JP6100724B2 - インクジェットヘッド、インクジェット記録装置およびインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置、およびインクジェットヘッドの製造方法に関する。

通常、圧電素子を用いたインクジェットヘッドは、ノズルプレートに設けられたインクを加圧する駆動素子（圧電素子・アクチュエータ）を駆動して、振動板を変形させて圧力室内に収容されたインクを吐出する。

この種のインクジェットヘッドの作成方法としては、圧力室となる基材と、振動板等を含むノズルプレートを別々に製造して接着剤等を用いて接着する方法が知られている。

しかし、この方法の場合には、基材とノズルプレートとが別々の熱処理工程等を経て接着されるため、熱処理工程等における基材とノズルプレートの膨張率と収縮率の相違が大きくなり、基材とノズルプレートが組み合わない等の不具合が生じるおそれがある。

そこで、基材の一面側にノズルプレートを接着した後、他面側からエッチングすることによって基材に圧力室を形成する方法が知られている。

この方法の場合には、基材とノズルプレートが熱処理工程等を施される前に基材とノズルプレートが接着されていることから、上記のような組み合わせ工程における不具合が生じにくい。

特開２０１２‐１８７７５７ 特開２０１１‐５６９３９

しかしながら、一面側にノズルプレートが接着された基材において、他面側から基材をエッチングして圧力室を形成する場合、エッチング後に不要となったレジストマスクを剥離する必要がある。

このレジストマスクの剥離工程としては、反応性ガスをレジストと反応させて剥離するアッシング方法、レジスト材を溶解する薬液を用いたウェット剥離方法が知られている。アッシング方法によりレジストマスクを剥離する場合には、レジストマスクを全て除去するために高圧ガスの導入や高出力の反応条件が求められ、こうした場合にはノズルプレートに形成された薄膜や圧電部材が反応性ガスによってエッチングされるなどのおそれがある。また、薄膜や圧電部材のエッチングを避けるために条件を低圧または低出力などに変更するとレジストを剥離しきれず、ウェット剥離を併用する必要がある。

一方、ウェット剥離によりレジストマスクを剥離する場合は、圧力室内に侵入した液体の圧力によりノズルプレートに形成された薄膜や圧電部材が破損するおそれがある。

このため、インクジェットヘッド製造における歩留まりの悪さが問題となっており、歩留まりの良いインクジェットヘッドの開発が望まれている。

実施の形態に係るインクジェットヘッドは、第１の面、この第１の面と反対側の第２の面、および第１の面と第２の面を連絡する筒状の孔を有する基材と、この基材の第１の面と接着して、孔の一端を塞ぐことで圧力室を形成し、この圧力室に連通するノズルを有する振動板と電圧が印加されたときにこの振動板を変形させて圧力室の容積を変化させる駆動素子とを有するノズルプレートとを有する。基材の第２の面には、圧力室をエッチングにより形成するためのレジストマスクが設けられている。

図１は、第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタの断面を示す概略図である。 図２は、第１の実施形態の画像形成装置を示す分解斜視図である。 図３は、第１の実施形態のインクジェットヘッドを示す平面図である。 図３のインクジェットヘッドをＦ４−Ｆ４線に沿って切断した断面図である。 図５は、第１の実施形態の圧力室を形成する前のインクジェットヘッドを示す断面図である。 図６は、第１の実施形態の圧力室形成のためのレジストマスクが積層されたインクジェットヘッドを示す断面図である。 図７は、第１の実施形態の圧力室形成のためのレジストマスクを残し、圧力室が形成されたインクジェットヘッドを示す断面図である。 図８は、第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。

以下に、第１の実施の形態について、図１から図７を参照して説明する。また、各図面は実施形態を概略的に示すものであり、図面に示される各要素の寸法は、実施形態の説明と異なることがある。

図１は、第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタ１を示す概略図である。インクジェットプリンタ１は、インクジェット記録装置の一例である。なお、インクジェット記録装置はこれに限らず、複写機のような他の装置であっても良い。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、例えば、記録媒体である記録紙Ｐを搬送しながら画像形成等の各種処理を行う。インクジェットプリンタ１は、筐体１０と、給紙カセット１１と、排紙トレイ１２と、保持ローラ（ドラム）１３と、搬送装置１４と、保持装置１５と、画像形成装置１６と、除電剥離装置１７と、反転装置１８と、クリーニング装置１９とを備える。

給紙カセット１１は、複数の記録紙Ｐを収容して、筐体１０内に配置される。排紙トレイ１２は、筐体１０の上部にある。インクジェットプリンタ１によって画像形成がされた記録紙Ｐは、排紙トレイ１２に排出される。

搬送装置１４は、記録紙Ｐが搬送される経路に沿って配置された複数のガイドおよび複数の搬送ローラを有する。当該搬送ローラは、モータに駆動されて回転することで、記録紙Ｐを給紙カセット１１から排紙トレイ１２まで搬送する。

保持ローラ１３は、導体によって形成された円筒状のフレームと、このフレームの表面に形成された薄い絶縁層（図示せず）とを有する。このフレームは接地（グランド接続）されている。保持ローラ１３は、その表面上に記録紙Ｐを保持した状態で回転することにより、記録紙Ｐを搬送する。

保持装置１５は、搬送装置１４によって給紙カセット１１から搬出された記録紙Ｐを、保持ローラ１３の表面（外周面）に吸着させて保持させる。保持装置１５は、記録紙Ｐを保持ローラ１３に対して押圧した後、帯電による静電気力で記録紙Ｐを保持ローラ１３に吸着させる。

画像形成装置１６は、保持装置１５によって保持ローラ１３の外面に保持された記録紙Ｐに、画像を形成する。画像形成装置１６は、保持ローラ１３の表面に面する複数のインクジェットヘッド２１を有する。複数のインクジェットヘッド２１は、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの四色のインクを、それぞれ記録紙Ｐに吐出することで、画像を形成する。

除電剥離装置１７は、画像が形成された記録紙Ｐを、除電することで、保持ローラ１３から剥離する。除電剥離装置１７は、電荷を供給して記録紙Ｐを除電し、記録紙Ｐと保持ローラ１３との間に爪を挿入する。これにより、記録紙Ｐは保持ローラ１３から剥離される。保持ローラ１３から剥離された記録紙Ｐは、搬送装置１４によって、排紙トレイ１２または反転装置１８に搬送される。

クリーニング装置１９は、保持ローラ１３を清浄する。クリーニング装置１９は、保持ローラ１３の回転方向において除電剥離装置１７よりも下流にある。クリーニング装置１９は、回転する保持ローラ１３の表面にクリーニング部材１９ａを当接させ、回転する保持ローラ１３の表面を洗浄する。

反転装置１８は、保持ローラ１３から剥離された記録紙Ｐの表裏面を反転させ、当該記録紙Ｐを再び保持ローラ１３の表面上に供給する。反転装置１８は、例えば記録紙Ｐを前後方向逆にスイッチバックさせる所定の反転経路に沿って記録紙Ｐを搬送することにより、記録紙Ｐを反転させる。

図２は、画像形成装置１６に含まれる一つのインクジェットヘッド２１を分解して示す斜視図である。図３は、インクジェットヘッド２１を示す平面図である。図４は、図３のＦ４−Ｆ４線に沿ってインクジェットヘッド２１を切断した断面図である。なお、図２は、ノズルプレート１００を説明するため、インクジェットヘッド２１を図１の取り付け方向とは１８０度逆転して示した斜視図である。また、図２よび図３は、説明のために、本来は隠れる種々の要素を実線で示している。

図２に示すように、インクジェットプリンタ１は、複数のインクジェットヘッド２１に接続される複数のインクタンク２３および複数の制御部２４を備える。インクジェットヘッド２１は、対応する色のインクを収容するインクタンク２３に接続される。インクジェットヘッド２１は、保持ローラ１３に保持された記録紙Ｐに、インク滴を吐出することで文字や画像を形成する（図１）。インクジェットヘッド２１は、ノズルプレート１００と、圧力室構造体２００と、インク室５００（インク室５００は、セパレートプレート３００と、インク流路構造体４００とを有する。）とを含む。圧力室構造体２００は、基材の一例である。

ノズルプレート１００は、矩形の板状に形成される。ノズルプレート１００は、圧力室構造体２００に重ねて、一体構造として形成される。ノズルプレート１００は、振動板１０４、複数のノズル（オリフィス、インク吐出孔）１０１および、複数の駆動素子（圧電素子、アクチュエータ）１０２を有する。

複数のノズル１０１は、切頭円錐形の孔である。ノズル１０１の直径は、例えば２０μmである。ノズル１０１は、ノズルプレート１００の長手方向に沿って二列に並んでいる。一方の列のノズル１０１と、他方の列のノズル１０１とは、ノズルプレート１００の長手方向において交互に配置される。すなわち、複数のノズル１０１は、千鳥状（互い違い）に配置される。これにより、複数の駆動素子１０２をより高密度に配置することができる。

ノズルプレート１００の長手方向において、隣接するノズル１０１の中心間距離は、例えば、３４０μmである。ノズルプレート１００の短手方向において、ノズル１０１の二つの列の間の距離は、例えば、２４０μmである。

複数の駆動素子１０２は、複数のノズル１０１に対応して配置される。言い換えると、駆動素子１０２は、対応するノズル１０１と同軸に位置する。駆動素子１０２は、円環状に形成され、対応するノズル１０１を囲む。駆動素子１０２はこれに限らず、例えば、一部が開放された円環状（Ｃ字状）であっても良い。

図２に示す、基材である圧力室構造体２００は、シリコンウエハによって、矩形の板状に形成される。なお、圧力室構造体２００はこれに限らず、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）やゲルマニウム基板のような他の半導体であっても良い。また、基材はこれに限らず、セラミックス、ガラス、石英、樹脂、または金属のような他の材料によって形成されても良い。利用されるセラミックスは、例えば、アルミナセラミックス、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、またはチタン酸バリウムのような窒化物、炭化物、または酸化物である。利用される樹脂としては、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、またはポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材である。利用される金属としては、例えばアルミまたはチタンである。本実施形態の圧力室構造体２００の厚さは、例えば７２５μmである。圧力室構造体２００の厚さは、例えば、１００〜７７５μmの範囲が好ましい。

図４は、インクジェットヘッド２１を図３のＦ４−Ｆ４線で切断した面の一部を拡大した概略図である。図４に示すように、圧力室構造体２００は、第１の面２００ａと、第２の面２００ｂと、複数の圧力室（インク室）２０１を有する。第１の面２００ａおよび第２の面２００ｂは、平坦化されている。第２の面２００ｂは、第１の面２００ａに対向して設けられている。ノズルプレート１００は、第１の面２００ａに固着される。

図２に示すように、複数の圧力室２０１は円筒の孔である。圧力室２０１の直径は、例えば、１９０μmである。なお、圧力室２０１の形状はこれに限らない。圧力室２０１は、圧力室構造体２００をその厚さ方向に貫通し、第１の面２００ａおよび第２の面２００ｂにそれぞれ開口する。複数の圧力室２０１の第１の面２００ａ側は、ノズルプレート１００により塞がれる。

図４に示すように、複数の圧力室２０１は、複数のノズル１０１に対応して配置される。言い換えると、圧力室２０１は、対応するノズル１０１と同軸に位置する。圧力室２０１に、各ノズル１０１は連通する。圧力室２０１は、ノズル１０１を介してインクジェットヘッド２１の外部につながる。

図２および図４に示すように、セパレートプレート３００は、例えばステンレスによって矩形の板状に形成される。セパレートプレート３００の厚さは、例えば２００μmである。セパレートプレート３００は、圧力室構造体２００の第２の面２００ｂに形成されたレジストマスク２１０に、例えばエポキシ系接着剤によって接着される。このため、第２の面２００ｂに開口する圧力室２０１は、セパレートプレート３００によって塞がれる。

セパレートプレート３００は、複数のインク絞り３０１を有する。インク絞り３０１は、円形の孔である。インク絞り３０１の直径は、例えば５０μmである。インク絞り３０１の直径は、圧力室２０１の直径の１／４以下である。

インク絞り３０１は、複数の圧力室２０１に対応して配置される。言い換えると、インク絞り３０１は、対応する圧力室２０１と同軸に位置する。

図２および図４に示すように、インク流路構造体４００は、例えばステンレスによって矩形の板状に形成される。インク流路構造体４００の厚さは、例えば４ｍｍである。なお、インク流路構造体４００および上記セパレートプレート３００の材料は、ステンレスに限らない。例えば、セラミックスまたは樹脂のような他の材料によって形成されても良い。使用されるセラミックスは、例えば、アルミナセラミックス、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素のような窒化物、炭化物、または酸化物である。使用される樹脂は、例えば、ＡＢＳ、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、またはポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材である。セパレートプレート３００およびインク流路構造体４００の材料は、インクを吐出するための圧力の発生に影響が生じないように、ノズルプレート１００との膨張係数の差を考慮して選択される。

インク流路構造体４００は、例えばエポキシ系接着剤によって、セパレートプレート３００と接着されインク室５００を形成する。セパレートプレート３００は、圧力室構造体２００とインク流路構造体４００とに挟まれる。図２に示すように、インク流路構造体４００は、インク流路４０１と、インク供給口４０２と、インク排出口４０３とを有する。インク室５００は、インクを圧力室２０１へ案内するとともに、余ったインクを循環させる機能を有している。なお、インク室５００は、セパレートプレート３００を必ずしも必要とするものではない。

図２に示すように、インク流路４０１は、セパレートプレート３００側のインク流路構造体４００の表面に形成された溝である。インク流路４０１の深さは、例えば２ｍｍである。インク流路４０１は、全てのインク絞り３０１に対向する。言い換えると、複数のインク絞り３０１は、インク流路４０１に連通する。

インク供給口４０２は、インク流路４０１の一方の端部でインク流路４０１の底部を貫通して設けられている。インク供給口４０２は、例えばチューブを介してインクタンク２３に接続される。インクタンク２３は、インク流路４０１およびインク絞り３０１を介して複数の圧力室２０１に接続される。

インクタンク２３のインクは、インク供給口４０２を通って、インク流路４０１に流入する。インク流路４０１に供給されたインクは、複数のインク絞り３０１を通って、複数の圧力室２０１に供給される。インク絞り３０１は、複数の圧力室２０１へそれぞれ流入するインクの流路抵抗をほぼ同程度にする。圧力室２０１に充填されたインクは、圧力室２０１に連通するノズル１０１内にも流入する。インクジェットプリンタ１は、インクの圧力を適切な負圧に保つことで、インクをノズル１０１内に留める。インクは、ノズル１０１内にメニスカスを生じさせるとともに、ノズル１０１から漏れ出さないように維持される。

図２に示すように、インク排出口４０３は、インク流路４０１の他方の端部でインク流路４０１の底部を貫通して設けられている。インク排出口４０３は、例えばチューブを介してインクタンク２３に接続される。圧力室２０１に流入しなかったインク流路４０１のインクは、インク排出口４０３を通って、インクタンク２３に排出される。このように、インクタンク２３とインク流路４０１との間で、インクが循環する。インクが循環することで、インクジェットヘッド２１と、インクとの温度が一定に保たれ、例えば熱によるインクの変質が抑制される。

次に、ノズルプレート１００について詳しく説明する。図２および図４に示すように、ノズルプレート１００は、ノズル１０１および駆動素子１０２と、振動板１０４と、絶縁膜１０５と、複数の配線電極１０６と、共有電極１０７と、保護膜１０８と、撥インク膜１０９とを有する。絶縁膜１０５および保護膜１０８は、絶縁部の一例である。

振動板１０４は、例えば、圧力室構造体２００の第１の面２００ａに積層されたＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）によって、矩形の板状に形成される。言い換えると、振動板１０４は、シリコンウエハである圧力室構造体２００の酸化膜である。振動板１０４は、単結晶Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、ＨｆＯ_２（酸化ハフニウム）、ＺｒＯ_２（酸化ジルコニウム）、またはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のような他の材料によって形成されても良い。

図４に示すように、振動板１０４は、第１の面１０４ａと、第２の面１０４ｂとを有する。振動板１０４の厚さは、例えば４μmである。振動板１０４の厚さは、概ね１〜５０μmの範囲にある。第１の面１０４ａは、圧力室構造体２００に固着し、複数の圧力室２０１を塞ぐ。第２の面１０４ｂは、第１の面１０４ａの反対側の面である。

複数の配線電極１０６は、振動板１０４の第２の面１０４ｂに形成される。図３および図４に示すように、複数の配線電極１０６は、端子部１０６ａと、配線部１０６ｂと、電極部１０６ｃとをそれぞれ有する。複数の配線電極１０６の端子部１０６ａは、振動板１０４の短手方向の一方の端部に位置し、振動板１０４の長手方向に沿って並ぶ。各端子部１０６ａの間の距離は、１７０μmである。

図３および図４に示すように、共有電極１０７は、二つの端子部１０７ａと、複数の配線部１０７ｂと、複数の電極部１０７ｃとを有する。配線部１０７ｂは、引出配線の一例である。二つの端子部１０７ａは、振動板１０４の短手方向の一方の端部に位置し、複数の端子部１０６ａを間にはさんで、振動板１０４の長手方向の両端部に配置される。つまり、複数の配線電極１０６の端子部１０６ａは、共有電極１０７の二つの端子部１０７ａの間に並ぶ。

複数の配線電極１０６は、例えば、Ｐｔ（白金）およびＡｌ（アルミニウム）の薄膜である。共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂは、例えば、Ｔｉ（チタン）およびＡｌの薄膜である。共有電極１０７の電極部１０７ｃは、Ｐｔの薄膜である。なお、複数の配線電極１０６および共有電極１０７は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａ１（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｕ（金）のような他の材料によって形成されても良い。

複数の配線電極１０６および共有電極１０７の厚さは、例えば０．５μmである。複数の配線電極１０６および共有電極１０７の膜厚は、概ね０．０１〜１μmの範囲にある。複数の配線電極１０６および共有電極１０７の配線部１０６ｂ，１０７ｂの幅は、例えば８０μmである。

駆動素子１０２は、振動板１０４の第２の面１０４ｂにある。駆動素子１０２は、対応するノズル１０１からインク滴を吐出させるための圧力を、対応する圧力室２０１のインクに発生させる。

駆動素子１０２は、配線電極１０６の電極部１０６ｃと、共有電極１０７の電極部１０７ｃと、圧電体膜１１１とを有する（図４）。圧電体膜１１１は、圧電体の一例である。

配線電極１０６の電極部１０６ｃは、振動板１０４の第２の面１０４ｂに設けられる。電極部１０６ｃは、ノズル１０１を囲む円環状に形成される。電極部１０６ｃは、ノズル１０１と同軸に位置する。電極部１０６ｃの外径は、例えば１３３μmである。電極部１０６ｃの内径は、例えば３０μmである。このため、電極部１０６ｃは、ノズル１０１の外側に少し離間して配置される。配線電極１０６の配線部１０６ｂは、振動板１０４の第２の面１０４ｂに形成される。

図３に示すように、配線部１０６ｂは、対応する駆動素子１０２の電極部１０６ｃと端子部１０６ａとを接続する。複数の配線部１０６ｂは、ノズルプレート１００の短手方向に沿って平行に延びる。

図４に示すように、圧電体膜１１１は、ノズル１０１を囲むとともに、配線電極１０６の電極部１０６ｃとほぼ同じ大きさの円環状に形成される。本実施の形態において、圧電体膜１１１は、配線電極１０６の電極部１０６ｃよりも僅かに小さく形成したが、圧電体膜１１１は、電極部１０６ｃより大きくても良い。圧電体膜１１１は、ノズル１０１と同軸に配置される。圧電体膜１１１は、配線電極１０６の電極部１０６ｃをほぼ覆うように配置される。

圧電体膜１１１は、圧電性材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の膜である。なお、圧電体膜１１１はこれに限らず、例えば、ＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ_３：チタン酸鉛）、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３）、ＺｎＯ、およびＡｌＮのような種々の圧電性材料によって形成されても良い。

圧電体膜１１１の厚さは、例えば２μmである。圧電体膜１１１の厚さは、例えば、圧電特性および絶縁破壊電圧によって決定される。圧電体膜１１１の厚さは、概ね０．１μmから５μmの範囲にある。圧電体膜１１１は、その厚み方向に分極処理が施されている。当該分極の方向と同方向の電界が圧電体膜１１１に印加されると、圧電体膜１１１は、当該電界の方向と直交する方向に伸縮する。言い換えると、圧電体膜１１１は、膜厚に対して直交する方向（径方向）に収縮または伸長する。

なお、圧電体膜１１１としてＰＺＴのような強誘電体を使用した場合は、分極方向と反対の電界を加えることにより分極反転を生じる。したがって、実質的に分極方向と同じ方向にのみ電界を印加することが可能であり、電界を加えることにより圧電体膜１１１は膜厚方向に伸長し、膜厚に対して直交する方向（径方向）に収縮する。

共有電極１０７の電極部１０７ｃは、ノズル１０１を囲むとともに、配線電極１０６の電極部１０６ｃおよび圧電体膜１１１とほぼ同じ大きさの円環状に形成される。本実施の形態において、共有電極１０７の電極部１０７ｃは、圧電体膜１１１よりも僅かに小さく形成したが、圧電体膜１１１より大きくても良い。電極部１０７ｃは、ノズル１０１と同軸に配置される。

電極部１０７ｃは、圧電体膜１１１を覆う。言い換えると、電極部１０７ｃは、圧電体膜１１１の吐出側（インクジェットヘッド２１の外に向く側）に設けられる。

圧電体膜１１１は、配線電極１０６の電極部１０６ｃと、共有電極１０７の電極部１０７ｃとの間に介在する（図４）。言い換えると、圧電体膜１１１に、配線電極１０６および共有電極１０７の電極部１０６ｃ，１０７ｃが重なる。圧電体膜１１１は、二つの電極部１０６ｃ，１０７ｃの間を絶縁する。共有電極１０７の電極部１０７ｃは、圧電体膜１１１を介して配線電極１０６の電極部１０６ｃに対向して配置される。

共有電極１０７の電極部１０７ｃは、駆動素子１０２の外面１０２ａを形成する。外面１０２ａは、振動板１０４の反対側を向く駆動素子１０２の一面である。言い換えると、外面１０２ａは、駆動素子１０２の吐出側に向く。外面１０２ａは、振動板１０４の第２の面１０４ｂと略平行な面である。

絶縁膜１０５は、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、駆動素子１０２の外面１０２ａと、配線電極１０６の配線部１０６ｂと、を覆う。絶縁膜１０５は、複数の配線電極１０６の端子部１０６ａを露出させる複数の孔を有する。

絶縁膜１０５は、例えば、ＳｉＯ_２によって形成される。絶縁膜１０５は、例えば、ＳｉＮ（窒化ケイ素）のような他の材料によって形成されても良い。絶縁膜１０５は、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、駆動素子１０２の表面と、配線電極１０６の配線部１０６ｂとの上において、ほぼ均一な厚さを有する。絶縁膜１０５の厚さは１μmである。絶縁膜１０５の厚さは、約０．１μm〜５μmの範囲にある。なお、絶縁膜１０５の厚さは、部分的に異なっても良い。

絶縁膜１０５は、コンタクト部１１３を有する。コンタクト部１１３は、対応する駆動素子１０２の外面１０２ａの上にある絶縁膜１０５の一部にそれぞれ設けられた孔である（図４）。

コンタクト部１１３は、例えば、直径２０μmの円形に形成される。コンタクト部１１３は、共有電極１０７の電極部１０７ｃの一部を露出させている。コンタクト部１１３は、円環状の電極部１０７ｃの内周と外周との間の中央よりも、電極部１０７ｃの外周近くに配置される（図４）。

共有電極１０７の二つの端子部１０７ａと、複数の配線部１０７ｂとは、絶縁膜１０５の表面１０５ａにある。言い換えると、共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂは、絶縁膜１０５の上にある。絶縁膜１０５の表面１０５ａは、振動板１０４に重ねて配置されている。

図３に示すように、共有電極１０７の複数の配線部１０７ｂは、対応する駆動素子１０２の電極部１０７ｃと二つの端子部１０７ａとをつなぐ。複数の配線部１０７ｂは、ノズルプレート１００の短手方向に沿って平行に延びる。

複数の配線部１０７ｂは、ノズルプレート１００の短手方向の他方の端部において連結され、ノズルプレート１００の長手方向に沿って延びる連結部１０７ｄを形成する。このため、二つの端子部１０７ａと、複数の電極部１０７ｃとは、複数の配線部１０７ｂによって接続される。

図４に示すように、共有電極１０７の配線部１０７ｂは、駆動素子１０２を覆う絶縁膜１０５の表面１０５ａに沿って配線される。配線部１０７ｂの一方の端部は、コンタクト部１１３を通って、共有電極１０７の電極部１０７ｃに接続される。言い換えると、コンタクト部１１３は、配線部１０７ｂを電極部１０７ｃに接続するために、絶縁膜１０５が部分的に除去された部分である。

絶縁膜１０５は、共有電極１０７の配線部１０７ｂと、配線電極１０６の電極部１０６ｃとの間を隔てる。絶縁膜１０５は、配線電極１０６と共有電極１０７とが電気的に接続することを防いでいる。

保護膜１０８は、振動板１０４の第２の面１０４ｂ上に積層される。保護膜１０８は、例えば、東レ株式会社のフォトニース（登録商標）のような感光性ポリイミドによって形成される。すなわち、保護膜１０８は、絶縁膜１０５とは異なる絶縁性を有する材料によって形成されている。保護膜１０８はこれに限らず、樹脂またはセラミックスのような、他の絶縁性の材料によって形成されても良い。樹脂としては、例えば、他の種類のポリイミド、ＡＢＳ、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材である。セラミックスとしては、例えば、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸バリウムなどの窒化物、または酸化物である。また、保護膜１０８は、駆動素子１０２および共有電極１０７との絶縁性を有するならば、金属材料によって形成されても良い。金属材料としては、例えば、アルミ、ＳＵＳ、またはチタンである。保護膜１０８の材料は、耐熱性、絶縁性、平滑性、熱膨張係数、インクに対する濡れ性を考慮して選択される。保護膜１０８の材料の絶縁性は、インクジェットプリンタ１が導電率の高いインクを使用する場合、駆動素子１０２が駆動する際のインクの変質度合いに影響し得る。

保護膜１０８は、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、絶縁膜１０５の表面１０５ａと、共有電極１０７の配線部１０７ｂとを覆う。また、保護膜１０８は、絶縁膜１０５の上から駆動素子１０２および配線電極１０６の配線部１０６ｂを覆う。すなわち、保護膜１０８は、例えばインクや空気中の水分から、駆動素子１０２、配線電極１０６、および共有電極１０７を保護する。保護膜１０８は、配線電極１０６および共有電極１０７の複数の端子部１０６ａ，１０７ａをそれぞれ露出させる複数の孔を有する。

保護膜１０８の材料は、振動板１０４の材料とヤング率が異なる。振動板１０４を形成するＳｉＯ_２のヤング率は、８０．６ＧＰａである。一方、保護膜１０８を形成するポリイミドのヤング率は、４ＧＰａである。すなわち、保護膜１０８のヤング率は振動板１０４のヤング率よりも小さい。

保護膜１０８の表面１０８ａは、振動板１０４に固着した面の反対側に位置する。保護膜１０８の表面１０８ａは、ほぼ平滑に形成されるが、微小な凹凸を有する。例えば、駆動素子１０２が設けられた部分において、保護膜１０８の表面１０８ａは、他の部分に比べて隆起する。

駆動素子１０２、配線電極１０６、および共有電極１０７がある部分以外の保護膜１０８の厚さは、約４μmである。保護膜１０８の膜厚は、概ね１〜５０μmの範囲にある。保護膜１０８の厚さは、振動板１０４の第２の面１０４ｂから、保護膜１０８の表面１０８ａまでの距離である。

一方、駆動素子１０２上に形成された保護膜１０８の厚さは、約２５μmである。この部分の保護膜１０８の厚さは、駆動素子１０２の上にある絶縁膜１０５の表面１０５ａから、保護膜１０８の表面１０８ａまでの距離である。

撥インク膜１０９は、保護膜１０８と、絶縁膜１０５の一部とを覆う。撥インク膜１０９は、例えば、旭硝子株式会社のサイトップ（登録商標）のような、撥液性を有するシリコン系撥液材料またはフッ素含有系有機材料によって形成される。なお、撥インク膜１０９は、他の材料によって形成されても良い。

撥インク膜１０９の表面１０９ａは、ノズルプレート１００の表面を形成する。撥インク膜１０９の表面１０９ａは、保護膜１０８にとは反対側の面である（図４）。駆動素子１０２、共有電極１０７、および配線電極１０６がある部分以外の撥インク膜１０９の厚さは、例えば１μmである。本実施形態では、撥インク膜１０９の厚さは、例えば、０．０１〜１０μmの範囲にある。

ノズル１０１が吐出したインク滴がノズル１０１近傍に付着すると、インク吐出の安定性が低下する可能性がある。撥インク膜１０９は、インク滴がノズルプレート１００の表面に付着することを抑制する。

ノズル１０１は、振動板１０４と、保護膜１０８と、撥インク膜１０９とを貫通する。言い換えると、ノズル１０１は、振動板１０４と、保護膜１０８と、撥インク膜１０９とに形成される。振動板１０４および保護膜１０８が親インク性（親液性）を有するため、圧力室２０１に収容されたインクのメニスカスは、ノズル１０１内に保たれる。保護膜１０８の一部は、ノズル１０１と、駆動素子１０２の内周面との間に介在する。

図２に示すように、配線電極１０６の端子部１０６ａに、例えばフレキシブルケーブルを介して、制御部２４が接続される。制御部２４は、例えば、インクジェットヘッド２１を制御するＩＣや、インクジェットプリンタ１を制御するマイクロコンピュータである。一方、共有電極１０７の端子部１０７ａは、例えば、ＧＮＤ（グランド接地＝０Ｖ）に接続される。

制御部２４は、複数の配線電極１０６に、対応する駆動素子１０２を駆動するための信号を伝送させる。配線電極１０６は、複数の駆動素子１０２を独立して動作させるための個別電極として用いられる。

インクジェットヘッド２１は、例えば次のように印字（画像形成）を行う。ユーザの操作によって、制御部２４に印字指示信号が入力される。制御部２４は、当該印字指示に基づいて、複数の駆動素子１０２に信号を印加する。言い換えると、制御部２４は、配線電極１０６の電極部１０６ｃに、駆動電圧を印加する。

配線電極１０６の電極部１０６ｃに信号が印加されると、配線電極１０６の電極部１０６ｃと、共有電極１０７の電極部１０７ｃとの間に電位差が生じる。これにより、圧電体膜１１１に分極方向と同方向の電界が印加され、圧電体膜１１１が電界方向と直交する方向に伸縮する。

このようなノズルプレート１００において、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を縮小させるように湾曲する。反対に、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を拡大させるように湾曲する。この際、絶縁膜１０５および保護膜１０８は、当該湾曲を阻害する。

具体的には、図４に示すように、駆動素子１０２は、振動板１０４と、絶縁膜１０５および保護膜１０８とに挟まれている。このため、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、振動板１０４に、圧力室２０１側に対して凹形状に変形するカがかかる。言い換えると、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を増大させる方向に湾曲しようとする。反対に、絶縁膜１０５および保護膜１０８に、圧力室２０１側に対して凸形状に変形するカがかかる。言い換えると、絶縁膜１０５および保護膜１０８は、圧力室２０１の容積を減少させる方向に湾曲しようとする。

一方、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、振動板１０４に、圧力室２０１側に対して凸形状に変形するカがかかる。言い換えると、振動板１０４は、圧力室２０１の容積を減少させる方向に湾曲しようとする。また、絶縁膜１０５および保護膜１０８に、圧力室２０１側に対して凹形状に変形するカがかかる。言い換えると、絶縁膜１０５および保護膜１０８は、圧力室２０１の容積を増大させる方向に湾曲しようとする。

このように、振動板１０４と、絶縁膜１０５および保護膜１０８とは、互いに反対方向に湾曲しようとする。すなわち、絶縁膜１０５および保護膜１０８が形成する絶縁部は、駆動素子１０２による振動板１０４の変形を阻害するカ（膜応力）を生じさせる。

部材の変形量は、ヤング率および当該部材の厚さに影響される。保護膜１０８を形成するポリイミドは、振動板１０４を形成するＳｉＯ_２よりヤング率が小さい。このため、保護膜１０８の方が、振動板１０４よりも、同じカに対する変形量が大きい。さらに、絶縁膜１０５は、振動板１０４よりも薄い。このため、絶縁膜１０５の方が、振動板１０４よりも、同じカに対する変形量が大きい。

以上のように、駆動素子１０２は、ベンディングモード（屈曲振動）で動作する。駆動素子１０２は、電圧が印加されたときに、振動板１０４を変形させることで、圧力室２０１の容積を変化させる。

まず、駆動素子１０２は、振動板１０４を変形させることで圧力室２０１の容積を増大させる。これにより、圧力室２０１に収容されたインクに負圧が生じ、インク流路４０１から圧力室２０１にインクが流入する。

次に、駆動素子１０２は、振動板１０４を変形させることで圧力室２０１の容積を減少させる。これにより、圧力室２０１のインクが加圧される。当該インクにかかる正の圧力は、インク絞り３０１によって、インク流路４０１に逃げず、圧力室２０１に閉じ込められる。これにより、加圧されたインクがノズル１０１から吐出される。

振動板１０４と保護膜１０８とのヤング率の差が大きいほど、インク吐出が可能となる電圧がより低くなり、インクジェットヘッド２１が効率良くインクを吐出できる。さらに、絶縁膜１０５および保護膜１０８が形成する絶縁部と、振動板１０４との厚さの差が大きいほど、インク吐出が可能となる電圧がより低くなり、インクジェットヘッド２１が効率良くインクを吐出できる。

次に、本実施の形態にかかるインクジェットヘッド２１の製造方法について説明する。

図５に示すように、圧力室２０１が形成される前の圧力室構造体２００（シリコンウエハ）の第１の面２００ａの全域に、振動板１０４としてのＳｉＯ_２膜を積層する。ＳｉＯ_２膜は、例えば熱酸化膜法によって成膜される。なお、ＳｉＯ_２膜はＣＶＤ法のような他の方法によって成膜されても良い。

圧力室構造体２００を形成するシリコンウエハは、大きな一枚の円板である。このシリコンウエハから、複数の圧力室構造体２００が切り取られる。なお、これに限らず、一枚の矩形のシリコンウエハから、一つの圧力室構造体２００を形成しても良い。このシリコンウエハは、インクジェットヘッド２１の製造過程において、繰り返し加熱および薄膜の成膜がなされる。このため、このシリコンウエハは、耐熱性を有し、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）規格に準じ、かつ鏡面研磨によって平滑化されたものである。

次に、振動板１０４の第２の面１０４ｂに、配線電極１０６を形成する金属膜を成膜する。まず、スパッタリング法を用いてＴｉの膜とＰｔの膜とを順番に成膜する。Ｐｔの膜厚は、例えば０．４５μm、Ｔｉの膜厚は、例えば０．０５μmである。なお、金属膜は、蒸着および鍍金のような他の製法によって形成されても良い。

次に、配線電極１０６を形成する金属膜の上に、圧電体膜１１１を形成する。圧電体膜１１１は、例えばＲＦマグネトロンスパッタリング法により成膜される。このときのシリコンウエハの温度は、例えば３５０℃に設定される。圧電体膜１１１は、成膜後、圧電体膜１１１に圧電性を付与するために、６５０℃で３時間熱処理される。これにより、圧電体膜１１１は、良好な結晶性を得るとともに、良好な圧電性能を得ることができる。圧電体膜１１１は、例えば、ＣＶＤ（化学的気相成長法）、ゾルゲル法、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）、水熱合成法のような他の製法によって形成されても良い。

次に、圧電体膜１１１の配線電極１０６と対向する位置に、共有電極１０７の電極部１０７ｃを形成するＰｔの金属膜を成膜する。この金属膜は、例えばスパッタリング法によって成膜される。この金属膜は、真空蒸着および鍍金のような他の製法によって形成されても良い。

次に、この金属膜および圧電体膜１１１をエッチングすることで、共有電極１０７の電極部１０７ｃと、圧電体膜１１１とをパターニングする。パターニングは、この金属膜の上にエッチングマスクを作り、このエッチングマスクに覆われていない金属膜および圧電体膜１１１をエッチングによって除去することにより達成される。この金属膜および圧電体膜１１１は、一度にパターニングされる。なお、この金属膜および圧電体膜１１１は、個別にパターニングされても良い。また、エッチングマスクは、感光性のレジストマスクの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。

加えて、パターニングによって、配線電極１０６を形成する。パターニングは、圧電体膜１１１および共有電極１０７の電極部１０７ｃと、圧電体膜１１１の電極部１０７ｃ側の金属膜（Ｐｔ／Ｔｉ）との位置にエッチングマスクを作り、エッチングマスクで覆われていない金属膜をエッチングによって除去することで達成される。エッチングマスクは、感光性のレジストマスクの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。

配線電極１０６および共有電極１０７の電極部１０６ｃ，１０７ｃと圧電体膜１１１との中心にノズル１０１が形成されている。このため、電極部１０６ｃ，１０７ｃおよび圧電体膜１１１の中心と同心円の金属膜および圧電体膜１１１がない部分が形成される。このように、駆動素子１０２が振動板１０４の第２の面１０４ｂに形成される。パターニングによって、配線電極１０６の端子部１０６ａ、配線部１０６ｂ、および駆動素子１０２以外では、振動板１０４が露出する。

次に、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、配線電極１０６の配線部１０６ｂと、駆動素子１０２とを覆うように、絶縁膜１０５を形成する。絶縁膜１０５は、良好な絶縁性を低温成膜にて実現できるＣＶＤ法によって形成される。絶縁膜１０５はこれに限らず、スパッタリング法、または蒸着のような他の方法によって形成されても良い。

絶縁膜１０５は、成膜後にパターニングされる。ノズル１０１を形成するため、駆動素子１０２の中心と同心円の絶縁膜１０５がない部分が形成される。同時に、絶縁膜１０５がないコンタクト部１１３も形成される。絶縁膜１０５が無い部分の直径は、例えば２５μmである。パターニングは、エッチングマスクで覆われていない絶縁膜１０５をエッチングによって除去することで行う。エッチングマスクは、感光性のレジストマスクの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、定着、およびポストベークによって形成される。

さらに、絶縁膜１０５の上に、共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂを形成する金属膜を成膜する。この金属膜は、例えばスパッタリング法によって成膜されるＴｉ（チタン）／Ａｌ（アルミニウム）薄膜である。Ｔｉの膜厚は、例えば０．１μm、Ａｌの膜厚は、例えば０．４μmである。この金属膜は、真空蒸着および鍍金のような他の製法によって形成されても良い。この金属膜は、コンタクト部１１３を通って共有電極１０７の電極部１０７ｃに接続される。

この金属膜をパターニングすることで、共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂを形成する。パターニングは、この金属膜にエッチングマスクを作り、当該エッチングマスクで覆われていない部分の金属膜をエッチングによって除去することで達成される。エッチングマスクは、感光性のレジストマスクの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。

次に、振動板１０４を形成するＳｉＯ_２膜をパターニングし、ノズル１０１の一部を形成する。パターニングは、ＳｉＯ_２膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスクに覆われていない部分のＳｉＯ_２膜をエッチングによって除去することで達成される。エッチングマスクは、振動板１０４の上への感光性のレジストマスクの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。

そして、振動板１０４、絶縁膜１０５、および共有電極１０７の端子部１０７ａおよび配線部１０７ｂの表面に、保護膜１０８をスピンコーティング法（スピンコート）によって形成する。すなわち、絶縁膜１０５を覆う保護膜１０８を形成する。まず、ポリイミド前駆体を含有した溶液で振動板１０４の第２の面１０４ｂおよび絶縁膜１０５を覆う。次に、このシリコンウエハが回転させられ、溶液表面が平滑にされる。べ一クによって熱重合と溶剤除去を行うことで、保護膜１０８が形成される。保護膜１０８の形成方法は、スピンコーティングに限られない。保護膜１０８は、ＣＶＤ、真空蒸着、または鍍金のような他の方法によって形成されても良い。

保護膜１０８をパターニングすることによって、ノズル１０１を形成するとともに、配線電極１０６の端子部１０６ａと、共有電極１０７の端子部１０７ａとを露出させる。パターニングは、保護膜１０８の材料に応じた手順で行われる。

保護膜１０８が、例えば、東レ株式会社のセミコファイン（登録商標）のような非感光性ポリイミドによって形成される場合について説明する。まず、ポリイミド前駆体を含有した溶液をスピンコーティング法によって成膜する。そして、保護膜１０８は、ベークによって熱重合と溶剤除去を行って焼成成形される。その後、非感光性ポリイミド膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスクに覆われていない部分のポリイミド膜をエッチングによって除去することで、パターニングがなされる。エッチングマスクは、非感光性ポリイミド膜上への感光性のレジストマスクの塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。

保護膜１０８が、例えば、東レ株式会社のフォトニース（登録商標）のような感光性ポリイミドによって形成される場合について説明する。まず、溶液をスピンコーティング法によって成膜した後、プリベークを行う。その後、エッチングマスクを用いた露光と、現像工程とを経てパターニングがされる。

ポジ型感光性ポリイミドの場合、エッチングマスクは、ノズル１０１、開口部１１５、配線電極１０６の端子部１０６ａ、および共有電極１０７の端子部１０７ａに対応する部分が開口する（光が透過する）。

ネガ型感光性ポリイミドの場合、エッチングマスクは、ノズル１０１、開口部１１５、配線電極１０６の端子部１０６ａ、および共有電極１０７の端子部１０７ａに対応する部分を遮光する。その後、ポストベークが行われ、保護膜１０８が焼成成形される。

次に、保護膜１０８の上にカバーテープを貼り付ける（図示せず）。当該カバーテープは樹脂によって形成され、保護膜１０８から容易に脱着可能である。当該カバーテープは、配線電極１０６の端子部１０６ａおよび共有電極１０７の端子部１０７ａに、ゴミや撥インク膜１０９が付着することを防止する。カバーテープは、例えば、シリコンウエハの化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）用の裏面保護テープである。カバーテープが貼り付けられた圧力室構造体２００を上下反転し、圧力室構造体２００に複数の圧力室２０１を形成する。圧力室２０１は、パターニングによって形成される。

図５は、圧力室２０１が成形される前の第１の実施形態の絶縁性の保護膜１０８が形成されたインクジェットヘッド２１を示す断面図である。シリコン基板専用のＤｅｅｐ−ＲＩＥと呼ばれる垂直深堀ドライエッチングを用いて、圧力室構造体２００をエッチングし、圧力室２０１を形成する。

図６に示すように、シリコンウエハである圧力室構造体２００上に所望のパターンを形成したレジストマスク２１０を作り、これにより、圧力室２０１が所望のパターンに形成される。ここで言う所望のパターンとは、例えば、図２に示すように、圧力室構造体２００の第２の面２００ｂ上に圧力室２０１を設ける箇所以外の面にレジストマスク２１０を塗布し、パターニングすることである。よって、圧力室構造体２００に必要な圧力室の数、大きさを考慮してレジストマスク２１０を第２の面２００ｂにパターニングする。なお、レジストマスク２１０は、感光性のレジストマスク２１０の塗布、プリベーク、所望のパターンが形成されたエッチングマスクを用いた露光、現像、およびポストベークによって形成される。

感光性のレジストマスク２１０としては、例えば、ＳＵ−８ ３０００（日本化薬株式会社製）がある。このレジストマスク２１０は、永久膜として用いることができるエポキシ樹脂ベースのネガ型フォトレジストである。このため、圧力室２０１の成形工程において、その後のレジスト剥離工程を省略することができる。

レジスト剥離工程を省略することによって、ノズルプレート１００と、ノズルプレート１００に含まれる構造物がレジスト剥離工程で発生する圧力等により破損することを防止することができる。ここで言う応力等には、例えば、レジストマスク２１０をウェット剥離する際に用いられる溶液が圧力室２０１に流入し、薄膜の積層構造であるノズルプレート１００かける圧力のことを言う。レジストマスク２１０は、インクに耐性を持つ材料であれば、これに限られず、例えば、他にフォトニース（東レ株式会社製、登録商標）に代表される感光性ポリイミド、感光性レジストであるＴＭＭＲシリーズ（東京応化工業株式会社製、商標）、感光性ドライフィルムレジストであるＴＭＭＦシリーズ（東京応化工業株式会社製、商標）等を用いることができる。なお、レジストマスク２１０の厚さは、約１μm〜１００μmの範囲とした。

圧力室構造体２００のドライエッチングに一般的に用いられるＳＦ_６ガス（六フッ化硫黄ガス）は、振動板１０４のＳｉＯ_２や保護膜１０８のポリイミドに対してはエッチング作用を及ぼさない。そのため、圧力室２０１を形成する圧力室構造体２００（シリコンウエハ）のドライエッチングの進行は、振動板１０４で止まる。言い換えると、振動板１０４は、このエッチングのストップ層として機能する（図７）。

圧力室構造体２００のエッチングは、薬液を用いるウェットエッチング法、プラズマを用いるドライエッチング法のような、種々の方法を用いても良い。さらに、基材の材料特性によってエッチング方法やエッチング条件を変えても良い。感光性のレジストマスク２１０によるエッチング加工が終了した後、感光性のレジストマスク２１０は、圧力室構造体２００の第２の面２００ｂ上に残される（図７）。なお、レジストマスク２１０も圧力室構造体２００程ではないが、多少エッチングされるため、圧力室２０１の深度を考慮して塗布する（図６、図７）。

以上のように、振動板１０４上に駆動素子１０２およびノズル１０１を形成する工程から、圧力室構造体２００に圧力室２０１を形成する工程までが、成膜技術、フォトリソグラフィエッチング技術、およびスピンコーティング法によってなされる。よって、ノズル１０１、駆動素子１０２、および圧力室２０１が、一つのシリコンウエハに精密かつ簡易に形成される。

次に、圧力室構造体２００の第２の面２００ｂに残されたレジストマスク２１０上に、セパレートプレート３００およびインク流路構造体４００を接着する。すなわち、インク室５００を、エポキシ系接着剤でレジストマスク２１０に接着する。

次に、保護膜１０８上に撥インク膜１０９を形成する。撥インク膜１０９は、保護膜１０８上に液状の撥インク膜材料をスピンコーティングすることによって成膜される。この際、配線電極１０６の端子部１０６ａおよび共有電極１０７の端子部１０７ａに、ゴミや撥インク膜１０９が付着すること防ぐため、カバーテープを用いてマスキングされている。また、インク供給口４０２より陽圧空気を注入する。これにより、インク流路４０１と繋がったノズル１０１から陽圧空気が排出される。この状態で、液体の撥インク膜材料を塗布すると、ノズル１０１の内周面に撥インク膜材料が付着することが抑制される。撥インク膜１０９が形成された後、このカバーテープを保護膜１０８から剥がす。そして、上記のように加工されたシリコンウエハを分割して、複数のインクジェットヘッド２１を形成する。

インクジェットヘッド２１は、インクジェットプリンタ１の内部に搭載される。配線電極１０６の端子部１０６ａに、例えばフレキシブルケーブルを介して制御部２４が接続される。さらに、インク流路構造体４００のインク供給口４０２およびインク排出口４０３が、例えばチューブを介してインクタンク２３に接続される。

以上のように、第１の実施形態によると、圧力室２０１を形成するために用いたレジストマスク２１０のレジスト剥離工程を省略し、レジストマスク２１０が圧力室構造体２００の第２の面２００ｂに残された状態で、セパレートプレート３００と接着する。よって、レジスト剥離工程により、ノズルプレート１００を構成する圧電体膜１１１や振動板１０４等が破損されることがない。したがって、圧電体膜１１１や振動板１０４などの構造物が破損される問題を解消できる。

次に、図８を参照して、第２の実施の形態について説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態のインクジェットプリンタ１と同様の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付し、その説明を一部または全て省略することがある。

図８は、第２の実施の形態に係るインクジェットヘッド２１の断面図である。インクジェットヘッド２１の断面位置は、図３のＦ４−Ｆ４である。第２の実施形態では、レジストマスク２１０の代わりに、金属性のレジストマスク２１１（以下、金属マスクという。）を用いた。金属マスク２１１は、圧力室構造体２００の第２の面２００ｂ上に、例えばスパッタリング法によって形成される。

金属マスク２１１は、フォトレジスト工程によって、圧力室構造体２００に圧力室２０１を形成するためレジストマスク２１０と同様に圧力室構造体２００の第２の面２００ｂ上にパターニングされる。パターニングされた金属マスク２１１は、シリコンエッチング完了後も第２の面２００ｂ上に残る。残った金属マスク２１１は除去されずセパレートプレート３００と接着され、インクジェットヘッド２１の構造体の一部となる。なお、本実施形態では、金属マスク２１１としてＮｉを用いたがこれに限らない。エッチングガスが作用を及ぼさず、インクによる腐食などのない材料であれば良い。他に金属マスク２１１として、例えば、Ｃｒなどがある。金属マスク２１１の膜厚は、概ね０．０１μmから１０μmとした。

図８に示した、第２の実施形態のインクジェットヘッド２１の効果は、第１の実施形態のインクジェットヘッド２１と同様である。つまり、金属マスク２１１が構造体の一部となることにより、レジスト剥離工程が省略でき、ノズルプレート１００の破損を防止できる。加えて、金属マスク２１１はフォトレジストと比べてエッチングガスに対する高い選択性を示すため、金属マスク２１１を薄くすることが可能になる。金属マスク２１１を薄くすることによって、膜厚ばらつき低減などのプロセスの安定化の効果を得ることができる。

上述した第１および第２の実施形態のインクジェットヘッド２１の特徴は、圧力室構造体２００の第２の面２００ｂに圧力室２０１を形成するためにパターニングしたレジストマスク２１０または金属マスク２１１をエッチング工程が終了後においても剥離せずに最終製品の構造物（圧力室構造体２００の一部）として残すことである。これにより、レジスト剥離工程におけるノズルプレート１００の破損または、レジストマスク２１０または金属マスク２１１の取り残しによる接着時の不具合を防止する。さらに、レジスト剥離工程が不要となることから、インクジェットヘッド１の製造工程の短縮化および製造コスト削減を可能とする。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、インクジェットヘッド２１は、セパレートプレート３００を有さずとも良い。これは、インクジェットヘッド２１の仕様や圧力室２０１の直径や深さなどを調整することで、セパレートプレート３００を有しないインクジェットヘッド２１も、インク吐出が可能である。

これにより、例えば、インクジェットヘッド２１においては、高い精度が求められる直径約５０μmのセパレートプレート３００のインク絞り３０１と直径約２０μmのノズルプレート１００のノズル１０１との位置合わせが必要なくなる。このため、圧力室構造体２００およびインク流路構造体４００の接着剤貼り合わせの精度は、約２００μmと格段に広くなり、貼り合わせ工程が容易且つ短時間に行うことができる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］第１の面、前記第１の面と反対側の第２の面、および前記第１の面と前記第２の面を連絡した筒状の孔を有する基材と、
前記基材の前記第１の面と積層して前記孔の一端を塞ぐことで圧力室を形成し、前記圧力室に連通するノズルを有する振動板と電圧が印加されたときに前記振動板を変形させて前記圧力室の容積を変化させる駆動素子とを有するノズルプレートと、
前記基材の前記第２の面に設けられた前記圧力室をエッチングにより形成するためのレジストマスクと、
を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
［２］前記レジストマスクが樹脂材料からなる、ことを特徴とする［１］に記載のインクジェットヘッド。
［３］前記レジストマスクが金属材料からなる［１］に記載のインクジェットヘッド。
［４］前記レジストマスクの前記基材と反対側の面に前記圧力室を覆うインク室を備えることを特徴とする［１］に記載のインクジェットヘッド。
［５］［１］ないし［４］のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置。
［６］ノズルを有する振動板および電圧が印加されたときに前記振動板を変形させる駆動素子を備えるノズルプレートの前記振動板を基材の第１の面に積層するステップと、
前記基材の第１の面とは反対側の第２の面にレジストマスクを設けるステップと、
前記レジストマスクを介して前記基材をエッチングし、前記基材に圧力室を形成するステップと、
前記レジストマスクを剥離せずに前記レジストマスクを挟んで前記基材と反対側の面にインク室を設けるステップと、
を有することを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。

１…インクジェットプリンタ、１０…筐体、１１…給紙カセット、１２…排紙トレイ、１３…保持ローラ、１４…搬送装置、１５…保持装置、１６…画像形成装置、１７…除電剥離装置、１８…反転装置、１９…クリーニング装置、１９ａ…クリーニング部材、２１…インクジェットヘッド、２３…インクタンク、２４…制御部、１００…ノズルプレート、１０１…ノズル、１０２…駆動素子、１０２ａ…外面、１０４…振動板、１０４ａ…第１の面、１０４ｂ…第２の面、１０５…絶縁膜、１０５ａ…表面、１０６…配線電極、１０６ａ…端子部、１０６ｂ…配線部、１０６ｃ…電極部、１０７…共有電極、１０７ａ…端子部、１０７ｂ…配線部、１０７ｃ…電極部、１０７ｄ…連結部、１０８…保護膜、１０８ａ…表面、１０９…撥インク膜、１０９ａ…表面、１１１…圧電体膜、１１３…コンタクト部、１１５…開口部、２００…圧力室構造体、２００ａ…第１の面、２００ｂ…第２の面、２０１…圧力室、２１０…レジストマスク、２１１…金属マスク、３００…セパレートプレート、３０１…インク絞り、４００…インク流路構造体、４０１…インク流路、４０２…インク供給口、４０３…インク排出口 、５００…インク室。

Claims (6)

1. 第１の面、前記第１の面と反対側の第２の面、および前記第１の面と前記第２の面を連絡した筒状の孔を有する基材と、
   前記基材の前記第１の面と積層して前記孔の一端を塞ぐことで圧力室を形成し、前記圧力室に連通するノズルを有する振動板と電圧が印加されたときに前記振動板を変形させて前記圧力室の容積を変化させる駆動素子とを有するノズルプレートと、
   前記基材の前記第２の面に設けられ、前記圧力室をエッチングにより形成するためのレジストマスクと、
   を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記レジストマスクが樹脂材料からなる、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。
3. 前記レジストマスクが金属材料からなる請求項１に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記レジストマスクの前記基材と反対側の面に前記圧力室を覆うインク室を備え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。
5. 請求項１ないし４のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置。
6. ノズルを有する振動板および電圧が印加されたときに前記振動板を変形させる駆動素子を備えるノズルプレートの前記振動板を基材の第１の面に積層するステップと、
   前記基材の第１の面とは反対側の第２の面にレジストマスクを設けるステップと、
   前記レジストマスクを介して前記基材をエッチングし、前記基材に圧力室を形成するステップと、
   前記レジストマスクを剥離せずに前記レジストマスクを挟んで前記基材と反対側の面にインク室を設けるステップと、
   を有することを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。

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