ、Ｔｉ、ＬａＮｉＯ３（ニッケル酸ランタン）、ＳｒＲｕＯ３（ストロンチウムルテニウムオキサイド）からなる下部電極１０２、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる圧電体１０３の層、例えばＰｔ、ＬａＮｉＯ３、ＳｒＲｕＯ３からなる上部電極１０４の層を順次形成する。
【００９７】
［図１７（ｄ）］
次に、フォトリソグラフィ法により上部電極１０４、圧電体１０３、下部電極１０２を順次パターニングし、圧電素子１０５を形成する。
【００９８】
第１の実施形態では、上部電極１０４の面積と第一絶縁膜１０６の面積が負の相関を有し、ノズル間で振動板コンプライアンスが均一となるようにノズルごとの上部電極１０４の面積を調整している。上部電極１０４の寸法は、通常の半導体プロセスのエッチング工程で調整することが可能であり、ノズル間で上部電極１０４の寸法を変更する場合にはマスク図面を変更するだけでよい。そのため、本構成にするための追加コストを抑えることができる。
【００９９】
［図１７（ｅ）］
次に、配線形成のための第一絶縁膜１０６（例えばＳｉＯ２）を振動の妨げにならない領域に成膜する。この工程は本実施形態の特徴であり、振動板の弾性コンプライアンスが一定となるように上述のようにノズルごとの被覆面積を決めて成膜される。
【０１００】
第１の実施形態では、第一絶縁膜１０６の面積が上部電極１０４の面積と負の相関を有し、ノズル間で振動板コンプライアンスが均一となるようにノズルごとの第一絶縁膜１０６の面積を調整している。液体吐出ヘッドは基本的に第一絶縁膜１０６を有しているため、他の製造工程を追加する必要はなく、通常の半導体プロセスのエッチング工程で第一絶縁膜１０６を作製することができる。このため、本実施形態のように第一絶縁膜１０６の面積を調整する場合には、マスク図面を変更するだけでよいため、追加コストを抑えることができる。
【０１０１】
［図１７（ｆ）］
次に、例えばアルミニウムからなる下部電極配線１１２及び上部電極配線１１３を所望の箇所に形成する。
【０１０２】
［図１７（ｇ）］
振動変位の妨げにならないように上部電極１０４上を避けて圧電素子１０５の端部と下部電極１０２に、例えば、ＳｉＯ２又はＳｉＮからなる第二絶縁膜１０７を形成する。この工程も図１７（ｅ）の工程と同様に本実施形態の特徴である。このようにして液室基板１００ｂが得られる。
【０１０３】
なお、上記第３の実施形態では、第二絶縁膜１０７の面積が上部電極１０４の面積と負の相関を有し、ノズル間で振動板コンプライアンスが均一となるようにノズルごとの第二絶縁膜１０７の面積を調整している。液体吐出ヘッドは基本的に第二絶縁膜１０７を有しているため、他の製造工程を追加する必要はなく、通常の半導体プロセスのエッチング工程で第二絶縁膜１０７を作製することができる。このため、第３の実施形態のように第二絶縁膜１０７の面積を調整する場合には、マスク図面を変更するだけでよく、追加コストを抑えることができる。
【０１０４】
［図１８（ａ）］
別途、次の手順で用いる保持基板２００を作製する。シリコン基板にリソエッチ法にて、圧電素子１０５の駆動領域となる凹部、インク流路２０１、駆動ＩＣ１６０の配置領域を形成する。
【０１０５】
［図１８（ｂ）］
保持基板２００に接着剤を塗布し、液室基板１００ｂの圧電素子１０５が形成されている面に接合する。
【０１０６】
［図１８（ｃ）］
液室基板１００ｂの圧電素子１０５が形成されている面とは反対側の面を所望の厚さまで研磨する。
【０１０７】
［図１８（ｄ）］
液室基板１００ｂの圧電素子１０５が形成されている面とは反対側の面をＩＣＰドライエッチングによりエッチングし、個別液室１１０、流体抵抗部１１１、インク流路２０１を形成する。
【０１０８】
［図１８（ｅ）］
液室基板１００ｂの振動板１０１に、ＩＣＰドライエッチングにより振動板フィルタ１１５を形成する。
【０１０９】
［図１８（ｆ）］
液室基板１００ｂにおける保持基板２００との接合面側に設けた電極パッド１３３に別途製作した駆動ＩＣ１６０をフリップチップ接合により実装し、封止材１６１を流し込み絶縁する。
また、ダイシングにより、液室基板１００をウエハ形状から所望の個片化した形状にする。
【０１１０】
［図１８（ｇ）］
別途ＳＵＳのプレス加工、研磨によるノズル３０１を形成したノズル基板３００を接合する。
【０１１１】
以上説明した工程により、本実施形態の液体吐出ヘッドを作製することができる。
【０１１２】
（液体吐出ユニット、液体を吐出する装置）
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１９及び図２０を参照して説明する。図１９は同装置の要部平面説明図、図２０は同装置の要部側面説明図である。
【０１１３】
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
【０１１４】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
【０１１５】
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
【０１１６】
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
【０１１７】
この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
【０１１８】
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
【０１１９】
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【０１２０】
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
【０１２１】
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。
【０１２２】
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
【０１２３】
このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
【０１２４】
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。
【０１２５】
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
【０１２６】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図２１を参照して説明する。図２１は同ユニットの要部平面説明図である。
【０１２７】
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。
【０１２８】
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
【０１２９】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図２２を参照して説明する。図２２は同ユニットの正面説明図である。
【０１３０】
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
【０１３１】
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【０１３２】
本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【０１３３】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【０１３４】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【０１３５】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【０１３６】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【０１３７】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【０１３８】
また、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。
【０１３９】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【０１４０】
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【０１４１】
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【０１４２】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【０１４３】
例えば、液体吐出ユニットとして、図２０で示した液体吐出ユニット４４０のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【０１４４】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【０１４５】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図２１で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【０１４６】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【０１４７】
また、液体吐出ユニットとして、図２２で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。
【０１４８】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
【０１４９】
また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。
【０１５０】
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【符号の説明】
【０１５１】
１００  液室基板
１０１  振動板
１０２  下部電極
１０３  圧電体
１０４  上部電極
１０５  圧電素子
１０６  第一絶縁膜
１０７  第二絶縁膜
１０８  保持基板隔壁
１０９  液室隔壁
１１０  個別液室
１１１  流体抵抗部
１１２  下部電極配線
１１３  上部電極配線
１２０  共通液室
１２２  下部電極コンタクトホール
１２３  上部電極コンタクトホール
１３０  絶縁膜
１３３  電極パッド
１３８  絶縁膜非形成部
１４８  空隙
１６０  駆動ＩＣ
１６１  封止材
１７０  アクチュエータウエハ
２００  保持基板
２０１  インク流路
３００  ノズル基板
３０１  ノズル
４０１  ガイド部材
４０３  キャリッジ
４０４  液体吐出ヘッド
４０５  主走査モータ
４０６  駆動プーリ
４０７  従動プーリ
４０８  タイミングベルト
４１０  用紙
４１２  搬送ベルト
４１３  搬送ローラ
４１４  テンションローラ
４１６  副走査モータ
４１７  タイミングベルト
４１８  タイミングプーリ
４２０  維持回復機構
４２１  キャップ部材
４２２  ワイパ部材
４４０  液体吐出ユニット
４４１  ヘッドタンク
４４２  カバー
４４３  コネクタ
４４４  流路部品
４５０  液体カートリッジ
４５１  カートリッジホルダ
４５２  送液ユニット
４５６  チューブ
４９１Ａ、４９１Ｂ  側板
４９１Ｃ  背板
４９３  主走査移動機構
４９４  供給機構
４９５  搬送機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５２】
【特許文献１】特開２００６−２２４６０９号公報
【特許文献２】特許第５１９４３０９号公報
【特許文献３】特開２００８−２２１７６６号公報
【図１】
2019151074.tif 000003
【図２】
2019151074.tif 000004
【図３Ａ】
2019151074.tif 000005
【図３Ｂ】
2019151074.tif 000006
【図４】
2019151074.tif 000007
【図５Ａ】
2019151074.tif 000008
【図５Ｂ】
2019151074.tif 000009
【図６】
2019151074.tif 000010
【図７Ａ】
2019151074.tif 000011
【図７Ｂ】
2019151074.tif 000012
【図８Ａ】
2019151074.tif 000013
【図８Ｂ】
2019151074.tif 000014
【図９】
2019151074.tif 000015
【図１０】
2019151074.tif 000016
【図１１】
2019151074.tif 000017
【図１２】
2019151074.tif 000018
【図１３】
2019151074.tif 000019
【図１４】
2019151074.tif 000020
【図１５Ａ】
2019151074.tif 000021
【図１５Ｂ】
2019151074.tif 000022
【図１６Ａ】
2019151074.tif 000023
【図１６Ｂ】
2019151074.tif 000024
【図１７】
2019151074.tif 000025
【図１８】
2019151074.tif 000026
【図１９】
2019151074.tif 000027
【図２０】
2019151074.tif 000028
【図２１】
2019151074.tif 000029
【図２２】
2019151074.tif 000030