(57)【要約】【課題】振動板の固定端部の剛性を上げ、吐出特性のバラツキを低減する。【解決手段】液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、振動可能な振動板と、前記ノズル板と前記振動板との間に、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された吐出室を仕切る隔壁と、前記振動板を変位変形させて、前記吐出室の液体を吐出室ごとに加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記振動板の前記隔壁が設けられた側と反対側の前記隔壁に対向する領域に、前記隔壁に沿って前記振動板の剛性を高める積層膜を備え、前記積層膜の幅は、前記隔壁の幅よりも広いことにより上記課題を解決する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、振動可能な振動板と、前記ノズル板と前記振動板との間に、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された吐出室を仕切る隔壁と、前記振動板を変位変形させて、前記吐出室の液体を吐出室ごとに加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記振動板の前記隔壁が設けられた側と反対側の前記隔壁に対向する領域に、前記隔壁に沿って前記振動板の剛性を高める積層膜を備え、
前記積層膜の幅は、前記隔壁の幅よりも広いことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記積層膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のいずれか一方又は両方を含むことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記積層膜は、圧電素子を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記圧電素子に駆動電圧を印加することにより、前記振動板の剛性を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記圧力発生手段と、前記圧電素子とに同期された異なる駆動電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記圧電素子には付加すべき剛性に対応して、前記駆動電圧が印加されることを特徴とする請求項４又は５に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記圧力発生手段は、前記振動板の前記吐出室が設けられた側と反対側の前記吐出室に対向する領域に沿って、下電極、圧電体層、上電極を含む圧電素子を有し、
前記積層膜は、前記振動板上に形成された第１の絶縁体膜と、前記第１の絶縁体膜上に形成された第２の絶縁体膜の２層を含み、
前記第１の絶縁体膜は、前記圧電素子の前記上電極上の所定領域を覆うように延設されることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記圧電素子の上電極に電圧を供給する個別引出電極を有し、
前記個別引出電極は、前記上電極上の所定領域を覆う前記第１の絶縁体膜上に設けられ、前記第１の絶縁体膜に設けられたコンタクトホールにより、前記上電極と前記個別引出電極が接続されることを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとが一体化されたことを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、振動可能な振動板と、前記ノズル板と前記振動板との間に、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された吐出室を仕切る隔壁と、前記振動板を変位変形させて、前記吐出室の液体を各吐出室ごとに加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記振動板の前記隔壁が設けられた側と反対側の前記隔壁に対向する領域に、前記隔壁に沿って前記振動板の剛性を高める積層膜を、前記隔壁の幅よりも広く形成する積層膜形成工程を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、画像形成装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置（画像記録装置）として用いられるインクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さく、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く、安価な普通紙を使用できる等、多くの利点を有する。この中でも、記録が必要なときのみインク液滴を吐出するインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在では主流となってきている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置は、インク液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室（加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。）と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドを搭載している。液滴吐出ヘッドは、圧力発生手段により発生した圧力で吐出室内のインク液を加圧することにより、ノズルからインク液滴を吐出させる。
【０００４】
液滴吐出ヘッドには、圧力発生手段として圧電素子等の電気機械変換素子を用いて、吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させてインク液滴を吐出させるピエゾ型や、吐出室内に配設した発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させ、インク液滴を吐出させるバブル型（サーマル型）等が知られている。また、ピエゾ型には、縦振動型、横振動（ベンドモード）型の他、剪断変形を利用したシェアモード型等がある。その中で、近年、半導体プロセスやマイクロマシニング技術の進歩により、パターニング加工技術が確立され、コストの安いＳｉ基板に吐出室及びピエゾ素子を直接形成するアクチュエータの構成が検討されている。
【０００５】
ここで、上述したピエゾ型の液滴吐出ヘッドのうち、例えば振動板上に下電極、圧電材、上電極を順次積層することで形成される横振動（ベンドモード）型のアクチュエータでは、通常、振動板が、吐出室を構成する他の面よりも剛性が小さい（構造コンプライアンスが大きい）。また、振動板を用いた液滴吐出ヘッドのインク液滴の形成は、振動板の変位によるため、振動板の変位に影響を与える振動板の幅のバラツキは、吐出特性を左右する重要な要素となる。なお、この振動板の幅のバラツキは、吐出室を形成するときの吐出室の幅のバラツキに起因する。
【０００６】
そこで、従来では、深さのある加工により圧力室の加工精度が悪いことから、加工精度の高い薄膜材料を犠牲層として用いて振動板の幅のバラツキを低減する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、従来では、振動板に厚肉部と薄肉部とを形成して、振動板の剛性を確保する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
更に、圧力発生室を仕切る隔壁の対向領域近傍から振動板上に形成された圧電素子上に保護膜を設け、圧電素子上面の保護膜の厚さを振動板上の膜厚よりも薄くすることで吐出特性及び耐湿性能を向上させようとする方法が知られている（例えば、特許文献３及び４参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１の手法では、圧力室の振動板端部に犠牲層を除去した後の窪みが残り、この空間に気泡が溜まりやすくなる。そのため、圧力室の気泡によってインク液滴の吐出特性を低下させてしまう。また、上述した特許文献２の手法では、振動板に厚肉部と薄肉部とを形成するため、工程数が多くなり、コストが上昇してしまうことが考えられる。また、振動板の厚肉部分が剛性の高い駆動手段に接合されているため、振動板全体の剛性が振動板の固定端部分の形状によって影響されない構成である。
【０００９】
更に、上述した特許文献３及び４の手法では、保護膜が振動板の圧電素子上及び隔壁の対向領域近傍に設けられ、振動板の圧力発生室が形成された対向領域には圧電素子及び保護膜が形成されているため、振動板の圧力発生室が形成された対向領域の厚さが振動板の隔壁に対向する領域の厚さよりも厚くなる。したがって、上述した圧力発生室の加工のバラツキは振動板の幅のバラツキに影響し、吐出特性が影響を受けることになる。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、振動板の固定端部の剛性を上げ、吐出特性のバラツキを低減する液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、画像形成装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法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】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、振動可能な振動板と、前記ノズル板と前記振動板との間に、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された吐出室を仕切る隔壁と、前記振動板を変位変形させて、前記吐出室の液体を吐出室ごとに加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記振動板の前記隔壁が設けられた側と反対側の前記隔壁に対向する領域に、前記隔壁に沿って前記振動板の剛性を高める積層膜を備え、前記積層膜の幅は、前記隔壁の幅よりも広いことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとが一体化されたことを特徴とするインクカートリッジである。
【００１３】
また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
また、本発明は、液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、振動可能な振動板と、前記ノズル板と前記振動板との間に、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された吐出室を仕切る隔壁と、前記振動板を変位変形させて、前記吐出室の液体を各吐出室ごとに加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記振動板の前記隔壁が設けられた側と反対側の前記隔壁に対向する領域に、前記隔壁に沿って前記振動板の剛性を高める積層膜を、前記隔壁の幅よりも広く形成する積層膜形成工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、振動板の固定端部の剛性を上げ、吐出特性のバラツキを低減することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示す液滴吐出ヘッドをＸ−Ｘ'で切断した断面図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの拡大断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明するための図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る液室基板を保護基板側から見た場合の模式図である。
【図９】図８をＡ−Ａ′に沿って切断した断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す図である。
【図１１】図８をＢ−Ｂ′に沿って切断した断面図である。
【図１２】図８をＣ−Ｃ′に沿って切断した断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示す図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係るヘッド一体型インクカートリッジの斜視図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に係るインクジェット記録装置の斜視図である。
【図１６】本発明の第７実施形態に係るインクジェット記録装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
＜第１実施形態：液滴吐出ヘッド＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図を示している。なお、液滴吐出ヘッド１の一部は、断面図で示している。また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド１は、本発明に係るアクチュエータを用いたものであり、インク液滴を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるサイドシューター方式の例を示すものである。
【００１９】
図１に示すように、液滴吐出ヘッド１は、ノズル基板１０と、液室基板２０と、保護基板３０とからなる３枚の基板を重ねた積層構造となっている。
【００２０】
ノズル基板１０は、インク液滴を吐出する複数のノズル孔１１を有している。液室基板２０は、振動可能な振動板２１と、ノズル孔１１に対応して形成され、インク液を収容する吐出室２２と、吐出室２２を仕切る隔壁２３と、振動板２１を振動させて吐出室２２のインク液に圧力を与える圧電素子を備えた圧力発生手段としてのアクチュエータ２４と、吐出室２２に連通する流体抵抗部２５と、共通液室２６とを有している。
【００２１】
保護基板３０は、アクチュエータ２４を保護する保護空間３１と、隔壁２３を支える柱３２と、インク供給孔３３とを有している。
【００２２】
次に、図２を用いて、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド１について更に具体的に説明する。図２は、図１に示す液滴吐出ヘッドをＸ−Ｘ'で切断した断面図を示している。なお、ここでは、便宜上２つの吐出室のみ示してある。また、図２には、インク液滴１２及び記録紙１３が示されている。
【００２３】
図２に示すように、振動板２１は、例えばシリコン酸化膜２１−１と、ポリシリコン２１−２と、シリコン酸化膜２１−３とからなる３層の積層膜によって構成されている。なお、後述するように、シリコン酸化膜２１−１及びポリシリコン２１−２には、シリコン基板上にシリコン酸化膜２１−１とポリシリコン２１−２とを張り合わせたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いている。
【００２４】
また、シリコン酸化膜２１−３の上面（図２に示す保護基板３０側の面）には、例えば、圧電変位して振動板２１を変位変形させるユニモルフ型の薄膜圧電素子となる白金膜からなる下電極４０と、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる圧電材４１と、白金膜からなる上電極４２とが形成されている。
【００２５】
圧力発生手段としてのアクチュエータ２４は、上述のように振動板２１に形成された多層構成からなる。また、アクチュエータ２４は、吐出室２２に対向する領域に形成されている。また、アクチュエータ２４には、図２に示す圧電材４１と上電極４２の側面、及び上電極４２の上面（図２に示す保護基板３０側の面）を覆うように、下電極４０と上電極４２と配線材料との層間に配置する層間絶縁膜４３と、配線材料を保護するためのパッシベーション膜４４とが形成されている。
【００２６】
更に、振動板２１に対し、隔壁２３が設けられた側の反対側の隔壁２３に対向する領域（位置）には、隔壁２３に沿って、層間絶縁膜４３と同一の絶縁膜である層間絶縁膜４５と、パッシベーション膜４４と同一のシリコン窒化膜であるパッシベーション膜４６とからなる積層膜４７が形成されている。ここで、積層膜４７の幅は、隔壁２３の幅より広い幅で形成されている。なお、層間絶縁膜４５には例えばシリコン酸化膜等を用いて、パッシベーション膜４６には例えばシリコン窒化膜等を用いると良い。
【００２７】
なお、図２に示すノズル基板１０は、例えばニッケル高速電鋳法等により形成されたニッケル基板であり、厚さは約３０〔μｍ〕である。ノズル基板１０の面部には、吐出室２２と連通するノズル孔１１が形成されている。また、保護基板３０には、圧電素子を含むアクチュエータ２４の保護、及び変位を妨げないための保護空間３１と、隔壁２３の剛性を高めるため、隔壁２３を支える柱３２とが形成されている。
【００２８】
＜液滴吐出ヘッド１の動作＞
次に、上述した図１、図２に示すように構成された液滴吐出ヘッド１の動作について説明する。インク液は、インク供給孔３３から共通液室２６を経由して各吐出室２２内に供給される。吐出室２２がインクに満たされた状態で、圧電素子の下電極４０と上電極４２間に所定のパルス幅のパルス電圧を印加する。
【００２９】
これにより、横振動モードで変形する圧電素子が縮み、圧電素子と密着している振動板２１全体が吐出室２２側に凸形状に変形する。吐出室２２内の体積は、減少して、吐出室２２内の圧力が急激に上昇することにより、ノズル孔１１よりインク液滴１２が記録紙１３に向けて吐出する。このように、吐出室２２内の圧力変動周期に合せたパルス電圧を連続的に印加することにより、ノズル孔１１より連続的にインク液滴１２を吐出することが可能となる。
【００３０】
＜隔壁２３の対向領域に設けられた積層膜４７＞
次に、図３を用いて、振動板２１の隔壁２３に対向する領域に設けられた積層膜４７について説明する。図３は、液滴吐出ヘッドの拡大断面図を示している。なお、図３（Ａ）は、従来の液滴吐出ヘッドの拡大断面図を示しており、図３（Ｂ）は、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの拡大断面図を示している。
【００３１】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示す吐出室２２は、後述するように約５０〜１００〔μｍ〕程度の深さでシリコン基板をエッチングする工程により形成される。この工程では、パターン幅のバラツキが非常に大きくなるため、隔壁２３によって仕切られる吐出室２２の幅に、バラツキが生じてしまう。
【００３２】
例えば、図３（Ａ）に示す従来の振動板２１では、吐出室２２の幅が、振動板２１の幅Ｌとなる。そのため、上述したように、吐出室２２の幅にバラツキが生じた場合には、振動板２１の幅Ｌにバラツキが生じる。また、振動板２１の幅Ｌのバラツキは、振動板２１の剛性のバラツキを生じさせる。
【００３３】
これに対して、図３（Ｂ）に示す第１実施形態では、振動板２１の隔壁２３が設けられた側と反対側の隔壁２３に対向する領域に、隔壁２３に沿って振動板２１の剛性を高める積層膜４７として層間絶縁膜４５及びパッシベーション膜４６が形成されている。また、積層膜４７の幅Ｗｓは、隔壁２３の幅Ｗｃよりも広い幅となっている。
【００３４】
したがって、第１実施形態では、振動板２１の固定端部は、積層膜４７により決定（規定）される。すなわち、振動板２１の幅Ｍは、振動板２１の固定端部に形成された積層膜４７の幅Ｗｓによって決定（規定）される。また、振動板２１の固定端部の剛性は、積層膜４７の幅Ｗｓによって高めることが可能となる。なお、積層膜４７は、層間絶縁膜４５及びパッシベーション膜４６のいずれか一方又は両方を含む構成としても良い。
【００３５】
また、第１実施形態では、吐出室２２を形成する工程におけるパターン幅のバラツキよりも精度の高い（バラツキが小さい）積層膜４７の薄膜材料のパターニングにより、振動板２１の低剛性部分の幅を決定（規定）することが可能となる。これにより、第１実施形態では、図３（Ａ）と比べて振動板２１の剛性が吐出室２２の幅のバラツキの影響を受けにくくなり、インク液滴を吐出する際の吐出特性の安定化を図ることが可能となる。
【００３６】
なお、積層膜４７に用いる絶縁膜が、ヤング率の高い膜であればより薄い膜で振動板固定端の剛性を上げる効果があるため、積層膜４７を例えば剛性の高いアルミナ膜、ＳｉＣやＩｒ、Ｔａ等の導電性の膜で成膜すればより高い効果を得ることが可能となる。
【００３７】
＜液滴吐出ヘッド１の製造方法＞
次に、図４を用いて、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示している。第１実施形態では、シリコン基板１１０に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことでアクチュエータを作成する。
【００３８】
図４（Ａ）に示すように、厚み約４００〔μｍ〕の＜１００＞シリコン基板１１０の一方の表面上に、絶縁膜であるシリコン酸化物（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜２１−１を約０．２〔μｍ〕と、振動板２１を形成する材料となるポリシリコン２１−２を約２．０〔μｍ〕を張り合わせたＳＯＩ基板を用いる。なお、シリコン基板１１０の反対側の面には、シリコン酸化膜２７を形成する。
【００３９】
次に、ＳＯＩ基板の表面に、パイロ（Ｗｅｔ）酸化法により、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）からなる約０．３〔μｍ〕のシリコン酸化膜２１−３を形成することにより、振動板２１を形成する。
【００４０】
次に、図４（Ｂ）に示すように、シリコン酸化膜２１−３上に、圧電素子の下電極４０となる白金（Ｐｔ）層をスパッタ法により約０．２〔μｍ〕成膜し、更にスパッタ法により、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電材４１を約２〔μｍ〕成膜し、その上に上電極４２となる白金（Ｐｔ）層をスパッタ法により約０．１〔μｍ〕成膜する。
【００４１】
次に、図４（Ｃ）に示すように、リソエッチ法により上電極４２と圧電材４１をパターニングする。これにより、振動板２１の吐出室２２に対向する領域に圧電素子が形成される。次に、下電極４０、パターニングした圧電材４１、上電極４２を覆うように、プラズマＣＶＤ法により層間絶縁膜４３となる絶縁膜を約０．３〔μｍ〕成膜し、リソエッチ法により配線コンタクトを取るためのビアホールを形成する。
【００４２】
次に、アルミ材料による配線パターンを形成後、図４（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜４３となる絶縁膜上に、アルミ配線を保護するパッシベーション膜４４となる例えばシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法により約０．８〔μｍ〕成膜する。その後、パッド開口と同時にアクチュエータ２４が形成される部分と、隔壁２３が形成される振動板２１の対向領域との間に成膜された絶縁膜及びシリコン窒化膜をリソエッチ法により除去する。
【００４３】
これにより、アクチュエータ２４が形成される部分には、圧電材４１、上電極４２を覆う層間絶縁膜４３とパッシベーション膜４４とが形成される。また、振動板２１の隔壁２３が形成される側と反対側の隔壁２３の対向領域には、振動板２１の剛性を高める層間絶縁膜４５及びパッシベーション膜４６を含む積層膜４７が形成される。
【００４４】
次に、図４（Ｅ）に示すように、シリコン基板１１０の反対面にＩＣＰドライエッチングにより吐出室２２、流体抵抗部２５及び共通液室２６となる凹部を形成する。これにより、アクチュエータ２４と、積層膜４７とが形成された液室基板２０が完成する。
【００４５】
なお、上述したように、シリコン基板１１０を約５０〜１００〔μｍ〕の深さでエッチングして形成される吐出室２２は、寸法のバラツキが非常に大きくなるため、吐出室２２の幅が振動板２１の幅となる構造では、吐出室２２の幅のバラツキが、振動板２１の幅のバラツキとなり、振動板２１の幅のバラツキが、振動板２１の剛性のバラツキを生じる。しかしながら、第１実施形態では、振動板２１を挟んで隔壁２３と対向する領域に層間絶縁膜４５及びパッシベーション膜４６を含む積層膜４７が形成される。また、積層膜４７の幅は、隔壁２３の幅よりも幅が広くなるように形成されている。
【００４６】
このように、振動板２１の端部に寸法制御性の高い薄膜を、隔壁２３の幅を越えて両側の吐出室２２側にせり出すように幅広に形成することで、吐出室２２の幅にバラツキが生じても、振動板２１の剛性が変化し難い構造とすることが可能となる。
【００４７】
次に、図４（Ｆ）に示すように、スルファミン酸浴で高速電鋳法により作製されたノズル基板１０を、液室基板２０の吐出室２２側に接着する。
【００４８】
最後に、図４（Ｇ）に示すように、別途シリコン基板１１０を用いてリソエッチ法で凹形状の保護空間３１を形成した保護基板３０を、液室基板２０の圧電素子が形成されている側の面に接着する。また、圧電素子の上電極４２及び下電極４０と接続されたアルミ配線部を駆動回路に接続する。これにより、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド１が完成する。
【００４９】
なお、保護基板３０は、＜１１０＞シリコン基板１１０をＴＭＡＨ、ＫＯＨ等のアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでも良く、ガラス基板にブラスト加工で溝を形成した基板でも良い。また、保護基板３０は、樹脂モールドやメタルインジェクションモールド等の成型部品でも良い。
【００５０】
また、駆動回路をアクチュエータ２４が形成された液室基板２０上に一体形成する際、上述したパイロ酸化法で形成したシリコン酸化膜をＬＯＣＯＳ酸化法で形成し、シリコン酸化膜の形成領域を選択することで、駆動回路を同一基板上に形成することもできる。
【００５１】
上述したように、第１実施形態によれば、振動板の固定端部の剛性を上げ、吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。
【００５２】
＜第２実施形態：液滴吐出ヘッド＞
次に、図５を用いて、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面図を示している。
なお、第２実施形態は、第１実施形態において振動板２１の隔壁２３の対向領域に積層された積層膜４７の構成が異なる。第２実施形態では、積層膜４７に更に圧電素子が含まれる。なお、その他の部分については、同一の符号を用いて、説明を省略する。
【００５３】
図５に示すように、振動板２１に対し、隔壁２３が設けられた側の反対側の隔壁２３に対向する領域には、下電極４０上に圧電材４８と、上電極４９とが積層され、圧電素子が形成されている。また、下電極４０上に積層された圧電材４８と上電極４９とを覆うように層間絶縁膜４５とパッシベーション膜４６とが積層されている。なお、圧電材４８と上電極４９は、第１実施形態における圧電材４１と上電極４２と同一の材料等により形成されたものである。
【００５４】
このように、第２実施形態では、振動板２１の隔壁２３に対向する領域には、下電極４０上に、圧電材４８と、上電極４９と、層間絶縁膜４５と、パッシベーション膜４６とからなる積層膜５０が形成されている。また、図５に示すように、積層膜５０の幅は、隔壁２３の幅より広い幅で形成されている。
【００５５】
＜液滴吐出ヘッドの製造方法＞
次に、図６を用いて、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示している。
【００５６】
図６に示すように、第２実施形態では、第１実施形態と同様の工程を経て構成材料を積層していく。
【００５７】
図６（Ｂ）に示すように、シリコン基板１１０に形成した振動板２１上に、圧電素子となる下電極４０と、圧電材４１と、上電極４２を成膜により形成した後、図６（Ｃ）に示すように、リソエッチ法により圧電材４１と上電極４２をパターニングする。
【００５８】
ここで、第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、吐出室２２に対向する領域だけでなく、振動板２１の隔壁２３に対向する領域に対しても、圧電材４１、上電極４２が残るようにパターニングする。
【００５９】
これにより、振動板２１の吐出室２２に対向する領域には、パターニングされた圧電材４１と上電極４２が形成され、振動板２１の隔壁２３に対向する領域には、パターニングされた圧電材４１からなる圧電材４８と、上電極４２からなる上電極４９とが形成される。次に、第１実施形態と同様に、層間絶縁膜４３となる絶縁膜を成膜する。
【００６０】
次に、上述した図６（Ｄ）に示すように、第１実施形態と同様に、ビアホールを形成し、配線パターニングを経て、パッシベーション膜４４となる例えばシリコン窒化膜等を成膜し、成膜された絶縁膜とシリコン窒化膜等をパターニングする。
【００６１】
これにより、振動板２１の吐出室２２に対向する領域のアクチュエータ２４となる部分には、層間絶縁膜４３とパッシベーション膜４４が形成される。また、振動板２１の隔壁２３に対向する領域には、層間絶縁膜４５とパッシベーション膜４６により圧電材４８と上電極４９とが覆われた積層膜５０が形成される。
【００６２】
次に、図６（Ｅ）に示すように、第１実施形態と同様に、シリコン基板１１０の反対面にＩＣＰドライエッチングにより吐出室２２、流体抵抗部２５及び共通液室２６となる凹部を形成する。これにより、アクチュエータ２４と、積層膜５０とが形成された液室基板２０が完成する。
【００６３】
なお、上述したように、下電極４０上に形成された圧電材は、振動板２１の吐出室２２に対向する領域に形成された圧電材４１と、振動板２１の隔壁２３に対向する領域に形成された圧電材４８とに分離して形成されている。また、圧電材４８の幅は、隔壁２３の幅よりも幅が広く形成されている。
【００６４】
したがって、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、吐出室２２の寸法のバラツキが非常に大きく、振動板２１の幅のバラツキに影響を与える構造であっても、振動板２１の固定端部には、寸法制御性が高く、剛性が高い圧電材４８が形成されている。これにより、吐出室２２の幅にバラツキが生じても、振動板２１の剛性が変化し難い構造とすることが可能となる。また、圧電材４８に加え、その他の積層膜も形成することで、その効果を更に高めることが可能となる。
【００６５】
なお、図６（Ｆ）に示すように、第１実施形態と同様に、スルファミン酸浴で高速電鋳法により作製されたノズル基板１０を、液室基板２０の吐出室２２側に接着する。
【００６６】
最後に、図６（Ｇ）に示すように、第１実施形態と同様に、別途シリコン基板１１０を用いてリソエッチ法で凹形状の保護空間３１を形成した保護基板３０を、液室基板２０の圧電素子が形成されている側の面に接着する。また、圧電素子の上電極４２、下電極４０、上電極４９等と接続されたアルミ配線部を駆動回路に接続する。これにより、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドが完成する。
【００６７】
＜第３実施形態：液滴吐出ヘッド＞
次に、図７を用いて、本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドを説明するための図である。なお、第３実施形態では、図５に示すアクチュエータ２４の圧電材４１と、圧電材４８とに同期された異なる駆動電圧を印加して、振動板２１の剛性を調整する。
【００６８】
図７（Ａ）に示すように、圧電材４１には、インク液滴を吐出する動作期間の間、インク液滴を吐出するタイミングに合わせて駆動パルスが印加される。また、図７（Ｂ）に示すように、圧電材４８には、インク液滴を吐出する動作開始時に圧電材４１に印加する駆動パルスと同期させたＤＣバイアスが印加される。
【００６９】
これにより、圧電材４１が動作する際、圧電材４８をＤＣバイアスで伸縮させて、振動板２１の張力を調整することが可能となる。なお、インク液滴を吐出する吐出特性は、振動板２１の僅かな剛性のバラツキによって変化する。したがって、圧電材４８に印加するＤＣバイアスの大小により振動板２１の張力を調整して、液滴吐出ヘッド特性を揃えることが可能となる。このように、圧電材４８には付加すべき剛性に対応して、駆動電圧を印加する。
【００７０】
具体的には、液滴吐出ヘッドの完成後の検査工程において、圧電材４８に印加するＤＣバイアスを調整することで、液滴吐出ヘッドの吐出特性のバラツキを小さくすることが可能となる。なお、圧電材４８へのＤＣバイアスは常に印加した方が、制御系が簡素化できるためコストメリットが大きい。一方、ＤＣバイアスによる圧電材４８の絶縁破壊を防ぐため、圧電材４１において画像データに従った駆動パルスが供給された場合にのみ、印加しても良い。
【００７１】
上述したように、第３実施形態によれば、振動板２１の固定端部の剛性を上げ、吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。また、振動板２１の固定端部の剛性を調整することにより、吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。
【００７２】
＜第４実施形態：液滴吐出ヘッド＞
次に、図８及び図９を用いて、本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図８は、本発明の第４実施形態の液室基板を保護基板側から見た場合の模式図を示している。また、図９は、図８をＡ−Ａ′に沿って切断した断面図を示している。
【００７３】
なお、第４実施形態は、上述した第１実施形態と比較して、振動板２１の隔壁２３の対向領域に積層された積層膜４７の形状（構造）が異なっている。
【００７４】
すなわち、図９に示すように、振動板２１の隔壁２３の対向領域には、第１実施形態と同様に、下電極４０上に第１の絶縁体膜としての層間絶縁膜４５−１と第２の絶縁体膜としてのパッシベーション膜４６−１を含む積層膜５１を形成している。一方、圧電素子を形成する上電極４２上（上電極４２の圧電体４１と対向する側、すなわち図９の保護基板３０側の面）には、第１実施形態で用いられた層間絶縁膜４３とパッシベーション膜４４が除去されている。
【００７５】
また、層間絶縁膜４５−１は、圧電材４１と上電極４２の側面、及び上電極４２の上面（図９に示す保護基板３０側の面）の所定領域を覆うように延設（伸）されている。ここで、所定領域とは、例えば、上電極４２の上面上の周囲面（周辺部）を示しており、上電極４２の上面には層間絶縁膜４５−１の開口部４５−２が設けられている。また、パッシベーション膜４６−１は、第１実施形態と同様に、振動板２１の低剛性領域の幅を規定する機能を持った構成となっている。
【００７６】
なお、パッシベーション膜４６−１は、第１実施形態と同様に、剛性の高い膜を用いることが好ましく、例えば金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物等が例として挙げられ、これらから高剛性の材料として、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、シリコンカーバイド、炭化チタン、炭化タンタル等を用いることが可能である。
【００７７】
また、パッシベーション膜４６−１の膜厚は、振動板２１の低剛性領域の幅を規定するためには厚い方が好ましいが、パッシベーション膜４６−１に上述した高剛性材料を用いて厚膜にした場合、内部応力によりクラック等が発生する場合がある。そこで、上述した振動板２１の低剛性領域を規定することが可能であり、クラックが発生しない膜厚として、約０．５〜４〔μｍ〕の範囲とすることが好ましい。
【００７８】
なお、例えば高剛性の材料を用いたパッシベーション膜４６−１を、振動板２１の隔壁２３に対向する領域のみでなく、圧電素子を覆うように積層した場合、振動板２１の剛性とパッシベーション膜４６−１の剛性が近くなるため、例えば圧電素子に電圧を印加しても、上記図３（Ａ）に示すような振動板２１の変位を阻害してしまう場合がある。
【００７９】
そこで、第４実施形態では、例えば図９等に示すように、第１実施形態における圧電素子上面を覆う高剛性の材料を用いたパッシベーション膜を除去した構成することで、振動板２１の変位を阻害することなく、高い変位量を得ることが可能となる。これにより、第４実施形態では、低電圧で高い吐出能力の高効率ヘッドを得ることが可能となる。
【００８０】
また、層間絶縁膜４５−１は、後述するように個別引出電極と圧電素子間に設けられる膜であり、高い剛性は必要とされない。そのため、層間絶縁膜４５−１は、任意の絶縁体材料を用いることが可能であり、例えば酸化物、窒化物、炭化物等が用いられ、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜が絶縁性・成膜の容易さから一般的に用いられる。
【００８１】
また、上述したように、第４実施形態では、層間絶縁膜４５−１は、パッシベーション膜４６−１と同様に上電極４２上の一部を除去する構成とし、上電極４２の上面の所定領域を被覆する構成となっている。
【００８２】
これにより、第４実施形態では、圧電体４１の側面、及び、圧電体４１、上電極４２、下電極４０のそれぞれの界面端を絶縁膜で保護することとなる。また、第４実施形態では、電極端部を介する上電極４２と下電極４０間の異常放電を防止するとともに、界面への水分の浸透を防止することが可能となる、アクチュエータの信頼性を高めることが可能となる。
【００８３】
また、層間絶縁膜４５−１の膜厚は、絶縁性が確保できる範囲で薄くすることが好ましいが、薄すぎる場合は、絶縁性が確保できず電極間ショートの要因となり、厚すぎる場合はアクチュエータの振動を阻害する要因となるため、膜厚は例えば約２００〔ｎｍ〕〜２〔μｍ〕程度の範囲とすることが好ましい。
【００８４】
なお、上電極４２の上面の一部分（図９に示す保護基板３０側の面における層間絶縁膜４５−１の開口部４５−２）は、層間絶縁膜４５−１及びパッシベーション膜４６−１に覆われていない状態となる。そこで、例えば上電極４２の材料には、透湿性が低く、耐湿性の高い材料を選択することで、信頼性を高めることができる。例えば、上電極４２の材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ等の化学的安定性の高い貴金属材料や、酸化物導電材料等を用いることが好ましい。
【００８５】
ここで、上述した図８を用いて、層間絶縁膜４５−１、パッシベーション膜４６−１の振動板２１に対する配置の仕方について説明する。図８に示すように、隔壁２３で区画される吐出室２２に対向する振動板２１の領域には、層間絶縁膜４５−１の開口部４５−２と、パッシベーション膜４６−１の開口部４６−２とが配置されている。ここで、上電極４２の上面部の幅をＷｕ、層間絶縁膜４５−１の開口部４５−２の幅をＷｉ、パッシベーション膜４６−１の開口部４６−２の幅をＷｐとすると、本実施形態では、Ｗｉ＜Ｗｕ＜Ｗｐとなるように構成される。
【００８６】
例えば、パッシベーション膜４６−１の開口部幅Ｗｐは、吐出室２２の幅より小さくする必要があり、更に吐出室２２の加工のバラツキにより、その開口部端が隔壁２３の対向領域部に重ならない位置に配置する必要がある。また、層間絶縁膜４５−１の開口部幅Ｗｉは、上電極４２の上面部幅Ｗｕに対して、上電極４２を保護できるように狭くする必要があるが、狭すぎる場合には、上述したように振動板２１の変位を阻害することになるため好ましくない。そこで、例えば層間絶縁膜４５−１の開口部幅Ｗｉ、上電極４０の上面部幅Ｗｕの加工ばらつき等を考慮し、Ｗｉ−Ｗｕ（上電極４０の上面部幅Ｗｕから層間絶縁膜４５−１の開口部幅Ｗｉを引いた値）は、例えば約４〜２０〔μｍ〕程度の範囲とすることが好ましい。
【００８７】
これにより、第４実施形態では、振動板２１における低剛性領域の幅を高精度に規定することが可能となると同時に、吐出性能が高く、異常放電・電極間リークの少ない液滴吐出ヘッドを得ることが可能となる。
【００８８】
＜第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法＞
次に、図１０を用いて、第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図１０は、本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示している。なお、第４実施形態では、第１実施形態と同様の製造工程を経て構成材料を積層していく。
【００８９】
図１０（Ａ）に示すように、図４（Ｂ）と同様の工程により形成された振動板２１に下電極４０と、圧電材４１と、上電極４２とが積層されている。
【００９０】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、例えば一般的なフォトリソグラフィ及びエッチング法等を用いて、圧電材４１と、上電極４２をパターニングすることで圧電素子を形成し、振動板２１上の下電極４０及び圧電素子を覆うように、層間絶縁膜４５−１となる絶縁膜を形成する。
【００９１】
次に、図１０（Ｃ）に示すように、上述したフォトリソグラフィ等を用いて、圧電素子の上電極４０上を覆っている層間絶縁膜４５−１に開口部４５−２を形成すると、上電極４２の上面が露出した状態となる。
【００９２】
次に、図１０（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜４５−１上に同様の方法を用いてパッシベーション膜４６−１となる絶縁膜を積層し、パターニングすることで、振動板２１の隔壁２３が形成される側と反対側の隔壁２３が形成される領域の対向領域に、パッシベーション４６−１が形成される。次に、図１０（Ｅ）に示すように、吐出室２２を形成し、第４実施形態の機能を有する構成を得ることができる。このように、第１実施形態と同等の工程数で吐出性能を向上させることが可能となる。
【００９３】
上述したように、第４実施形態によれば、振動板２１の隔壁２３に対向する領域に形成される加工精度の高い薄膜材料パターンにより振動板２１の低剛性領域の幅を規定し、吐出特性の安定化を図ることが可能となる。また、圧電素子上の積層膜が除去されるため振動板２１の振動特性を向上させることが可能となる。また、工程数を増加することなく、低コストかつ安定した品質の液滴吐出ヘッドを得ることが可能となる。
【００９４】
＜第５実施形態：液滴吐出ヘッド＞
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明の第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図１１は、図８をＢ−Ｂ′に沿って切断した断面図を示している。また、図１２は、図８をＣ−Ｃ′に沿って切断した断面図を示している。
【００９５】
第５実施形態は、第４実施形態の構成において圧電素子の上電極に電圧を供給する個別引出電極を配置している。また、個別引出電極は、圧電素子の上電極上の所定領域を覆う層間絶縁膜４５−１上に設けられ、層間絶縁体４５−１に設けられたコンタクトホールにより、上電極４２と個別引出電極とが接続される。
【００９６】
上述した図８を用いて第５実施形態を説明すると、液室基板２０には、個別引出電極５２が配置されている。また、吐出室２２の長手方向端部付近の上電極４２上に積層された層間絶縁膜４５−１にはコンタクトホール４５−３が形成されている。個別引出電極５２は、層間絶縁膜４５−１に形成されたコンタクトホール４５−３により、上電極４２と接続され、電気的に導通する。
【００９７】
層間絶縁膜４５−１に設けられるコンタクトホール４５−３は、上述した層間絶縁膜４５−１の開口部４５−２とは別途形成される。コンタクトホール４５−３の大きさは、個別引出電極５２と上電極４２とのコンタクト抵抗が十分に小さくできる範囲で小さくすることが好ましい。
【００９８】
個別引出電極５２の材料には、例えば任意の金属、合金、導電性化合物等を用いることができる。個別引出電極５２は、例えば、電気抵抗の小さい金属・合金を用いることで、個別引出電極５２の厚みを薄くし、振動板２１の変位量を阻害しない構成となるため好ましい。なお、このような金属・合金材料としては、一般的な材料を使用して、例えばＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ等や、これらを含む合金材料等を例示することができる。また、一般的な配線材料としては、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ合金等が安価であり、好ましい。
【００９９】
また、図１１には、コンタクトホール４５−３部分の短手方向の断面図が示されており、図１２には、コンタクトホール４５−３部分の長手方向の断面図が示されている。図１１及び図１２に示すように、パッシベーション膜４６−１は、コンタクトホール４５−３上に形成された個別引出電極５２を覆うように形成される。
【０１００】
第５実施形態におけるパッシベーション層４６−１は、第４実施形態で説明したように、振動板２１の低剛性領域の幅を規定する機能を有すると共に、コンタクトホール４５−３上部の電極材料を保護する機能を有する。
【０１０１】
上述したように、コンタクトホール４５−３の上部側（図１１及び図１２に示す保護基板３０側）に形成される個別引出配線５２は、パッシベーション膜４６−１で保護される。また、パッシベーション膜４６−１は、コンタクトホール４５−３の周辺部分の個別引出電極５２の端部を含むように保護する。
【０１０２】
これにより、層間絶縁膜４５−１と個別引出電極５２の界面、また上電極４２と個別引出電極５２の界面における接続信頼性を確保することが可能となる。
【０１０３】
＜第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法＞
次に、図１３を用いて、第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図１３は、本発明の第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の工程を示している。なお、第５実施形態は、第４実施形態と同等の工程数で形成することが可能である。
【０１０４】
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示す第４実施形態の工程と同様の工程となる。
【０１０５】
次に、図１３（Ｃ）に示すように、図１０（Ｃ）に示す層間絶縁膜４５−１の開口部４５−２を形成する際に、上電極４０上の層間絶縁膜４５−１に、コンタクトホール４５−３を形成する。また、コンタクトホール４５−３が形成された層間絶縁膜４５−１上に、個別引出電極５２を例えばスパッタ法等を用いて形成する。
【０１０６】
次に、図１３（Ｄ）に示すように、パッシベーション膜４６−１となる絶縁膜を、コンタクトホール４５−３に形成された個別引出電極５２及び層間絶縁膜４５−１を覆うように積層する。次に、図１３（Ｅ）に示すように、吐出室２２を形成し、第５実施形態の機能を有する構成を得ることができる。
【０１０７】
上述したように、第５実施形態では、加工精度の高い積層膜を用いて振動板２１の低剛性領域を規定することができるため、吐出室の加工のバラツキによらず安定した吐出性能を得ることが可能となる。また、振動板２１の変位を阻害しない構成で、個別引出電極５２を保護することにより、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを得ることが可能となる。また、振動板２１の低剛性領域を規定する積層膜を上電極端部を保護する保護層と個別引出電極５２を保護する保護層と兼ねる構成とすることで、工程数を増加させることなく、安定した吐出品質と高い信頼性の液滴吐出ヘッドを得ることが可能となる。
【０１０８】
＜第６実施形態：インクカートリッジ＞
次に、図１４を用いて、上述した本発明の液滴吐出ヘッドが適用可能な第６実施形態に係るインクカートリッジについて説明する。図１４は、本発明の第６実施形態に係るヘッド一体型インクカートリッジの斜視図を示している。第６実施形態は、上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したものである。
【０１０９】
具体的には、図１４に示すように、インクカートリッジ６０は、ノズル基板１０等を有する上述した各実施形態のいずれかのインクジェットヘッド６１と、インクジェットヘッド６１にインクを供給するインクタンク６２とを一体化したものである。
【０１１０】
このように、インクカートリッジ６０に上述した各実施形態による液滴吐出ヘッドを用いることで、ヘッドの信頼性向上、低コスト化を図ることが可能となるため、インクカートリッジの歩留まりや信頼性を向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図ることが可能となる。
【０１１１】
＜第７実施形態：インクジェット記録装置＞
次に、図１５及び図１６を用いて、上述した本発明の液滴吐出ヘッドが適用可能な第７実施形態に係るインクジェット記録装置の一例について説明する。図１５は、本発明の第７実施形態に係るインクジェット記録装置の斜視図を示している。また、図１６は、本発明の第７実施形態に係るインクジェット記録装置の側面図を示している。
【０１１２】
第７実施形態は、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを画像形成装置であるインクジェット記録装置に搭載したものである。
【０１１３】
図１５に示すように、インクジェット記録装置７０は、記録装置本体７１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部７２等を収納する。また、装置本体７１の下方部には、前方側から多数枚の用紙７３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）７４を抜き差し自在に装着することができる。
【０１１４】
また、インクジェット記録装置７０は、用紙７３を手差しで給紙するための手差しトレイ７５を開倒して、給紙カセット７４或いは手差しトレイ７５から給送される用紙７３を取り込み、印字機構部７２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ７６に排紙する。
【０１１５】
印字機構部７２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド８１と従ガイドロッド８２とでキャリッジ８３を主走査方向に摺動自在に保持する。また、キャリッジ８３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク液滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド８４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【０１１６】
また、キャリッジ８３には、記録ヘッド８４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ８５を交換可能に装着している。
【０１１７】
インクカートリッジ８５は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとして、ここでは各色の記録ヘッド８４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【０１１８】
ここで、キャリッジ８３は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド８１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド８２に摺動自在に載置している。キャリッジ８３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ８７で回転駆動される駆動プーリ８８と従動プーリ８９との間にタイミングベルト９０を張装し、タイミングベルト９０をキャリッジ８３に固定して、主走査モータ８７の正逆回転によりキャリッジ８３が往復駆動される。
【０１１９】
一方、給紙カセット７４にセットした用紙７３を記録ヘッド８４の下方側に搬送するために、給紙カセット７４から用紙７３を分離給装する給紙ローラ９１及びフリクションパッド９２と、用紙７３を案内するガイド部材９３と、給紙された用紙７３を反転させて搬送する搬送ローラ９４と、搬送ローラ９４の周面に押し付けられる搬送コロ９５及び搬送ローラ９４からの用紙７３の送り出し角度を規定する先端コロ９６とを設けている。搬送ローラ９４は副走査モータ９７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１２０】
キャリッジ８３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ９４から送り出された用紙７３を記録ヘッド８４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材９９を設けている。
【０１２１】
印写受け部材９９の用紙搬送方向下流側には、用紙７３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１０１、拍車１０２を設け、更に用紙７３を排紙トレイ７６に送り出す排紙ローラ１０３、拍車１０４と、排紙経路を形成するガイド部材１０５、１０６とを配設している。
【０１２２】
記録時には、キャリッジ８３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド８４を駆動することにより、停止している用紙７３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙７３を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号、又は、用紙７３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙７３を排紙する。
【０１２３】
また、キャリッジ８３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド８４の吐出不良を回復するための回復装置１０７を配置している。回復装置１０７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。
【０１２４】
キャリッジ８３は、印字待機中には回復装置１０７側に移動して、キャッピング手段で記録ヘッド８４をキャッピングし、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中等に記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【０１２５】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド８４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクと共に気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等は、クリーニング手段により除去して、吐出不良を回復する。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示せず）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【０１２６】
上述したように、インクジェット記録装置７０の記録ヘッド８４に、上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドを適用することで、振動板の駆動不良によるインク液滴の吐出不良を防ぎ、安定したインク液滴の吐出特性が得られ、画像品質を向上することが可能となる。なお、上述した実施例中に記載した膜厚等の数値や材料はこれに限ったものではない。
【０１２７】
上述したように、振動板の隔壁に対向する領域に、振動板材料とは異なるアクチュエータの構成材料によって積層膜を形成し、積層膜の幅を隔壁の幅よりも広くすることで、振動板の固定端部の剛性を上げ、振動板の剛性のバラツキによる吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。また、加工幅のバラツキが少ない薄膜材料のパターンにより、振動板の低剛性部分の幅を決定（規定）するため、吐出室の加工幅のバラツキによる影響が低減され、吐出特性の安定化を図ることが可能となる。
【０１２８】
また、従来の工法と比べて工程数を増やすことなく、振動板の剛性のバラツキを低減し、低コストで、安定した品質の振動板を形成して、低コストと信頼性が両立する液滴吐出ヘッドを製作することが可能となる。
【０１２９】
また、振動板の隔壁に対向する領域に圧電材を設け、圧電材の幅を隔壁の幅よりも広くすることで、振動板の固定端部の剛性を上げ、振動板の剛性のバラツキによる吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。また、加工幅のバラツキの少ない圧電材により、振動板の低剛性部分の幅を決定（規定）するため、吐出室の加工幅のバラツキによる影響が低減され、吐出特性の安定化を図ることが可能となる。
【０１３０】
また、振動板の隔壁に対向する領域に設けられた第１の圧電材と、振動板の吐出室に対向する領域に設けられた第２の圧電材に異なる駆動パルス電圧を印加し、例えば、第１の圧電材に画像データに従ったパルス電圧を印加する際に、第２の圧電材に電圧を印加して収縮させる。これにより、振動板のテンション（張力）を変化させ、吐出性能を制御することが可能となる。
【０１３１】
また、第２の圧電材にＤＣバイアスを印加し収縮させ、吐出室の振動板の張力に複雑な制御系を設けずに一定に制御することで、振動板が動作する際の振動板の剛性のバラツキによる吐出特性のバラツキを低減することが可能となる。これにより、低コストと信頼性が両立する液滴吐出ヘッドを製作することが可能となる。
【０１３２】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１  液滴吐出ヘッド
１０  ノズル基板
１１  ノズル孔
１２  インク液滴
１３  記録紙
２０  液室基板
２１  振動板
２１−１，２１−３  シリコン酸化膜
２１−２  ポリシリコン
２２  吐出室
２３  隔壁
２４  アクチュエータ
２５  流動抵抗部
２６  共通液室
３０  保護基板
３１  保護空間
３２  柱
３３  インク供給孔
４０  下電極
４１，４８  圧電材
４２，４９  上電極
４３，４５，４５−１  層間絶縁膜
４４，４６，４６−１  パッシベーション膜
４５−２  層間絶縁膜開口部
４５−３  コンタクトホール
４６−２  パッシベーション膜開口部
４７，５０，５１  積層膜
５２  個別引出電極
６０  インクカートリッジ
６１  インクジェットヘッド
６２  インクタンク
７０  インクジェット記録装置
７１  記録装置本体
７２  印字機構部
７３  用紙
７４  給紙カセット
７５  手差しトレイ
７６  排紙トレイ
８１  主ガイドロッド
８２  従ガイドロッド
８３  キャリッジ
８４  記録ヘッド
８５  インクカートリッジ
８７  主走査モータ
８８  駆動プーリ
８９  従動プーリ
９０  タイミングベルト
９１  給紙ローラ
９２  フリクションパッド
９３  ガイド部材
９４  搬送ローラ
９５  搬送コロ
９６  先端コロ
９７  副走査モータ
９９  印写受け部材
１０１  搬送コロ
１０２，１０４  拍車
１０３  排紙ローラ
１０５，１０６  ガイド部材
１０７  回復装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３４】
【特許文献１】特開２００７−２１０１９８号公報
【特許文献２】特許第３９５４８１３号公報
【特許文献３】特許第４０６８７８４号公報
【特許文献４】特許第４１１７５０４号公報
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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