(57)【要約】【課題】複数の圧電素子２７を支持する基板２２を備えた構成において、圧電性の調整を簡単な構成で実現し、これによって、異なる基板間または同一基板内での圧電性のバラツキを容易に低減する。【解決手段】インクジェットヘッドは、複数の圧電素子２７と、複数の圧電素子２７を支持する基板２２とを備えている。基板２２は、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板４１を含んでいる。湾曲基板４１は、複数の圧電素子２７が並んで配置される一方向の基板全体において、複数の圧電素子２７の配置側に凸または凹となる湾曲形状が１個のみ形成されるように撓んでいる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子を支持する支持基板とを備えたインクジェットヘッドであって、
前記支持基板は、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板を含み、
前記湾曲基板は、前記複数の圧電素子が並んで配置される一方向の基板全体において、前記複数の圧電素子の配置側に凸または凹となる湾曲形状が１個のみ形成されるように撓んでいることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記湾曲基板は、前記一方向の基板全体で１つの前記湾曲形状が形成されるように撓んでいる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】
前記湾曲基板は、前記一方向の一部において１つの前記湾曲形状が形成され、残りが平板状となるように撓んでいる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４】
前記湾曲基板の前記湾曲形状の曲率半径は、絶対値で１５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記湾曲基板の前記湾曲形状は、前記複数の圧電素子の配置側に凹となる形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記支持基板を複数備え、
前記複数の支持基板間での前記圧電素子の圧電性のバラツキが所定の範囲内に収まるように、前記複数の支持基板に含まれる前記湾曲基板の前記湾曲形状の曲率が設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
曲面部を有し、前記支持基板を保持する保持板をさらに備えており、
前記湾曲基板は、前記支持基板の少なくとも一部を前記曲面部に沿って湾曲させることによって形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記保持板は、前記支持基板に対して前記複数の圧電素子側に位置し、前記複数の圧電素子の形成領域の外側で前記湾曲基板を保持していることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記支持基板に対して前記複数の圧電素子とは反対側に位置して、前記支持基板を保持する保持板をさらに備え、
前記保持板は、前記支持基板と線膨張係数の異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記支持基板は、前記保持板を介して、インク吐出孔を有するノズル基板と貼り合わされていることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記支持基板に対して前記複数の圧電素子側に位置し、前記支持基板を保持する保持板をさらに備え、
前記保持板は、前記支持基板と線膨張係数の異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１２】
前記支持基板は、
前記複数の圧電素子の形成位置に対応して形成され、インクを収容する圧力室と、
前記複数の圧電素子の駆動によって振動することにより、前記圧力室内のインクに圧力を付与する振動板とを有していることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電素子を支持基板で支持したインクジェットヘッドと、それを備えたインクジェットプリンタとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、駆動素子やセンサなどの電気機械変換素子として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電体が用いられている。また、近年、装置の小型化、高密度化、低コスト化などの要求に応えて、シリコン（Ｓｉ）基板を用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子が増加している。ＭＥＭＳ素子に圧電体を応用するには、圧電体を薄膜化することが望ましい。圧電体を薄膜化することで、成膜、フォトリソグラフィーなど半導体プロセス技術を用いた高精度な加工が可能となり、小型化、高密度化を実現できる。また、大面積のウェハに素子を一括加工できるため、コストを低減できる。さらに、機械電気の変換効率が向上し、駆動素子の特性や、センサの感度が向上する等の利点がある。
【０００３】
このようなＭＥＭＳ素子を用いたデバイスの応用例として、インクジェットプリンタが知られている。インクジェットプリンタでは、液体インクを吐出する複数のチャネルを有するインクジェットヘッドを、用紙や布などの記録メディアに対して相対的に移動させながらインクの吐出を制御することで、二次元の画像が記録メディアに形成される。
【０００４】
インクの吐出は、圧力式のアクチュエータ（圧電式、静電式、熱変形など）を利用したり、熱によって管内のインクに気泡を発生させることで行うことができる。中でも、圧電式のアクチュエータは、出力が大きい、変調が可能、応答性が高い、インクを選ばない、などの利点を有しており、近年よく利用されている。特に、高解像度（小液滴で良い）で小型、低コストのプリンタを実現するには、薄膜の圧電体を用いたインクジェットヘッドの利用が適している。
【０００５】
さらに近年、インクジェットプリンタには、より高速に高精細な画像を形成することが求められている。そのためには、液滴速度の高速化や、高粘度のインクの適用がインクジェットヘッドに求められる。これらを実現するためには、圧電薄膜（強誘電体薄膜）には高い圧電特性（圧電定数ｄ31）が必要となる。
【０００６】
一方、ＰＺＴなどの圧電体をＳｉなどの基板上に成膜する方法としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの化学的成膜法、スパッタ法やイオンプレーティング法といった物理的な方法、ゾルゲル法などの液相での成長法が知られている。これらの製法により得られる薄膜の膜厚の上限は１０μｍ程度である。それ以上の膜厚になると、クラックや膜剥がれが生じてしまい、所望の特性が得られない。
【０００７】
成膜されたＰＺＴは、結晶がペロブスカイト構造となるときに良好な圧電効果を発揮する。なお、ペロブスカイト構造とは、理想的には立方晶系の単位格子を有し、立方晶の各頂点に配置される金属Ａ、体心に配置される金属Ｂ、立方晶の各面心に配置される酸素Ｏとから構成されるＡＢＯ3型の結晶構造である。ペロブスカイト構造の結晶には、立方晶が歪んだ正方晶、斜方晶、菱面体晶等も含まれるものとする。
【０００８】
Ｓｉ基板上の電極の上に成膜されたＰＺＴの薄膜は、電極の結晶との格子定数の違いから、複数の結晶の集合体からなる多結晶となる。この多結晶は、製法にもよるが、粒径が数百ｎｍの粒状の結晶（粒状結晶）が寄り集まって構成されたり、幅は数百ｎｍで膜厚方向には１つの細長い結晶粒である柱状結晶が寄り集まって構成される。
【０００９】
ところで、インクジェットヘッドの出力は、圧電素子の電圧×圧電性で決まるため、出力を大きくする（液滴速度を速くする、より高粘度のインクを射出する）には、圧電素子の駆動電圧を上げるか、圧電性を高くすることが必要となる。しかし、複数の結晶の集合体からなる多結晶膜の圧電体（圧電薄膜）は、上部電極と下部電極との間にリーク電流が生じやすく、耐電圧性が低いため、印加できる駆動電圧に制限がある。このため、出力を上げるには、圧電性を上げる必要がある。
【００１０】
圧電薄膜の圧電性を上げる方法としては、従来幾つか提案されている。例えば、成膜条件を最適化し、スパッタ膜の結晶性を上げることによって圧電性を上げる方法や、ニオブあるいはランタン等を添加したＰＺＴをスパッタ形成することで、圧電性を上げる方法がある。しかし、これらの方法は、いずれも、プロセス条件がシビアで、成膜安定性が損なわれる傾向にある。
【００１１】
一方、例えば特許文献１では、圧力室が形成された基板上に、振動板および圧電素子を形成した構成において、振動板の、圧力室に相対向する領域の圧電素子の幅方向両側に屈曲部を設けるようにしている。これにより、圧電素子を駆動して撓み変形させた際に、圧電素子の変位に対して振動板が抗する力を小さくして、圧電素子の変位量を大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２９０１２号公報（請求項１、段落〔００１０〕、〔００１１〕、〔００３２〕、〔００３３〕、図２等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、特許文献１のように振動板に屈曲部を設ける場合、振動板を屈曲させるための加工が複雑であり（プロセス多）、高コストとなるばかりか、歩留りおよび信頼性が低下する。しかも、振動板を均一に加工するのは困難である。したがって、特許文献１の構成では、圧電素子の圧電性を容易に向上させることができない。
【００１４】
また、図２２に示すように、同一のウェハ１００に複数の圧電素子を一括して形成し、ウェア１００の外周近傍の領域から、複数の圧電素子を支持する基板１０１を切り出し、ウェハ１００の中心付近から、複数の圧電素子を支持する基板１０２を切り出した場合、一般的に、基板１０１では圧電性が相対的に高く、基板１０２では圧電性が相対的に低い傾向にある。これは、真空成膜で圧電薄膜を成膜する場合、ウェハ１００の中心よりも外周側に近いほど、結晶が良好に成長しやすく、結晶性の面内ムラが生じているためと考えられる。この場合、１つのヘッドに基板１０１と基板１０２とを用いると、ヘッドの位置（基板１０１・１０２の位置）によって圧電性が異なるため、インクの吐出ムラが生じ、画質の良好な画像を記録媒体上に形成することができなくなる。また、ウェハ１００から切り出される単一の基板１０３内で圧電性にムラ（バラツキ）が生じている場合は、その基板１０３においてインクの吐出ムラが生じる。
【００１５】
したがって、複数の圧電素子を支持する基板を備えたインクジェットヘッドでは、インクの吐出ムラを抑えるべく、圧電性の調整を簡単な構成で実現して、異なる基板間または同一基板内での圧電性のバラツキを容易に低減できるようにすることが望まれる。
【００１６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、複数の圧電素子を支持する基板を備えた構成において、圧電性の調整を簡単な構成で実現することができ、これによって、異なる基板間または同一基板内での圧電性のバラツキを容易に低減することができるインクジェットヘッドと、それを備えたインクジェットプリンタとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一側面に係るインクジェットヘッドは、複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子を支持する支持基板とを備えたインクジェットヘッドであって、前記支持基板は、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板を含み、前記湾曲基板は、前記複数の圧電素子が並んで配置される一方向の基板全体において、前記複数の圧電素子の配置側に凸または凹となる湾曲形状が１個のみ形成されるように撓んでいる。
【００１８】
上記の構成によれば、湾曲基板において、複数の圧電素子側に凸となる湾曲形状（凸形状）が形成されていると、圧電素子を駆動したときに、圧電素子の水平方向の伸縮による垂直方向の変位（特に湾曲基板に対して圧電素子とは反対側への変位）がしにくくなる。このため、上記湾曲形状が形成された部分（例えば一方向における基板全体またはその一部）では、支持基板が平板状の場合に比べて、圧電素子の圧電性が低下する。一方、湾曲基板において、複数の圧電素子側に凹となる湾曲形状（凹形状）が形成されていると、圧電素子を駆動したときに、圧電素子の、湾曲基板に対して圧電素子とは反対側への変位がしやすくなる。このため、上記湾曲形状が形成された部分では、支持基板が平板状の場合に比べて、圧電素子の圧電性が向上する。また、複数の圧電素子が並ぶ一方向において、上記湾曲形状が１個のみ形成されるような湾曲基板は、例えば曲面部を有する保持板への基板の貼り付けや、保持板と基板とで線膨張係数を異ならせて温度変化を与えることによって、容易に得ることができる。
【００１９】
したがって、複数の圧電素子を支持する支持基板として、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板を用いるという簡単な構成で、湾曲基板の全体または一部において圧電性を調整することができる。その結果、異なる支持基板間または同一の支持基板（湾曲基板）内での圧電性のバラツキを容易に低減することができる。
【００２０】
前記湾曲基板は、前記一方向の基板全体で１つの前記湾曲形状が形成されるように撓んでいてもよい。この場合、湾曲基板の基板全体で圧電性を調整して、異なる支持基板間での圧電性のバラツキを低減することができる。
【００２１】
前記湾曲基板は、前記一方向の一部において１つの前記湾曲形状が形成され、残りが平板状となるように撓んでいてもよい。この場合、湾曲基板の一部において、圧電素子の圧電性を調整して、同一の湾曲基板内での圧電性のバラツキを低減することができる。
【００２２】
前記湾曲基板の前記湾曲形状の曲率半径は、絶対値で１５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であってもよい。曲率半径の絶対値が下限を下回ると、湾曲基板が湾曲しすぎて破損する（割れる）おそれがある。一方、曲率半径の絶対値が上限を上回ると、湾曲基板の湾曲度合いが小さすぎて、圧電性の調整幅が小さくなる（圧電性を大きく上げたり、下げたりすることができなくなる）。したがって、上記曲率半径を上記範囲とすることにより、湾曲基板の破損を回避しながら、圧電性のバラツキの低減効果を確実に得ることができる。
【００２３】
前記湾曲基板の前記湾曲形状は、前記複数の圧電素子の配置側に凹となる形状であってもよい。この場合は、上述したように、圧電素子の圧電性が向上するため、ヘッドの出力（インク吐出量）を上げることができる。
【００２４】
上記のインクジェットヘッドは、前記支持基板を複数備え、前記複数の支持基板間での前記圧電素子の圧電性のバラツキが所定の範囲内に収まるように、前記複数の支持基板に含まれる前記湾曲基板の前記湾曲形状の曲率が設定されていてもよい。ヘッドが複数の支持基板を備えた構成であっても、複数の支持基板間での圧電性のバラツキが低減されるため、ヘッドの出力を均一にすることができる。
【００２５】
上記のインクジェットヘッドは、曲面部を有し、前記支持基板を保持する保持板をさらに備えており、前記湾曲基板は、前記支持基板の少なくとも一部を前記曲面部に沿って湾曲させることによって形成されていてもよい。曲面部を有する保持板を用いることにより、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板を容易に実現することができる。
【００２６】
前記保持板は、前記支持基板に対して前記複数の圧電素子側に位置し、前記複数の圧電素子の形成領域の外側で前記湾曲基板を保持していてもよい。この構成では、湾曲基板の複数の圧電素子が保持板（曲面部）と干渉することなく、湾曲基板を保持部にて保持することができる。
【００２７】
上記のインクジェットヘッドは、前記支持基板に対して前記複数の圧電素子とは反対側に位置して、前記支持基板を保持する保持板をさらに備え、前記保持板は、前記支持基板と線膨張係数の異なる材料で形成されていてもよい。保持板と支持基板とで線膨張係数が異なっているため、温度変化による保持板との収縮度合いの違いによって、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板を容易に実現することができる。
【００２８】
前記支持基板は、前記保持板を介して、インク吐出孔を有するノズル基板と貼り合わされていてもよい。支持基板（湾曲基板）とノズル基板とを、中間プレートを介して貼り合わせる構成において、中間プレートとして上記の保持板を用いることで、湾曲基板を実現することができる。
【００２９】
上記のインクジェットヘッドは、前記支持基板に対して前記複数の圧電素子側に位置し、前記支持基板を保持する保持板をさらに備え、前記保持板は、前記支持基板と線膨張係数の異なる材料で形成されていてもよい。保持板と支持基板とで線膨張係数が異なっているため、温度変化による保持板との収縮度合いの違いによって、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板を容易に実現することができる。
【００３０】
前記支持基板は、前記複数の圧電素子の形成位置に対応して形成され、インクを収容する圧力室と、前記複数の圧電素子の駆動によって振動することにより、前記圧力室内のインクに圧力を付与する振動板とを有していてもよい。このように、圧電素子の駆動によって振動板を変位（振動）させて圧力室内のインクに圧力を付与する構成において、上述の効果を得ることができる。
【００３１】
本発明の他の側面に係るインクジェットプリンタは、上述したインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させてもよい。上述したインクジェットヘッドの構成によれば、異なる支持基板間での圧電性のバラツキや、同一の湾曲基板内での圧電性のバラツキを容易に低減することができるので、ヘッドにおけるインクの吐出ムラを容易に抑えることができる。これにより、インクジェットプリンタにおいては、インクの吐出ムラに起因する画質の低下を容易に抑えることができる。
【発明の効果】
【００３２】
支持基板として、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板を用いるという簡単な構成で、圧電素子の圧電性を、湾曲基板の全体または一部について容易に調整することができる。その結果、異なる支持基板間または同一の湾曲基板内での圧電性のバラツキを容易に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の一形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す説明図である。
【図２】上記インクジェットプリンタが備えるインクジェットヘッドのアクチュエータの概略の構成を示す平面図、およびその平面図におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図３】上記インクジェットヘッドの構成を示す断面図である。
【図４】上記インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】上記インクジェットヘッドに用いられる湾曲基板の一構成例を示す断面図である。
【図６】図５の湾曲基板を含む複数の基板を有するインクジェットヘッドの簡易的な断面図である。
【図７】上記湾曲基板の他の構成例を示す断面図である。
【図８】図７の湾曲基板を含む複数の基板を有するインクジェットヘッドの簡易的な断面図である。
【図９】上記湾曲基板の曲率半径と圧電性との関係を示すグラフである。
【図１０】上記湾曲基板のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１１】上記湾曲基板のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図１２】複数の基板を保持する保持板の斜視図である。
【図１３】上記保持板の平面図である。
【図１４】上記保持板で上記複数の基板を保持した状態を示す平面図である。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ’線矢視断面図である。
【図１６】図１４のＣ−Ｃ’線矢視断面図である。
【図１７】上記インクジェットヘッドの他の構成を示す断面図である。
【図１８】保持板との線膨張係数の違いによって基板が撓む様子の一例を示す説明図である。
【図１９】保持板との線膨張係数の違いによって基板が撓む様子の他の例を示す説明図である。
【図２０】保持板との線膨張係数の違いによって基板が撓む様子のさらに他の例を示す説明図である。
【図２１】保持板との線膨張係数の違いによって基板が撓む様子のさらに他の例を示す説明図である。
【図２２】同一のウェハから切り出される複数の基板の位置と圧電性との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をＡ〜Ｂと表記した場合、その数値範囲に下限Ａおよび上限Ｂの値は含まれるものとする。
【００３５】
〔インクジェットプリンタの構成〕
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略の構成を示す説明図である。インクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド部２において、インクジェットヘッド２１が記録媒体の幅方向にライン状に設けられた、いわゆるラインヘッド方式のインクジェット記録装置である。
【００３６】
インクジェットプリンタ１は、上記のインクジェットヘッド部２と、繰り出しロール３と、巻き取りロール４と、２つのバックロール５・５と、中間タンク６と、送液ポンプ７と、貯留タンク８と、定着機構９とを備えている。
【００３７】
インクジェットヘッド部２は、インクジェットヘッド２１から記録媒体Ｐに向けてインクを吐出させ、画像データに基づく画像形成（描画）を行うものであり、一方のバックロール５の近傍に配置されている。なお、インクジェットヘッド２１の詳細については後述する。
【００３８】
繰り出しロール３、巻き取りロール４および各バックロール５は、軸回りに回転可能な円柱形状からなる部材である。繰り出しロール３は、周面に幾重にも亘って巻回された長尺状の記録媒体Ｐを、インクジェットヘッド部２との対向位置に向けて繰り出すロールである。この繰り出しロール３は、モータ等の図示しない駆動手段によって回転することで、記録媒体Ｐを図１のＸ方向へ繰り出して搬送する。
【００３９】
巻き取りロール４は、繰り出しロール３より繰り出されて、インクジェットヘッド部２によってインクが吐出された記録媒体Ｐを周面に巻き取る。
【００４０】
各バックロール５は、繰り出しロール３と巻き取りロール４との間に配設されている。記録媒体Ｐの搬送方向上流側に位置する一方のバックロール５は、繰り出しロール３によって繰り出された記録媒体Ｐを、周面の一部に巻き付けて支持しながら、インクジェットヘッド部２との対向位置に向けて搬送する。他方のバックロール５は、インクジェットヘッド部２との対向位置から巻き取りロール４に向けて、記録媒体Ｐを周面の一部に巻き付けて支持しながら搬送する。
【００４１】
中間タンク６は、貯留タンク８より供給されるインクを一時的に貯留する。また、中間タンク６は、複数のインクチューブ１０と接続され、各インクジェットヘッド２１におけるインクの背圧を調整して、各インクジェットヘッド２１にインクを供給する。
【００４２】
送液ポンプ７は、貯留タンク８に貯留されたインクを中間タンク６に供給するものであり、供給管１１の途中に配設されている。貯留タンク８に貯留されたインクは、送液ポンプ７によって汲み上げられ、供給管１１を介して中間タンク６に供給される。
【００４３】
定着機構９は、インクジェットヘッド部２によって記録媒体Ｐに吐出されたインクを当該記録媒体Ｐに定着させる。この定着機構９は、吐出されたインクを記録媒体Ｐに加熱定着するためのヒータや、吐出されたインクにＵＶ（紫外線）を照射することによりインクを硬化させるためのＵＶランプ等で構成されている。
【００４４】
上記の構成において、繰り出しロール３から繰り出される記録媒体Ｐは、バックロール５により、インクジェットヘッド部２との対向位置に搬送され、インクジェットヘッド部２から記録媒体Ｐに対してインクが吐出される。その後、記録媒体Ｐに吐出されたインクは定着機構９によって定着され、インク定着後の記録媒体Ｐが巻き取りロール４によって巻き取られる。このようにラインヘッド方式のインクジェットプリンタ１では、インクジェットヘッド部２を静止させた状態で、記録媒体Ｐを搬送しながらインクが吐出され、記録媒体Ｐに画像が形成される。
【００４５】
なお、インクジェットプリンタ１は、シリアルヘッド方式で記録媒体に画像を形成する構成であってもよい。シリアルヘッド方式とは、記録媒体を搬送しながら、その搬送方向と直交する方向にインクジェットヘッドを移動させてインクを吐出し、画像を形成する方式である。
【００４６】
〔インクジェットヘッドの構成〕
次に、上記したインクジェットヘッド２１の構成について説明する。図２は、インクジェットヘッド２１のアクチュエータ２１ａ（圧電アクチュエータ）の概略の構成を示す平面図と、その平面図におけるＡ−Ａ’線矢視断面図とを併せて示したものである。また、図３は、図２のアクチュエータ２１ａにノズル基板３１を接合してなるインクジェットヘッド２１の構成を示す断面図である。
【００４７】
インクジェットヘッド２１は、複数の圧力室２２ａ（開口部）を有する基板２２上に、熱酸化膜２３、下部電極２４、圧電薄膜２５、上部電極２６をこの順で有している。
【００４８】
基板２２は、厚さが例えば１００〜３００μｍ程度の単結晶Ｓｉ（シリコン）単体からなる半導体基板またはＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板で構成されている。この基板２２は、例えば厚さが３００〜７５０μｍ程度の基板を準備し、その基板上に後述のようにＰＺＴの層を成膜した後、研磨処理等により１００〜３００μｍの厚みにしたものである。なお、図２では、基板２２をＳＯＩ基板で構成した場合を示している。ＳＯＩ基板は、酸化膜を介して２枚のＳｉ基板を接合したものである。基板２２における圧力室２２ａの上壁（圧力室２２ａよりも圧電薄膜２５の形成側に位置する壁）は、従動膜となる振動板２２ｂを構成しており、圧電薄膜２５の駆動（伸縮）に伴って変位（振動）し、圧力室２２ａ内のインクに圧力を付与する。なお、基板２２は、後述する複数の圧電素子２７を支持する支持基板を構成している。また、基板２２において、圧力室２２ａは、複数の圧電素子２７の形成位置に対応して形成されている。
【００４９】
熱酸化膜２３は、例えば厚さが０．１μｍ程度のＳｉＯ2（酸化シリコン）からなり、基板２２の保護および絶縁の目的で形成されている。
【００５０】
下部電極２４は、複数の圧力室２２ａに共通して設けられるコモン電極であり、Ｔｉ（チタン）層とＰｔ（白金）層とを積層して構成されている。Ｔｉ層は、熱酸化膜２３とＰｔ層との密着性を向上させるために形成されている。Ｔｉ層の厚さは例えば０．０２μｍ程度であり、Ｐｔ層の厚さは例えば０．１μｍ程度である。
【００５１】
圧電薄膜２５は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる強誘電体薄膜で構成されており、各圧力室２２ａに対応して設けられている。圧電薄膜２５の膜厚は、例えば１μｍ以上１０μｍ以下である。
【００５２】
上部電極２６は、各圧力室２２ａに対応して設けられる個別電極であり、Ｔｉ層とＰｔ層とを積層して構成されている。Ｔｉ層は、圧電薄膜２５とＰｔ層との密着性を向上させるために形成されている。Ｔｉ層の厚さは例えば０．０２μｍ程度であり、Ｐｔ層の厚さは例えば０．１〜０．２μｍ程度である。上部電極２６は、下部電極２４との間で圧電薄膜２５を膜厚方向から挟むように設けられている。なお、Ｐｔ層の代わりに、金（Ａｕ）からなる層を形成してもよい。
【００５３】
下部電極２４、圧電薄膜２５および上部電極２６は、圧力室２２ａ内のインクを外部に吐出させるための薄膜の圧電素子２７を構成している。この圧電素子２７は、駆動回路２８から下部電極２４および上部電極２６に印加される電圧（駆動信号）に基づいて駆動される。インクジェットヘッド２１は、圧電素子２７および圧力室２２ａを縦横に並べることにより形成される。なお、本実施形態において、圧電素子２７とは、特に、下部電極２４、圧電薄膜２５および上部電極２６において、各圧力室２２ａに対応して（各圧力室２２ａの上方に）位置する部分を指す。
【００５４】
圧力室２２ａの振動板２２ｂとは反対側には、ノズル基板３１が接合されている。ノズル基板３１には、圧力室２２ａに収容されるインクをインク滴として外部に吐出するためのインク吐出孔（ノズル孔）３１ａが形成されている。圧力室２２ａには、中間タンク６より供給されるインクが収容される。
【００５５】
上記の構成において、駆動回路２８から下部電極２４および上部電極２６に電圧を印加すると、圧電薄膜２５が、下部電極２４と上部電極２６との電位差に応じて、厚さ方向に垂直な方向（基板２２の面に平行な方向）に伸縮する。そして、圧電薄膜２５と振動板２２ｂとの長さの違いにより、振動板２２ｂに曲率が生じ、振動板２２ｂが厚さ方向に変位（湾曲、振動）する。
【００５６】
したがって、圧力室２２ａ内にインクを収容しておけば、上述した振動板２２ｂの振動により、圧力室２２ａ内のインクに圧力波が伝搬され、圧力室２２ａ内のインクがインク吐出孔３１ａからインク滴として外部に吐出される。
【００５７】
〔インクジェットヘッドの製造方法〕
次に、本実施形態のインクジェットヘッド２１の製造方法について以下に説明する。図４は、インクジェットヘッド２１の製造工程を示す断面図である。なお、インクジェットヘッド２１の製造においては、１つの基板２２に複数の圧電素子２７および圧力室２２ａが形成されるが、ここでは、１つの圧電素子２７および圧力室２２ａを形成する場合を代表的に示している。
【００５８】
まず、１枚のウェハ形状の基板２２を用意する。基板２２としては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に多く利用されている結晶シリコン（Ｓｉ）を用いることができ、ここでは、酸化膜２２ｅを介して２枚のＳｉ基板２２ｃ・２２ｄが接合されたＳＯＩ構造のものを用いている。続いて、基板２２を加熱炉に入れ、１５００℃程度に所定時間保持して、Ｓｉ基板２２ｃ・２２ｄの表面にＳｉＯ2からなる熱酸化膜２３ａ・２３ｂをそれぞれ形成する。
【００５９】
次に、一方の熱酸化膜２３ａ上に、ＴｉおよびＰｔの各層をスパッタ法で順に成膜し、下部電極２４を形成する。続いて、下部電極２４上に、ＰＺＴなどのペロブスカイト型構造を有する圧電薄膜２５を成膜する。より具体的には、基板２２を６００℃程度に再加熱し、変位膜となるＰＺＴの層２５ａをスパッタ法で成膜する。次に、層２５ａの上に感光性樹脂３５をスピンコート法で塗布し、マスクを介して露光、エッチングすることによって感光性樹脂３５の不要な部分を除去し、形成する圧電薄膜２５の形状を転写する。その後、感光性樹脂３５をマスクとして、反応性イオンエッチング法を用いて層２５ａの形状を加工し、圧電薄膜２５とする。
【００６０】
次に、圧電薄膜２５を覆うように、下部電極２４上に、ＴｉおよびＰｔの各層をスパッタ法で順に成膜し、層２６ａを形成する。続いて、層２６ａ上に感光性樹脂３６をスピンコート法で塗布し、マスクを介して露光、エッチングすることによって感光性樹脂３６の不要な部分を除去し、形成する上部電極２６の形状を転写する。その後、感光性樹脂３６をマスクとして、反応性イオンエッチング法を用いて層２６ａの形状を加工し、上部電極２６を形成する。
【００６１】
次に、基板２２の裏面（熱酸化膜２３ｂ側）に感光性樹脂３７をスピンコート法で塗布し、マスクを介して露光、エッチングすることによって、感光性樹脂３７の不要な部分を除去し、形成しようとする圧力室２２ａの形状を転写する。そして、感光性樹脂３７をマスクとして、反応性イオンエッチング法を用いて基板２２の除去加工を行い、圧力室２２ａを形成してアクチュエータ２１ａとする。
【００６２】
その後、ウェハ形状の基板２２から所定形状の大きさのものを切り出し（以下、切り出したものを基板２２とする）、アクチュエータ２１ａの基板２２と、インク吐出孔３１ａを有するノズル基板３１とを、接着剤等を用いて接合する。これにより、インクジェットヘッド２１が完成する。なお、インク吐出孔３１ａに対応する位置に貫通孔を有する中間ガラスを用い、熱酸化膜２３ｂを除去して、基板２２と中間ガラス、および中間ガラスとノズル基板３１とをそれぞれ陽極接合するようにしてもよい。この場合は、接着剤を用いずに３者（基板２２、中間ガラス、ノズル基板３１）を接合することができる。
【００６３】
〔基板について〕
次に、インクジェットヘッド２１の基板２２の詳細について説明する。図５は、基板２２として用いられる湾曲基板４１の一構成例を示す断面図である。本実施形態では、基板２２として、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板４１を用い、この湾曲基板４１によって、複数（例えば３つ）の圧電素子２７が支持されている。なお、湾曲基板４１を撓ませる方法については後述する。図５で示す白抜き矢印の長さは、湾曲基板４１を用いた場合の各圧電素子２７の厚さ方向の変位量に対応している（以降の図面でも同様とする）。
【００６４】
湾曲基板４１は、複数の圧電素子２７の配置側に凸となる湾曲形状（この場合は凸形状）が、複数の圧電素子２７が並んで配置される一方向（図５で左右方向）の基板全体において、１個のみ形成されるように撓んでいる。特に、図５の構成では、湾曲基板４１は、上記一方向の基板全体にわたって凸形状が１個のみ形成されるように撓んでいる。したがって、湾曲基板４１の上記一方向においては、凸形状から凹形状に変化する変曲点は存在せず、湾曲基板４１のどの位置でも（各圧電素子２７を支持する位置でも、各圧電素子２７の間の位置でも）凸形状となっている。なお、上記の一方向は、平面視で矩形の基板２２の長辺方向に対応する。
【００６５】
圧電素子２７を電圧印加によって駆動すると、圧電素子２７は、水平方向（厚さ方向に垂直な方向）の伸縮によって、垂直方向（特に湾曲基板４１に対して圧電素子２７とは反対側）に変位する。湾曲基板４１が複数の圧電素子２７側に凸形状である場合、湾曲基板４１の初期の湾曲方向（圧電素子２７側への突出方向）は、厚さ方向において圧電素子２７が変位する方向（インク吐出方向）と逆であるため、圧電素子２７は、厚さ方向に変位しにくくなる。このため、基板２２が平板状の場合に比べて、圧電素子２７の圧電性が低下する（駆動電圧を一定としたときの変位量が低下する）。
【００６６】
１つのウェハに複数の圧電素子を一括形成する場合、ウェハ面内において、圧電素子の圧電性に面内分布が生じ、ウェハ外周側で圧電性が高く、ウェハ中心側で圧電性が低い傾向があることは前述の通りである。しかし、図６に示すように、ウェハから圧電性の相対的に高い基板５１と、圧電性の相対的に低い基板５２とを切り出してインクジェットヘッド２１を構成する場合でも、平板状の基板５２をそのまま用い、基板５１を、複数の圧電素子２７側に凸形状となるように湾曲させて湾曲基板４１とすることにより、湾曲基板４１における各圧電素子２７の圧電性の低下によって、両基板５１・５２の圧電性を互いに近づけることができる。
【００６７】
一方、図７は、湾曲基板４１の他の構成例を示す断面図である。湾曲基板４１は、複数の圧電素子２７の配置側に凹となる湾曲形状（この場合は凹形状）が、複数の圧電素子２７が並んで配置される一方向（図７で左右方向）において１個のみ形成されるように撓んでいてもよい。特に、図７の構成では、湾曲基板４１は、上記一方向の基板全体にわたって凹形状が１個のみ形成されるように撓んでいる。したがって、湾曲基板４１の上記一方向においては、凹形状から凸形状に変化する変曲点は存在せず、湾曲基板４１のどの位置でも（各圧電素子２７を支持する位置でも、各圧電素子２７の間の位置でも）凹形状となっている。
【００６８】
湾曲基板４１が複数の圧電素子２７側に凹形状である場合、湾曲基板４１の初期の湾曲方向（圧電素子２７とは反対側への突出方向）は、厚さ方向において圧電素子２７が変位する方向と同じ方向であるため、圧電素子２７は、電圧印加による駆動時に厚さ方向に変位しやすくなる。このため、基板２２が平板状の場合に比べて、圧電素子２７の圧電性が向上する（駆動電圧を一定としたときの変位量が増大する）。
【００６９】
したがって、図８に示すように、１つのウェハから圧電性の相対的に低い基板５３と、圧電性の相対的に高い基板５４とを切り出してインクジェットヘッド２１を構成する場合でも、平板状の基板５４をそのまま用い、基板５３を、複数の圧電素子２７側に凹形状となるように湾曲させて湾曲基板４１とすることにより、湾曲基板４１における圧電素子２７の圧電性の向上によって、両基板５３・５４の圧電性を互いに近づけることができる。また、基板５３を、複数の圧電素子２７側に凹形状となるように湾曲させて圧電性を向上させ、基板５４を、複数の圧電素子２７側に凸形状となるように湾曲させて圧電性を低下させることにより、両基板５３・５４の圧電性を互いに近づけることもできる。
【００７０】
このように、複数の圧電素子２７を支持する基板２２として湾曲基板４１を用いるという簡単な構成で、圧電素子２７の圧電性を向上させたり、低下させたりすることができ、圧電素子２７の出力（変位量）を所望の大きさに設定することができる。したがって、複数の基板２２を用いてインクジェットヘッド２１を構成する場合でも、少なくとも１つの基板２２について圧電性を調整して、異なる基板２２間での圧電性のバラツキを容易に低減することが可能となる。その結果、インクジェットヘッド２１におけるインクの吐出ムラを容易に抑えることができ、インクジェットプリンタ１においては、インクの吐出ムラに起因する画質の低下を抑えた、良好な画像を記録媒体上に形成することができる。
【００７１】
特に、図５および図７のように、湾曲基板４１が、複数の圧電素子２７の配置方向（上記一方向）の基板全体で１つの湾曲形状（凸形状または凹形状）が形成されるように撓んでいることにより、湾曲基板４１の全体で圧電素子２７の圧電性を低下または向上させて、異なる基板間での圧電性のバラツキを低減することができる。
【００７２】
また、図７のように、湾曲基板４１の湾曲形状が、複数の圧電素子２７の配置側に凹となる凹形状であることで、湾曲基板４１における圧電素子２７の圧電性が向上するため、この湾曲基板４１を備えたインクジェットヘッド２１では、出力（インク吐出量）を上げる方向に調整することができる。
【００７３】
また、従来は、インクジェットヘッドに圧電素子を適用する場合、インクジェットヘッドの異なる基板間での圧電性のバラツキを許容範囲内に収めるため、１つの基板のサイズが制限されていた。これに対して、本実施形態のように、湾曲基板４１を用いることにより、異なる基板間での圧電性のバラツキを低減することができるため、従来よりも基板サイズを大きくしてインクジェットヘッドを構成することもできる。
【００７４】
〔湾曲基板の曲率半径と圧電性との関係について〕
図９は、湾曲基板４１の曲率半径と圧電性との関係を示している。図９の横軸の曲率半径は、湾曲基板４１が圧電素子２７に対して凹形状となる場合を正としており、後述する保持板６０（図１２参照）の曲面部６２に湾曲基板４１が貼り付けられているときの曲面部６２の曲率半径の値で示している。また、縦軸の圧電性は、湾曲していないフラットな基板に形成された圧電素子の駆動時（印加電圧は一定とする）における厚さ方向の変位量をレーザードップラー装置によって測定してこれを基準値とし、湾曲基板４１に形成された圧電素子の変位量の上記基準値に対する相対値で示している。
【００７５】
同図に示すように、湾曲基板４１の曲率半径が小さければ小さいほど、圧電性が向上することがわかるが、曲率半径が１５０ｍｍ未満であると、湾曲基板４１が湾曲しすぎて破損する（割れる）おそれがある。一方、曲率半径が１０００ｍｍを超えると、湾曲基板４１の湾曲度合いが小さすぎて、圧電性の調整幅が小さくなる（圧電性を大きく上げることができなくなる）。つまり、圧電性がほとんど１に近くなって、基板がフラットの場合とあまり変わらなくなり、圧電性を向上させる効果が小さくなる。
【００７６】
なお、湾曲基板４１の曲率半径が負の値のとき、つまり、湾曲基板４１が圧電素子２７に対して凸形状となる場合は、曲率半径の絶対値が大きくなる方向が、圧電性を低下させる方向となるが、この場合でも上記と同様に考えることができる（曲率半径の絶対値が１０００ｍｍを超えると、湾曲基板４１が平板状に近づくため、圧電性を大きく低下させることができなくなる）。
【００７７】
したがって、湾曲基板４１の湾曲形状の曲率半径の絶対値を１５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることにより、湾曲基板４１の破損を回避しながら、圧電性のバラツキの低減効果を確実に得ることができる。
【００７８】
なお、図９より、湾曲基板４１の湾曲形状の曲率半径を１０００ｍｍに設定すると、圧電性は約５％変動する。つまり、基板がフラットのときの圧電性を１として、湾曲形状が凹形状の場合、圧電性は１．０５となり、凸形状の場合、圧電性は０．９５となる。一方、湾曲形状の曲率半径を１５０ｍｍに設定すると、圧電性は約２０％変動する。つまり、湾曲形状が凹形状の場合、圧電性は１．２０となり、凸形状の場合、圧電性は０．８となる。
【００７９】
また、インクジェットヘッド２１が複数の基板２２を有する場合、複数の基板２２間での圧電素子２７の圧電性のバラツキが所定の範囲内に収まるように、複数の基板２２に含まれる湾曲基板４１の湾曲形状の曲率（＝１／曲率半径）が設定されていてもよい。上記所定の範囲としては、例えば、各基板２２の圧電性の平均値に対して±１０％の範囲を考えることができる。なお、複数の基板２２は、全てが湾曲基板４１であってもよいし、一部のみが湾曲基板４１であってもよい（残りは平板状の基板であってもよい）。
【００８０】
上記のように、湾曲基板４１の曲率の設定によって、複数の基板２２間での圧電性のバラツキが所定の範囲内に収まり、バラツキが低減されるため、インクジェットヘッド２１の出力をヘッド全体にわたってほぼ均一にすることができる。
【００８１】
〔湾曲基板の他の構成〕
図１０は、湾曲基板４１のさらに他の構成例を示す断面図である。同図に示すように、湾曲基板４１は、複数の圧電素子２７が並んで配置される一方向の一部において、圧電素子２７側に凸となる１個の湾曲形状（凸形状）が形成され、残りが平板状となるように撓んでいてもよい。なお、この場合、湾曲基板４１において、湾曲部分における圧電素子２７側の表面と、平板部分における圧電素子２７側の表面とは、それぞれ曲面と平面とで構成されるが、上記平面は上記曲面の接平面で構成されて、上記曲面と連続する面となっている。
【００８２】
例えば、１つのウェハから基板２２を切り出すときに、切り出すウェハの領域によっては、同じ基板２２内で圧電性の面内分布が生じる場合がある。図１０のように、一部の圧電素子２７の圧電性が他の圧電素子２７よりも相対的に高く、他の圧電素子２７については圧電性がほぼ均一であるとした場合、湾曲基板４１において、圧電性の相対的に高い部分のみを圧電素子２７側に凸形状とし、他は平板状のままとすることで、湾曲基板４１の一部の湾曲部分においてのみ、圧電素子２７の圧電性を低下させて、同一の湾曲基板４１内での圧電性のバラツキを低減することができる。
【００８３】
また、図１１は、湾曲基板４１のさらに他の構成例を示す断面図である。同図に示すように、湾曲基板４１は、上記一方向の一部において、圧電素子２７側に凹となる１個の湾曲形状（凹形状）が形成され、残りが平板状となるように撓んでいてもよい。同じ基板２２内で、一部の圧電素子２７のみ圧電性が他の圧電素子２７よりも相対的に低く、他の圧電素子２７については圧電性がほぼ均一である場合、上記のように湾曲基板４１において、圧電性の相対的に低い部分のみを圧電素子２７側に凹形状とすることで、その湾曲部分においてのみ、圧電素子２７の圧電性を向上させて、同一の湾曲基板４１内での圧電性のバラツキを低減することができる。
【００８４】
したがって、図１０および図１１の湾曲基板４１を備えたインクジェットヘッド２１およびインクジェットプリンタ１では、同一の湾曲基板４１内での圧電性のバラツキによるインクの吐出ムラを抑えて、画質の低下を抑えることができる。
【００８５】
〔湾曲基板を撓ませる方法について〕
次に、上述した湾曲基板４１を撓ませる方法について説明する。湾曲基板４１を撓ませる方法としては、（１）基板を保持板の曲面に貼り付けて撓ませる方法、（２）基板と保持板との線膨張係数の差を利用して基板を撓ませる方法、の２通りがある。以下、順に説明する。
【００８６】
（基板を保持板の曲面に貼り付けて撓ませる方法）
図１２は、複数の基板２２を保持する保持板６０の斜視図であり、図１３は、保持板６０の平面図である。保持板６０は、略直方体形状の本体６１を有している。本体６１は、複数の基板２２を保持すべく、剛性を有する材料で形成されていればよい。例えば、シリコン、ガラス、金属（例えばステンレス、アルミニウム）、樹脂などを材料として本体６１を構成することができる。
【００８７】
本体６１の表面には、曲面部６２と、平面部６３とが並べて設けられている。曲面部６２には、複数の基板２２のうちの１つが貼り付けられ、平面部６３には、他の基板２２が貼り付けられる。曲面部６２の曲率または曲率半径は、保持部６０の表面をブラスト加工することによって容易に調整することができる。保持板６０（本体６１）と基板２２とは、例えば接着剤を用いて貼り付けられる。
【００８８】
なお、保持板６０に基板２２を貼り付ける場合、厳密には、保持板６０と基板２２との間に、図３で示した熱酸化膜２３および下部電極２４（各圧力室２２ａに対応して圧電素子２７を構成する部分以外）が存在する。したがって、「基板２２を保持板６０に貼り付ける」とは、上記の熱酸化膜２３および下部電極２４を介して、基板２２を保持板６０に貼り付ける場合も含むものとする。
【００８９】
また、本体６１には、厚さ方向（平板部６３に垂直な方向）に貫通する平面視で長方形状の開口部６１ａが形成されている。本実施形態では、本体６１に開口部６１ａが２つ形成されているが、保持する基板２２の数に対応して形成されていればよい。開口部６１ａの開口面積は、基板２２で支持されている複数の圧電素子２７の形成領域（各圧電素子２７を包含する領域）よりも大きく、基板２２の外形よりも小さい。これにより、図１４に示すように、複数の圧電素子２７の形成領域の外側で各基板２２を本体６１（曲面部６２および平面部６３）に貼り付けることができ、しかも、本体６１の１つの開口部６１ａ内に、１つの基板２２で支持された複数の圧電素子２７をまとめて位置させることができる。したがって、複数の圧電素子２７と保持板６０（本体６１）とを干渉させることなく、複数の基板２２を保持板６０にて保持することができる。
【００９０】
図１５は、図１４のＢ−Ｂ’線矢視断面図であり、図１６は、図１４のＣ−Ｃ’線矢視断面図である。複数の基板２２を保持板６０で保持する場合には、保持板６０を基板２２に対して複数の圧電素子２７側に位置させ、接着剤等を用いて、保持板６０の曲面部６２および平面部６３に各基板２２を貼り付ける。曲面部６２に基板２２を貼り付けられることにより、基板２２が曲面部６２に沿って湾曲し、これによって基板全体が湾曲した湾曲基板４１が得られる。一方、平面部６３に貼り付けられる基板２２は、平板状のままである。なお、１つの基板２２を曲面部６２と平面部６３とにまたがって貼り付けることで、基板の一部のみを曲面部６２に沿って湾曲させた湾曲基板４１を得ることもできる。ただし、この場合は、湾曲基板４１の複数の圧電素子２７が本体６１と干渉しないように、開口部６１ａの大きさを調整する必要がある。
【００９１】
このように、湾曲基板４１は、基板２２の少なくとも一部を曲面部６２に貼り付けて、曲面部６２に沿って湾曲させることによって形成される。したがって、曲面部６２を有する保持板６０を用いることにより、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板４１を容易に実現することができる。また、保持板６０は、基板２２に対して複数の圧電素子２７側に位置し、複数の圧電素子２７の形成領域の外側で湾曲基板４１を保持しているので、湾曲基板４１の複数の圧電素子２７が保持板６０と干渉することはない。
【００９２】
以上では、図１５のように、曲面部６２が基板２２側に凸形状の保持板６０を用いて、圧電素子２７側に凹形状の湾曲基板４１を得る例について説明したが、基板２２側に凹形状の曲面部６２を有する保持板６０を用いてもよい。この場合は、曲面部６２に基板２２を貼り付けることで、圧電素子２７側に凸形状の湾曲基板４１を得ることができる。
【００９３】
なお、基板２２に対して圧電素子２７側には、各圧電素子２７を駆動するための配線基板や、基板２２の各圧力室２２ａに供給するインクを貯留する、各圧力室２２ａに共通のインク室（共通インク室）が設けられる場合がある。配線基板を設ける場合、基板２２と配線基板との間に保持板６０を位置させ、保持板６０の開口部６１ａを介して配線基板と各圧電素子２７とをバンプ等を用いて電気的に接続することで、各圧電素子２７を駆動することができる。言い換えれば、保持板６０を用いて湾曲基板４１を形成する構成であっても、保持板６０の上方に配線基板を設けて各圧電素子２７を駆動することができる。したがって、保持板６０が配線基板の設置の障害となることはない。また、共通インク室を設ける場合は、共通インク室を構成する筐体の一部に曲面部を設けてこれに基板２２を貼り付けることで、湾曲基板４１を得ることができる。つまり、この場合、上記筐体を保持板代わりに用いることができる。
【００９４】
ここで、湾曲基板４１を保持部６０で保持したインクジェットヘッド２１では、シミュレーションを含む種々の考察の結果、以下のような圧電性向上の効果が得られることがわかった。なお、図３で示すインクジェットヘッド２１を構成する各部材は、以下のように設定した。基板２２において振動板２２ｂ以外の部分；Ｓｉ（厚み２００μｍ）、振動板２２ｂ；Ｓｉ（厚み５μｍ）、下部電極２４；Ｐｔ（厚み０．１μｍ）、圧電薄膜２５；ＰＺＴ（厚み５μｍ）、上部電極２６；Ａｕ（厚み０．３μｍ）、である。圧電薄膜２５は、下部電極２４上にスパッタ法で成膜した。その結果、圧電薄膜２５は、下部電極２４から上側に伸びる柱状の結晶が集まった多結晶膜（粒径：数十ｎｍ〜１μｍ程度、結晶配向：＜１００＞）であった。
【００９５】
上記の基板２２の圧電素子２７側の面を、曲率半径２７０ｍｍに加工した保持板６０（材質；ＳＵＳ）に、エポキシ樹脂からなる接着剤で貼り付け、インクジェットヘッド２１を作製した（実施例１）。また、比較として、表面がフラットな保持板（材質；ＳＵＳ）に基板２２を貼り付けてインクジェットヘッドを作製した（比較例１）。そして、圧電素子の駆動時の厚さ方向の変位量をレーザードップラー装置によって測定し、これを圧電性として評価した。その結果、比較例１の構成での圧電性を基準（１．００）としたときに、実施例１の構成では、圧電性は１．１３であった。つまり、保持板６０を用い、圧電素子２７側に凹形状となるように湾曲した湾曲基板４１を形成することにより、圧電性が１３％向上した。
【００９６】
また、圧電性にムラがある基板２２（左端部の圧電性が１で、右端部が０．９であり、圧電性が傾斜している基板）を、右端の一部を湾曲（最少曲率半径３００ｍｍ）させた保持板６０（材質はＳＵＳ）に貼り付けてインクジェットヘッド２１を作製した（実施例２）。実施例２のように、部分的に湾曲した湾曲基板４１を形成すると、０．９〜１．０であった基板内の圧電性が、０．９５〜１．０に範囲となり、圧電性のムラを低減することができた。
【００９７】
さらに、２枚の基板Ａ・Ｂを用意し、これらの基板Ａ・Ｂを１枚の保持板６０に貼り付けてインクジェットヘッド２１を作製した（実施例３）。貼り付け前は、一方の基板Ａは、他方の基板Ｂよりも、圧電性が１０％低い基板であった。また、保持板６０において基板Ａを貼り付ける部分（曲面部６２）は、曲率半径３００ｍｍの加工を施し、基板Ｂを貼り付ける部分（平面部６３）は、曲率なしのフラットな形状とした。実施例３の構成では、２枚の基板Ａ・Ｂ間での圧電性のバラツキは１０％を下回った。このように、複数の基板Ａ・Ｂを用いても、圧電性のバラツキが低減されるため、大型のインクジェットヘッド２１を作製することができ、サイズの大きな記録媒体上にインクを吐出する場合にも容易に対応することが可能となる。
【００９８】
（基板と保持板との線膨張係数の差を利用して基板を撓ませる方法）
図１７は、インクジェットヘッド２１の他の構成を示す断面図である。インクジェットヘッド２１の基板２２は、基板２２に対して圧電素子２７とは反対側に位置する保持板７０を介して、ノズル基板３１と貼り合わされていてもよい。保持板７０には、連通孔７０ａが形成されている。連通孔７０ａは、基板２２に形成されている圧力室２２ａと、ノズル基板３１のインク吐出孔３１ａとを連通するための孔である。
【００９９】
保持板７０は、基板２２と線膨張係数の異なる材料で形成されている。保持板７０の材料としては、例えばシリコン、ガラス、金属（例えばステンレス、アルミニウム）、樹脂などから、基板２２の材料とは異なる材料を選択することができる。ちなみに、それぞれの材料の線膨張係数は、シリコン：２．４×１０-6／Ｋ、硬質ガラス：８．５×１０-6／Ｋ、ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）：１０．４×１０-6／Ｋ、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）：１７．３×１０-6／Ｋ、アルミニウム：２．３×１０-6／Ｋ、炭素鋼：１０．８×１０-6／Ｋ、アクリル樹脂：４．５〜７×１０-5／Ｋ、ＡＢＳ樹脂：６〜１３×１０-5／Ｋである。
【０１００】
図１８に示すように、基板２２の線膨張係数よりも保持板７０の線膨張係数のほうが大きい場合、基板２２と保持板７０とを高温で（陽極接合や接着剤で）貼り付け、その後、常温に戻すと、保持板７０は基板２２よりも収縮度合いが大きいため、基板２２は圧電素子２７側に凸となるように湾曲し、湾曲基板４１となる。逆に、図１９に示すように、基板２２の線膨張係数よりも保持板７０の線膨張係数のほうが小さい場合、基板２２と保持板７０とを高温で貼り付け、その後、常温に戻すと、基板２２は保持板７０よりも収縮度合いが大きいため、圧電素子２７側に凹となるように湾曲し、湾曲基板４１となる。
【０１０１】
したがって、基板２２および保持板７０の材料（基板２２および保持板７０の線膨張係数の差）、厚み（基板２２および保持板７０の厚みの差）、貼り付け時の温度等を適切に調整することで、所望の撓みを持つ湾曲基板４１を得ることができる。また、基板面内で貼り付け時の温度に傾斜をつけることで、湾曲基板４１の撓み度合いを基板面内で変化（傾斜）させることもできる。さらに、基板面内で厚みの差を変化させることによっても、撓み度合いを基板面内で傾斜させることができる。
【０１０２】
このように、基板２２と線膨張係数の異なる材料で保持板７０を構成することにより、温度変化を与えたときの基板２２と保持板７０との収縮度合いの違いによって、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板４１を得ることができる。
【０１０３】
以上では、保持板７０が基板２２に対して圧電素子２７とは反対側に位置する構成で、保持板７０と基板２２とで線膨張係数を異ならせて、湾曲基板４１を得る手法について説明したが、保持板７０が基板２２に対して圧電素子２７側に位置する構成でも、上記と同様に、保持板７０と基板２２とで線膨張係数を異ならせることにより、少なくとも一部が撓んだ湾曲基板４１を得ることができる。
【０１０４】
つまり、図２０に示すように、基板２２の線膨張係数よりも保持板７０の線膨張係数のほうが大きい場合、基板２２と保持板７０とを高温で貼り付けて、その後、常温に戻すと、保持板７０は基板２２よりも収縮度合いが大きいため、基板２２は圧電素子２７側に凹となるように湾曲し、湾曲基板４１となる。逆に、図２１に示すように、基板２２の線膨張係数よりも保持板７０の線膨張係数のほうが小さい場合、基板２２と保持板７０とを高温で貼り付け、その後、常温に戻すと、基板２２は保持板７０よりも収縮度合いが大きいため、圧電素子２７側に凸となるように湾曲し、湾曲基板４１となる。
【０１０５】
したがって、保持板７０が基板２２に対して圧電素子２７側に位置する構成でも、保持板７０と基板２２とで線膨張係数を異ならせて温度変化を与えることにより、湾曲基板４１を得ることができる。このような保持板７０は、図１２等で示した保持板６０において、曲面部６２を無くして表面を全て平面とした形状（外形は直方体形状）で構成することができる。
【０１０６】
なお、各図面に示した構成（湾曲基板を含む）を適宜組み合わせてインクジェットヘッド２１ひいてはインクジェットプリンタ１を構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明のインクジェットヘッドは、インクジェットプリンタに利用可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１      インクジェットプリンタ
２１      インクジェットヘッド
２２      基板（支持基板）
２２ａ    圧力室
２２ｂ    振動板
２７      圧電素子
３１      ノズル基板
３１ａ    インク吐出孔
４１      湾曲基板
６０      保持板
６２      曲面部
７０      保持板
Ｐ      記録媒体
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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