JP6310824B2 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。

インクジェットヘッドは、例えば、インクを収容する圧力室を有し、圧力室の一方の端部に、駆動素子が取り付けられた振動板がある。また、振動板にはインクを吐出するためのノズルも形成されている。そして、駆動素子を用いて振動板を変形させ、圧力室内の圧力の変化を利用してインクを吐出する。駆動素子を有する振動板の表面には、インクや空気中の水分による腐食から駆動素子を防護するため、保護膜が設けられている。

特開２０１３−２０８９００号公報

しかし、駆動素子を保護膜で覆うと、駆動素子の動作が抑制されてしまい、駆動効率が低下することがある。

そこで、駆動効率の低下を抑制できるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置の開発が望まれている。

本実施形態に係るインクジェットヘッドは、基材と、振動板と、駆動素子と、保護膜と、を備える。前記基材には、インクを収容する圧力室が形成される。前記振動板は、前記圧力室を塞ぐとともに前記圧力室に連通するノズルを有する。前記駆動素子は、前記振動板の前記圧力室に対向する面と反対の面に設けられ、電圧が印加されたときに前記振動板を変形させる。前記保護膜は、前記振動板の前記圧力室に対向する面と反対の面の前記駆動素子がある領域には設けられておらず、前記駆動素子がある領域以外の領域に設けられる。

図１は、第１の実施形態に係るインクジェットプリンタを示す概略図である。 図２は、第１の実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図である。 図３は、図２のインクジェットヘッドをＦ４−Ｆ４で切断した断面図である。 図４は、第１の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、第１絶縁膜を設けた状態を示す断面図である。 図５は、第１の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、共通電極の配線部を設けた状態を示す断面図である。 図６は、第１の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、第２絶縁膜を設けた状態を示す断面図である。 図７は、第１の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、保護膜を設けた状態を示す断面図である。 図８は、第１の実施形態のインクジェットヘッドの製造過程において、ノズルおよび開口部を設けた状態を示す断面図である。 図９は、インクジェットヘッドの第２の実施形態を示す断面図である。 図１０は、インクジェットヘッドの第３の実施形態を示す断面図である。 図１１は、インクジェットヘッドの第４の実施形態を示す断面図である。

以下に、第１の実施形態について、図１から図８を参照して説明する。なお、複数の表現が可能な各要素に、一つ以上の他の表現の例を付すことがある。しかし、これは、他の表現が付されていない要素について異なる表現がされることを否定するものではないし、例示されていない他の表現がされることを制限するものでもない。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とを含む。

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、モータによって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、カラー画像を形成する。

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を表裏反転させる。

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を示す斜視図である。図３は、図２のＦ４−Ｆ４線に沿ってインクジェットヘッド２１の一部を示す断面図である。なお、図２は、ノズルプレート１００を示すため、インクジェットヘッド２１を保持ローラ１３側から見た斜視図である。

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２に示すように、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、インク流路構造体３００とを備える。インクジェットヘッド２１は、インクタンク２３および制御部２４に接続する。

インクジェットヘッド２１は、インクタンク２３から供給されるインクを、インク流路構造体３００を介して圧力室構造体２００の圧力室２０１に充填する。インクジェットヘッド２１は、圧力室２０１のインクを、ノズルプレート１００に形成される複数のノズル１０１から、インク滴としてそれぞれ吐出して、記録紙Ｐに画像を形成する。複数のノズル１０１は、例えば、ノズルプレート１００に２列に配列される。ノズルプレート１００の隣接するノズル１０１の中心間距離を、たとえば長手方向において３４０μｍとし、短手方向において２４０μｍとする。

インク流路構造体３００は、インク供給口３０２、インク流路３０１、及びインク排出口３０３を備える。インクは、インク供給口３０２を介してインクジェットヘッド２１に供給され、インク流路３０１から各圧力室２０１に流入する。圧力室２０１に流入しないインクは、インク流路３０１内を通ってインク排出口３０３からインクタンク２３に排出される。インクジェットヘッド２１は、インクタンク２３とインク流路３０１との間でインクを循環して、インクの温度を一定に保ち、熱によるインクの変質を抑制する。

図３に示すように、ノズルプレート１００は、振動板１０４上に、駆動部である複数の駆動素子１０２，第１絶縁膜１０５，保護膜１１０及び撥インク膜１１２を備える。振動板１０４は、駆動素子１０２の動作により厚み方向に変形する。インクジェットヘッド２１は、振動板１０４の変形により圧力室構造体２００の圧力室２０１内に発生する圧力変化によって、ノズル１０１に供給されたインクを吐出する。

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と同心状に位置する。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。

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。利用される金属は、例えば、アルミまたはチタンである。圧力室構造体２００の厚さは、例えば５２５μｍである。圧力室構造体２００の厚さは、例えば、１００〜７７５μｍの範囲にある。

振動板１０４は、例えば圧力室構造体２００と一体に形成される。圧力室構造体２００であるシリコンウエハを酸素雰囲気で加熱処理すると、シリコンウエハの表面にＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜が形成される。本実施形態の振動板１０４は、酸素雰囲気で加熱処理して形成されるシリコンウエハ表面の厚さ４μｍのＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜である。振動板１０４は、シリコンウエハ表面にＣＶＤ法（化学的気相成膜法）でＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を成膜して形成しても良い。

振動板１０４は、駆動素子１０２と圧力室２０１の間にある層であり、複数の層で構成された積層膜で形成されていても良い。振動板１０４の膜厚は、１〜５０μｍの範囲が好ましい。振動板１０４は、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜に代えて、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の半導体材料、或いは、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）等を用いることもできる。

圧力室構造体２００は、シリコンウエハを用いて形成される。厚さ５２５μｍの圧力室構造体２００は、振動板１０４から離間した反対側の面に、反り低減層である反り低減膜２０２を有する。圧力室構造体２００は、反り低減膜２０２を貫通して振動板１０４まで達し、ノズル１０１と連通する圧力室２０１を複数形成する。ここで、圧力室構造体２００は、振動板１０４が配置される側を第１の面２００ａとし、反り低減膜２０２が配置される側を第２の面２００ｂとする。

圧力室２０１は、円形の孔である。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。

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と同心状に形成される。ノズル１０１は、それぞれ対応する圧力室２０１に連通する。圧力室２０１は、ノズル１０１を介してインクジェットヘッド２１の外部とつながる。

インク流路構造体３００は、例えば、矩形の板状に形成される。インク流路構造体３００の厚さは、例えば、４ｍｍである。インク流路構造体３００の材料は、ステンレスである。なお、インク流路構造体３００の材料は、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しても良い。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。インク流路構造体３００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。

圧力室構造体２００の反り低減膜２０２は、例えば、エポキシ系接着剤によりインク流路構造体３００と接着される。圧力室構造体２００の圧力室２０１は、反り低減膜２０２側で、インク流路構造体３００のインク流路３０１に連通する。

インク流路３０１は、圧力室構造体２００に接着される側のインク流路構造体３００の表面に形成された溝である。インク流路３０１の深さは、例えば２ｍｍである。

インク供給口３０２は、インク流路３０１の一方の端部に開口する。インク供給口３０２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３０２を通って、インク流路３０１に流入する。インク流路３０１に供給されたインクは、複数の圧力室２０１に供給される。圧力室２０１に充填されたインクは、圧力室２０１に開口するノズル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３に示すように、圧力室２０１の孔の形状は、サイズＤ（直径）より、サイズＬ（深さ）を大きくすることが好ましい。圧力室２０１の形状を深さＬ＞直径Ｄとすることにより、圧力室２０１内のインクに係る圧力が、インク流路３０１に逃げるのを遅らせることができる。尚、インクジェットヘッド２１は、圧力室２０１とインク流路３０１との間にセパレートプレート（図示せず）を備えて、圧力室２０１内のインクにかかる圧力が、インク流路３０１に逃げないようにする構造でも良い。

反り低減膜２０２は、例えば、シリコンウエハを酸素雰囲気で加熱処理し、そのシリコンウエハの表面に形成される厚さ４μｍのＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を用いる。また、反り低減膜２０２は、シリコンウエハの表面にＣＶＤ法（化学的気相成膜法）によりＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を成膜して形成することもできる。

反り低減膜２０２は、シリコンウエハの反りを低減するよう機能する。反り低減膜２０２は、圧力室構造体２００と振動板１０４との膜応力の違いや、後述する駆動素子１０２の各種構成膜の膜応力の違い等によるシリコンウエハの反りを低減する。反り低減膜２０２は、成膜プロセスを用いてインクジェットヘッド２１の構成部材を作成する場合に、インクジェットヘッド２１が反るのを低減する。

反り低減膜２０２の材料及び膜厚等は、振動板１０４と異なるものであっても良い。但し、反り低減膜２０２を振動板１０４と同じ材料で同じ膜厚とすれば、シリコンウエハ両面にての振動板１０４の膜応力と反り低減膜２０２の膜応力は同じになる。反り低減膜２０２を振動板１０４と同じ材料で同じ膜厚とすれば、インクジェットヘッド２１に生じる反りをより効果的に低減することができる。

次に、ノズルプレート１００について詳しく説明する。図３に示すように、ノズルプレート１００は、上述のノズル１０１および駆動素子１０２と、振動板１０４と、第１絶縁膜１０５と、複数の配線電極１０８と、共有電極１０９と、第２絶縁膜１０６と、保護膜１１０と、撥インク膜１１２とを含む。

振動板１０４は、第１の面１０４ａと、第２の面１０４ｂとを有する。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１０８は、振動板１０４の第２の面１０４ｂに形成される。図２および図３に示すように、複数の配線電極１０８は、端子部１０８ａと、配線部（第１引出配線）１０８ｂと、電極部（第１電極）１０８ｃとをそれぞれ有する。複数の配線電極１０８の端子部１０８ａ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１０８ａの間の距離は、例えば、１７０μｍである。

共有電極１０９は、二つの端子部１０９ａと、複数の配線部（第２引出配線）１０９ｂと、複数の電極部（第２電極）１０９ｃと、を有する。配線部１０９ｂは、引出配線の一例である。二つの端子部１０９ａは、振動板１０４の短手方向の一方の端部に位置し、振動板１０４の長手方向の両端部に配置される。複数の配線電極１０８の端子部１０８ａは、共有電極１０９の二つの端子部１０９ａの間に並ぶ。

複数の配線電極１０８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１０９の端子部１０９ａおよび配線部１０９ｂは、例えば、Ｔｉ（チタン）およびＡｌの薄膜である。共有電極１０９の電極部１０９ｃは、Ｐｔの薄膜である。なお、複数の配線電極１０８および共有電極１０９は、Ｎｉ（ニッケル），Ｃｕ（銅），Ａｌ（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１０８および共有電極１０９の厚さは、例えば０．５μｍである。複数の配線電極１０８および共有電極１０９の膜厚は、概ね０．０１〜１μｍの範囲にある。複数の配線電極１０８および共有電極１０９の配線部１０８ｂ，１０９ｂの幅は、例えば８０μｍである。

図３に示すように、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内に発生させる。

複数の駆動素子１０２は、配線電極１０８の電極部１０８ｃと、共有電極１０９の電極部１０９ｃと、圧電体膜１１１とをそれぞれ有する。配線電極１０８の電極部１０８ｃは、第１電極の一例であり、下部電極とも称される。共有電極１０９の電極部１０９ｃは、第２電極の一例であり、上部電極とも称される。圧電体膜１１１は、圧電体の一例である。

配線電極１０８の電極部１０８ｃは、振動板１０４の第２の面１０４ｂにある。電極部１０８ｃは、ノズル１０１を囲む円環状に形成される。電極部１０８ｃは、ノズル１０１と同心状に位置する。電極部１０８ｃの外径は、例えば１３３μｍである。電極部１０８ｃの内径は、例えば３０μｍである。このため、電極部１０８ｃは、ノズル１０１から離間する。

配線電極１０８の配線部１０８ｂは、振動板１０４の第２の面１０４ｂに形成される。図２に示すように、配線部１０８ｂは、対応する駆動素子１０２の電極部１０８ｃと端子部１０８ａとを接続する。複数の配線部１０８ｂは、ノズルプレート１００の短手方向に沿って平行に延びる。幾つかの配線部１０８ｂは、並んだ駆動素子１０２の間を通過する。

図３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１０８の電極部１０８ｃと大よそ同じ大きさの円環状に形成される。圧電体膜１１１は、配線電極１０８の電極部１０８ｃよりも僅かに小さく形成されるが、電極部１０８ｃより大きくても良い。圧電体膜１１１は、ノズル１０１と同心状に位置する。圧電体膜１１１は、配線電極１０８の電極部１０８ｃを覆う。

本実施形態では、圧電体膜１１１は、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：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（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３），ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）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を発生させる。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（面内方向）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（面内方向）に収縮する。

共有電極１０９の電極部１０９ｃは、ノズル１０１を囲むとともに、配線電極１０８の電極部１０８ｃおよび圧電体膜１１１と大よそ同じ大きさの円環状に形成される。共有電極１０９の電極部１０９ｃは、圧電体膜１１１よりも僅かに小さく形成されるが、圧電体膜１１１より大きくても良い。電極部１０９ｃは、ノズル１０１と同心状に位置する。電極部１０９ｃは、圧電体膜１１１を覆う。言い換えると、電極部１０９ｃ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１０８の電極部１０８ｃと、共有電極１０９の電極部１０９ｃとの間に介在する。言い換えると、圧電体膜１１１に、配線電極１０８および共有電極１０９の電極部１０８ｃ，１０９ｃが重なる。圧電体膜１１１は、二つの電極部１０８ｃ，１０９ｃの間を絶縁する。共有電極１０９の電極部１０９ｃは、圧電体膜１１１を介して配線電極１０８の電極部１０８ｃに対向する。

共有電極１０９の電極部１０９ｃは、駆動素子１０２の外面１０２ａを形成する。外面１０２ａは、振動板１０４から離間した側の駆動素子１０２の一面である。言い換えると、外面１０２ａは、駆動素子１０２の吐出側の面である。外面１０２ａは、振動板１０４の第２の面１０４ｂと略平行な面である。

第１絶縁膜１０５は、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、駆動素子１０２の表面１０２ａと、配線電極１０８の配線部１０８ｂと、を覆う。第１絶縁膜１０５は、複数の配線電極１０８の端子部１０８ａを露出させる複数の孔を有する。

第１絶縁膜１０５は、例えば、ＳｉＯ_２によって形成される。第１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。第１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１０８の配線部１０６ｂと、の上において、おおよそ均一な厚さを有する。第１絶縁膜１０５の厚さは１μｍである。第１絶縁膜１０５は、大よそ０．１μｍから５μｍの厚さを有する。なお、第１絶縁膜１０５の厚さは、部分的に異なっても良い。

第１絶縁膜１０５は、複数のコンタクト部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の上にある第１絶縁膜１０５の一部に設けられた孔である。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１０９の電極部１０９ｃの一部を露出させる。コンタクト部１１３は、円環状の電極部１０９ｃの内周と外周との間の中央よりも、電極部１０９ｃの外周に近く配置される。

共有電極１０９の二つの端子部１０９ａと、複数の配線部１０９ｂとは、第１絶縁膜１０５の表面１０５ａにある。言い換えると、共有電極１０９の端子部１０９ａおよび配線部１０９ｂは、第１絶縁膜１０５の上にある。第１絶縁膜１０５の表面１０５ａは、振動板１０４から離間した側の反対の面である。

図２に示すように、共有電極１０９の複数の配線部１０９ｂは、対応する駆動素子１０２の電極部１０９ｃと、二つの端子部１０９ａとから、それぞれ延びる。複数の配線部１０９ｂは、ノズルプレート１００の短手方向に沿って互いに平行に延びる。

複数の配線部１０９ｂは、ノズルプレート１００の短手方向の他方の端部において合体し、ノズルプレート１００の長手方向に沿って延びる部分を形成する。このため、二つの端子部１０９ａと、複数の電極部１０９ｃとは、複数の配線部１０９ｂによって接続される。

図３に示すように、共有電極１０９の配線部１０９ｂは、駆動素子１０２を覆う第１絶縁膜１０５の表面１０５ａに設けられる。配線部１０９ｂの一方の端部は、コンタクト部１１３を通って、共有電極１０９の電極部１０９ｃに接続される。言い換えると、コンタクト部１１３は、配線部１０９ｂを電極部１０９ｃに接続するために、第１絶縁膜１０５が部分的に除去された部分である。

第１絶縁膜１０５は、共有電極１０９の配線部１０９ｂと、配線電極１０８の電極部１０８ｃとの間を隔てる。第１絶縁膜１０５は、配線電極１０８と共有電極１０９とが電気的に接続することを防ぐ。

第２絶縁膜１０６は、共有電極１０９の配線部１０９ｂと第1絶縁膜１０５の表面１０５ａの上にあり、共有電極１０９の配線部１０９ｂを覆う。第２絶縁膜１０６は、例えば、インクや空気中の水分などの付着を防止し、配線部１０９ｂが腐食、劣化、および性能低下することを防ぐ。

第２絶縁膜１０６は、例えば、ＳｉＯ_２によって形成される。第２絶縁膜１０６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。第２絶縁膜１０６の厚みは、１μｍである。第２絶縁膜１０６の厚さは、大よそ０．１μｍから５μｍの範囲にある。なお、第２絶縁膜１０６の厚さは、部分的に異なっても良い。

保護膜１１０は、振動板１０４の第２の面１０４ｂ上にある。保護膜１１０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１１０は、第１絶縁膜１０５、第２絶縁膜１０６と異なる材料によって形成される。保護膜１１０はこれに限らず、他の樹脂材料によって形成されても良い。保護膜１１０として用いることができる樹脂材料は、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料である。

保護膜１１０の材料は、耐熱性，絶縁性，熱膨張係数，平滑性，インクに対する濡れ性を考慮して選択される。なお、保護膜１１０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する。

保護膜１１０は、振動板１０４の第２の面１０４ｂの駆動素子１０２がある領域以外の領域を覆う。保護膜１１０は、振動板１０４と接着し、振動板１０４が座屈変形することを妨げる。つまり、保護膜１１０は、駆動素子１０２による振動板１０４の湾曲変形を支え、振動板１０４が破損することを防止する。具体的には、保護膜１００は、振動板１０４を挟んで圧力室２０１の一部を覆うように配置される。言い換えれば、保護膜１００は、圧力室２０１の縁から圧力室２０１の内側へはみ出すように設けられる。これにより、振動板１０４が、駆動素子１０２の駆動に連動して変形した際、振動板１０４が変形し破損することを防止する。

保護膜１１０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１１０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１１０のヤング率は振動板１０４のヤング率よりも小さい。

なお、保護膜１１０は、配線電極１０８の複数の端子部１０８ａ、および共有電極１０９の複数の端子部１０９ａをそれぞれ露出させる複数の孔を有する。

駆動素子１０２，配線電極１０８、および共有電極１０９がある部分以外の保護膜１１０の厚さは、約４μｍである。保護膜１１０の膜厚は、概ね１〜５０μｍの範囲にある。保護膜１１０の厚さは、振動板１０４の第２の面１０４ｂから、保護膜１１０の表面１１０ａまでの距離である。

保護膜１１０は、駆動素子１０２の上に保護膜１１０を設けない開口部（除去部、凹部）１１５を有する。開口部１１５の外径は、駆動素子１０２の外径とほぼ同一である。言い換えると、保護膜１１０は、駆動素子１０２の上には形成されない。

開口部１１５は、対応するノズル１０１を囲む。開口部１１５は、対応するノズル１０１と同心状に配置される。言い換えると、開口部１１５は、ノズル１０１の中心軸を軸とした回転対称形状に形成される。

開口部１１５は、駆動素子１０２の上にある第１絶縁膜１０５と、共有電極１０９の配線部１０９ｂの上にある第２絶縁膜１０６を露出する。

撥インク膜１１２は、保護膜１１０と、開口部１１５に位置する第１絶縁膜１０５，第２絶縁膜１０６を覆う。撥インク膜１１２は、撥液性を有するシリコー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（例えば、旭硝子株式会社のサイトップ（登録商標））。

撥インク膜１１２の表面１１２ａは、ノズルプレート１００の表面を形成する。撥インク膜１１２の表面１１２ａは、保護膜１１０、第１絶縁膜１０５，第２絶縁膜１０６の振動板１０４から離間した反対側に位置する。

駆動素子１０２，共有電極１０９および配線電極１０８がある部分以外の撥インク膜１１２の厚さは、例えば１μｍである。撥インク膜１１２の厚さは、例えば、０．０１〜１０μｍの範囲にある。駆動素子１０２が設けられた部分における撥インク膜１１２の厚さは、他の部分よりも薄い。なお、撥インク膜１１２の厚さは一定でも良い。

インクの吐出安定性は、インクがノズル１０１近傍に付着すると低下するおそれがある。撥インク膜１１２は、インクがノズルプレート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、駆動素子１０２と、撥インク膜１１２とを貫通する。言い換えると、ノズル１０１は、振動板１０４と、駆動素子１０２、撥インク膜１１２とから形成される。振動板１０４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。

図２に示すように、配線電極１０８の端子部１０８ａ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１０９の端子部１０９ａ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１０８に、対応する駆動素子１０２を駆動するための信号を伝送する。配線電極１０８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。

振動板１０４は、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、圧力室２０１の容積を縮小させる方向に湾曲する。反対に、振動板１０４は、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、圧力室２０１の容積を拡大させる方向に湾曲する。

ノズルプレート１００に開口部１１５を形成しない場合、駆動素子１０２は、第１絶縁膜１０５と、第２絶縁膜１０６と、保護膜１１０により覆われる。この場合、駆動素子１０２の変形は、開口部１１５を形成した場合と比べて大きく阻害される。言い換えると、開口部１１５は、駆動素子１０２の変形を阻害する保護膜１１０の膜応力を小さくしている。

振動板１０４は、膜応力が小さくなることで、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、圧力室２０１の容積を縮小させるようにより大きく湾曲できる。反対に、振動板１０４は、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、圧力室２０１の容積を拡張させる方向により大きく湾曲できる。

例えば、インクジェットヘッド２１は、以下のようにインクを吐出する。
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に信号を伝達する。言い換えると、制御部２４は、配線電極１０８の電極部１０８ｃに、選択的に駆動電圧を印加する。

配線電極１０８の電極部１０８ｃに駆動電圧が印加されると、配線電極１０８の電極部１０８ｃと、共有電極１０９の電極部１０９ｃとの間に電位差が生じる。これにより、駆動素子１０２の圧電体膜１１１には、分極方向と同方向の駆動電圧が印加される。駆動素子１０２は、電界方向と直交する方向に伸縮する。駆動素子１０２は、ベンディングモード（屈曲振動）で動作する。

上記に記載した通り、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。つまり、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向へ伸長することで、圧力室２０１の容積を増大させる方向に振動板１０４が変形する。これにより、圧力室２０１に収容されたインクに負圧を生じる。この結果、インクは、インク流路３０１から圧力室２０１に流入する。

一方、駆動素子１０２が電界方向と直交する方向に収縮すると、圧力室２０１の容積を減少させる方向に振動板１０４が変形する。これにより、圧力室２０１内のインクが加圧される。このように振動板１０４の変形により加圧されたインクの一部は、ノズル１０１から吐出される。

本実施形態のように、保護膜１１０に開口部１１５を設けることにより、振動板１０４の変形を阻害する駆動素子１０２による膜応力を低減することができる。このように、駆動素子１０２にかかる保護膜１１０の膜応力を低減することにより、インク吐出に必要な電圧を低くすることができる。このため、本実施形態のインクジェットヘッド２１は、効率良くインクを吐出できる。

また、図３に示すように、開口部１１５に位置する振動板１０４の第２の面１０４ｂから駆動素子１０２の上にある撥インク膜１１２の表面１１２ａまでの厚さＨ２は、開口部１１５の外側における振動板１０４の第２の面１０４ｂから保護膜１１０を挟んで撥インク膜１１２の表面１１２ａまでの厚さＨ１よりも薄い。言い換えれば、開口部１１５の領域はその他の領域よりも窪んでいる。

ノズルプレート１００の表面は、付着したインクを洗浄するため図示しないワイピングブレードによって定期的に拭かれる。開口部１１５の領域はその他の領域よりも窪んでいるため、ワイピングプレードが直接、駆動素子１０２に引っかかることがない。よって、本実施形態のインクジェットヘッド２１によると、駆動素子１０２にワイピングプレードが接触することによる破損が発生しにくい。言い換えると、開口部１１５は、ワイピングブレードによるノズルプレート１００の表面の洗浄の際の駆動素子１０２の破損を抑制する。

次に、インクジェットヘッド２１の製造方法の一例について、図４から図８を用いて説明する。図４は、第１絶縁膜１０５が形成された製造工程中のインクジェットヘッド２１を示す断面図である。

まず、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（ＳｉＯ_２膜）を成膜する。当該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することもできる。

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。圧力室構造体２００は、当該シリコンウエハから複数枚に切り分けられる。なお、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。

シリコンウエハは、インクジェットヘッド２１の製造工程において、繰り返し加熱され、薄膜を成膜される。圧力室構造体２００の形成に用いられるシリコンウエハは、耐熱性を有し、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）規格に準じ、且つ鏡面研磨によって平滑化されている。

次に、振動板１０４の第２の面１０４ｂに、配線電極１０８を形成する金属膜を成膜する（図４参照）。配線電極１０８は、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ことで形成する。Ｐｔの膜厚は、例えば０．４５μｍであり、Ｔｉ膜厚は、例えば０．０５μｍである。なお、配線電極１０８の金属膜は、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。

そして、配線電極１０８を形成する金属膜の上に、圧電体膜１１１を形成する（図４参照）。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℃である。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、６５０℃で３時間熱処理される。

上記熱処理後の圧電体膜１１１は、良好な結晶性を得るとともに、良好な圧電性能を有する。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の上に、共有電極１０９の電極部１０９ｃを形成するＰｔ（プラチナ）/Ｔｉ（チタン）の金属膜を成膜する（図４）。金属膜は、例えば、スパッタリング法によって成膜される。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。

電極部１０９ｃおよび圧電体膜１１１は、上記金属膜および圧電体膜をエッチングすることによりパターニングされる。パターニングは、金属膜の上にエッチングマスクを作り、エッチングマスクが施された箇所以外の金属膜および圧電体膜をエッチングによって除去することでなされる。金属膜および圧電体膜は、一緒にパターニングされる。なお、金属膜および圧電体膜は、個別にパターニングされても良い。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布，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１０８は、パターニングにより形成される。パターニングは、圧電体膜１１１および共有電極１０９の電極部１０９ｃと、圧電体膜１１１の下の金属膜（Ｐｔ／Ｔｉ）との上にエッチングマスクを作り、エッチングマスクが施された箇所以外の金属膜をエッチングによって除去することによりなされる。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布，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、配線電極１０８および共有電極１０９の電極部１０８ｃ，１０９ｃと圧電体膜１１１との中心にノズル１０１が形成される（図４参照）。電極部１０８ｃ，１０９ｃおよび圧電体膜１１１の中心と同心円の位置に、電極部１０８ｃ，１０９ｃおよび圧電体膜１１１がない部分が形成される。言い換えれば、電極部１０８ｃ，１０９ｃおよび圧電体膜１１１の中心と同心円の位置に、振動板１０４が露出する部分が形成される。

図４に示すように、第１絶縁膜１０５は、振動板１０４の第２の面１０４ｂと、配線電極１０８の配線部１０８ｂと、駆動素子１０２との上に形成される。第１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。第１絶縁膜１０５の形成方法は、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。

第１絶縁膜１０５は、駆動素子１０２が配置された振動板の第２の面１０４ｂの全体に成膜され、その後にパターニングされる。第１絶縁膜１０５は、ノズル１０１を形成するため、駆動素子１０２の中心と同心円に位置する部分の膜は除かれる。また、コンタクト部１１３は、駆動素子１０２を覆う第１絶縁膜１０５の一部に形成される（図５参照）。パターニングは、エッチングマスクで覆われていない第１絶縁膜１０５をエッチングすることで実施される。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布，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。

図５は、共有電極１０９の配線部１０９ｂが形成された製造工程中のインクジェットヘッド２１を示す断面図である。第１絶縁膜１０５の上に、共有電極１０９の端子部１０９ａ（図２参照）および配線部１０９ｂを形成する金属膜を成膜する。金属膜は、例えば、スパッタリング法によって成膜される。共有電極１０９を形成する金属膜の材料は、Ｐｔ（プラチナ）/Ｔｉ（チタン），Ｔｉ（チタン）／Ａｌ（アルミニウム）薄膜を用いることができる。Ｔｉの膜厚は、例えば０．１μｍ，ＡｌまたはＴｉの膜厚は、例えば０．４μｍである。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。配線部１０９ｂは、第１絶縁膜１０５に設けられたコンタクト部１１３を介して電極部１０９ｃと接続する。

図５に示すように、端子部１０９ａ（図２参照）および配線部１０９ｂは、上記金属膜をパターニングすることで形成される。パターニングは、金属膜上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た箇所以外の金属膜をエッチングすることにより実施される。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布，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。

図６は、第２絶縁膜１０６が形成された製造工程中のインクジェットヘッド２１を示す断面図である。図６に示すように、共有電極１０９の配線部１０９ｂの上に、第２絶縁膜１０６を形成する。第２絶縁膜１０６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。第２絶縁膜１０６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。

第２絶縁膜１０６は、第１絶縁膜１０５が成膜された振動板の第２の面１０４ｂに成膜され、その後にパターニングされる。第２絶縁膜１０６は、共有電極１０９の配線部１０９ｂを覆うように形成され、それ以外の箇所は除去される。パターニングは、第２絶縁膜１０６上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た箇所以外の第２絶縁膜１０６をエッチングすることにより実施される。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布，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。

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、エッチングマスクで覆われた箇所以外のＳｉＯ_２膜をエッチングすることにより実施される。エッチングマスクは、振動板１０４の上への感光性レジストの塗布，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，ポストベークによって形成される。

図７は、保護膜１１０が形成された製造工程中のインクジェットヘッド２１を示す断面図である。保護膜１１０は、振動板１０４，第１絶縁膜１０５，第２絶縁膜１０６の上に、スピンコーティング法（スピンコート）によって形成される。

具体的には、保護膜１１０は、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、第１絶縁膜１０５と第２絶縁膜１０６を覆う。次に、シリコンウエハを回転し、第２の面１０４ｂを覆っているポリイミド前駆体を含有した溶液の表面を平滑にする。そして、当該シリコンウエハを、所定時間ベークする。ポリイミド前駆体は、焼成成形により、熱重合と溶剤が除去されて保護膜１１０（ポリイミド）を形成する。保護膜１１０の形成方法は、スピンコーティングに限らない。保護膜１１０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。

図８は、ノズル１０１および開口部１１５が形成された製造工程中のインクジェットヘッド２１を示す断面図である。
保護膜１１０は、パターニングされ、ノズル１０１および開口部１１５を形成するとともに、配線電極１０８の端子部１０８ａと、共有電極１０９の端子部１０９ａとを露出させる（開口部１１５）。パターニングは、保護膜１１０の材料に応じた手順で行われる。

まず、保護膜１１０が、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。この場合、まず、上述したように、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し、ベークによって熱重合と溶剤除去をして、非感光性ポリイミドの保護膜１１０を形成する。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た部分以外のポリイミド膜をエッチングすることで、パターニングする。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レジストの塗布，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，ポストベークによって形成される。

次に、保護膜１１０が、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、上記同様に、溶液をスピンコーティング法によって成膜した後、プリベークする。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する。ポジ型感光性ポリイミドの場合、上記エッチングマスクは、ノズル１０１，開口部１１５，配線電極１０８の端子部１０８ａ，共有電極１０９の端子部１０９ａに対応する部分を開口する（光が透過する）ように配置される。一方、ネガ型感光性ポリイミドの場合、上記エッチングマスクは、ノズル１０１，開口部１１５，配線電極１０８の端子部１０８ａ，共有電極１０９の端子部１０９ａに対応する部分が遮光されるように配置される。その後、シリコンウエハは、ポストベークされ、保護膜１１０が形成される。

次に、保護膜１１０の上にカバーテープ（図示せず。）を貼り付ける。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 Ｍｅｃａｎｉｃａｌ 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。

パターニング方法は、例えば、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ることができる。これにより、シリコンウエハのエッチングマスクで覆われていない部分が除去され、圧力室２０１が形成される。エッチングマスクは、感光性レジストの塗布、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。

圧力室２０１の形成用に用いられるＳＦ６ガスは、振動板１０４のＳｉＯ_２や保護膜１１０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、上記エッチングのストップ層として機能する。

なお、上述のエッチングは、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良い。さらに、材料によってエッチング方法やエッチング条件を変えて良い。各感光性レジスト膜によるエッチング加工が終了した後、残った感光性レジスト膜は溶解液によって除去される。

以上のように、インクジェットヘッド２１の製造工程は、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を形成する工程を含む。そして、上記製造工程は、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等の技術を含む。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便に形成される。

続いて、圧力室構造体２００に、インク流路構造体３００をエポキシ系接着剤で接着する。
次に、配線電極１０８の端子部１０８ａと、共有電極１０９の端子部１０９ａとを覆うように、カバーテープを保護膜１１０の一部に貼り付ける。カバーテープは樹脂によって形成され、保護膜１１０から容易に脱着可能である。カバーテープは、配線電極１０８の端子部１０８ａおよび共有電極１０９の端子部１０９ａに、撥インク膜１１２やゴミが付着することを防止する。

次に、保護膜１１０の振動板１０４とは反対側の面および開口部１１５に撥インク膜１１２を形成する（図３）。撥インク膜１１２の形成方法は、保護膜１１０等の上に液状の撥インク膜材料をスピンコーティングし成膜する。撥インク膜を成膜する際、インクジェットヘッド２１は、インク供給口３０２より陽圧空気が注入される。陽圧空気は、インク流路３０１と繋がったノズル１０１から排出される。これにより、液体の撥インク膜材料は、保護膜１１０等の表面に塗布されるが、ノズル１０１の内周面に撥インク膜材料が付着することを抑制する。カバーテープは、撥インク膜１１２が形成された後、保護膜１１０から剥がされる。

そして、上記のように一枚のシリコンウエハ上に形成された複数のインクジェットヘッド２１が分割される。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１０８の端子部１０８ａ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３００のインク供給口３０２およびインク排出口３０３が、チューブ等を介してインクタンク２３に接続される。

上記のように、第１の実施形態では、圧力室構造体２００の上にノズルプレート１００を作成する。しかし、ノズルプレート１００を圧力室構造体２００の上に作成する代わりに、圧力室構造体２００の一部を、振動板１０４としても良い。例えば、圧力室構造体２００の一方の面に駆動素子１０２を形成し、他方の面側から圧力室２０１に相当する穴を形成する。当該穴は、圧力室構造体２００を貫通しない。圧力室構造体２００の一方の面側には薄い層が残り、この部分が振動板１０４として動作する。

第１の実施形態のインクジェットプリンタ１によれば、保護膜１１０に開口部１１５を設けることで、駆動素子１０２の配置された領域には、保護膜１１０がない。このため、駆動素子１０２の変形を阻害する保護膜１１０の膜応力が除去される。したがって、駆動素子１０２は、少ない力で振動板１０４を変形させることができ、インクジェットヘッド２１の駆動効率の低下を抑制できる。

また、インクジェットヘッド２１のノズル１０１は、振動板１０４に形成され、駆動素子１０２の内側に保護膜１１０が設けられていない。このため、ノズル１０１の形状が不均一になることを抑制できる。すなわち、振動板１０４に設けられたノズル１０１の一部と、保護膜１１０に設けられたノズル１０１の一部とに、形状および位置の不均一が生じることを抑制できる。したがって、ノズル１０１の形状の均一性が向上し、複数のノズル１０１間のインク液滴の着弾位置精度が向上する。

なお、本実施形態によると、駆動素子１０２は第１絶縁膜１０５および撥インク膜１１２によって覆われている。このため、開口部１１５が設けられても、駆動素子１０２がインクや空気中の水分のような外部要因によって、腐食、劣化、および性能低下することは防がれる。

さらに、保護膜１１０は、振動板１０４を挟んで圧力室２０１の内側に配置されることにより、駆動素子１０２の屈曲振動を理由とする振動板１０４の破損を抑制することができる。

次に、図９から図１１を参照して、第２から第４の実施の形態について説明する。
なお、以下に開示する複数の実施形態において、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要素には同一の参照符号を付す。さらに、当該構成要素については、その説明を一部または全て省略することがある。

図９は、第２の実施の形態に係るインクジェットヘッド２１Ａの一部を示す断面図である。インクジェットヘッド２１Ａは、ノズル１０１の一部に保護膜１１０が設けられている点が第１の実施形態のインクジェットヘッド２１と異なる。なお、その他の構成は第１の実施形態のインクジェットヘッド２１と同様である。

インクジェットヘッド２１Ａは、ノズル１０１の外周部であって駆動素子１０２の内周部に円筒状の保護膜１１０を有する。このように駆動素子１０２の内側に保護膜１１０を設けることで、駆動素子１０２がインクや空気中の水分のような外部要因によって、腐食、劣化、および性能低下することをさらに抑制できる。

図１０は、第３の実施の形態に係るインクジェットヘッド２１Ｂの一部を示す断面図である。インクジェットヘッド２１Ｂの保護膜１１０は、駆動素子１０２の外周部１０２ｃと接触していない。言い換えると、本実施形態のインクジェットヘッド２１Ｂは、保護膜１１０の駆動素子１０２側の側面１１０ｃと駆動素子１０２の外周部１０２ｃ間に隙間１１６を有している。

隙間１１６は、ノズル１０１と同心状に設けられ、駆動素子１０２を囲む円環状に形成される。隙間１１６の幅は、例えば５μｍ程度である。隙間１１６は、保護膜１１０に開口部１１５とノズル１０１を形成する際に、同時に形成される。

第３の実施形態のインクジェットヘッド２１Ｂにおいて、駆動素子１０２は、隙間１１６が設けられることにより、保護膜１１０と離間して配置される。そして、駆動素子１０２は、保護膜１１０と隙間１１６を挟んで配置されることで、駆動効率を向上する。具体的には、保護膜１１０は、ポリイミドなどの樹脂により形成されるため、熱膨張率が他の部材より大きい。このため、焼成成形後に室温に戻った保護膜１１０は、引張方向の残留応力を有している。このため、駆動素子１０２と保護膜１１０が接触している場合、保護膜１１０の引張方向の残留応力が、駆動素子１０２に作用する。

一方、第３の実施形態では、駆動素子１０２は、保護膜１１０と隙間１１６を挟んで配置されている。このため、保護膜１１０から駆動素子１０２に作用する引張応力は無くなる。よって、第３の実施形態のインクジェットヘッド２１Ｂは、駆動素子１０２の変形が保護膜１１０の残留応力により阻害されないため、駆動効率がさらに向上する。

また、駆動素子１０２を構成する圧電体膜１１１の材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）は、引張応力に対して破壊を起こしやすい。これに対し、本実施形態のインクジェットヘッド２１Ｂは、駆動素子１０２と保護膜１１０が接触しないように、両者の間に隙間１１６有しているため、駆動素子１０２にかかる引張応力が低減し、駆動素子１０２の耐久性を向上させる。よって、インクジェットヘッド２１Ｂの耐久性が向上する。

図１１は、第４の実施の形態に係るインクジェットヘッド２１Ｃの一部を示す断面図である。第４の実施形態のインクジェットヘッド２１Ｃは、駆動素子１０２の内周側に保護膜１１０が形成されている点が第３の実施形態のインクジェットヘッド２１Ｂと異なっている。

第４の実施形態のインクジェットヘッド２１Ｃによれば、ノズル１０１は振動板１０４および保護膜１１０により形成される。インクジェットヘッド２１Ｃは、ノズル１０１の周囲に保護膜１１０を有しているため、絶縁膜１０５に直接インクが触れることがない。このため、インクジェットヘッド２１Ｃは、絶縁膜１０５に隙間等が生じていた場合でも、保護膜１１０を有していることによりインクによる回路の短絡を防ぐことができる。

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、駆動素子１０２の形状も円形および菱形に限らず、楕円形または矩形のような他の形状であっても良い。さらに、開口部１１５は、撥インク膜１１２に覆われずに露出されても良い。

また、上記の実施形態では、振動板１０４は、圧力室構造体２００の上に形成される。
又は、振動板１０４は、圧力室構造体２００の表面を酸化することにより、圧力室構造体２００の材料の酸化物として作成される。しかし、圧力室構造体２００の材料の一部を振動板として利用しても良い。例えば、圧力室構造体２００の第１の面２００ａに駆動素子１０２を形成し、第２の面２００ｂから圧力室２０１に相当する位置に圧力室構造体２００を貫通しない穴を形成する。圧力室構造体２００の第１の面２００ａ側には薄い層が残り、この部分が振動板として動作する。
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］インクを吐出するノズルと、
インクを収容し、前記ノズルに連通する圧力室を有する基材と、
前記圧力室を塞ぐ第１の面と、前記第１の面の反対側にある第２の面と、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、前記圧力室の容積を変化させる前記第２の面に備えられる駆動素子と、
前記駆動素子が設けられていない前記第２の面に配置される保護膜を備え、
前記保護膜は少なくとも、前記駆動素子のある領域の外側であって、前記振動板を挟んで前記圧力室の一部を覆うように設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
［２］前記保護膜と前記駆動素子の間に隙間を有してい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］前記保護膜の厚みは、前記駆動素子の厚みよりも大きいことを特徴とする［１］又は［２］に記載のインクジェットヘッド。
［４］前記駆動素子は、圧電体と、前記圧電体に接続され前記振動板の前記第２の面にある第１電極と、前記圧電体を間に挟んで前記第１電極に対向する第２電極とを含み、
前記第１電極は第１引出配線を備え、前記第２電極は第２引出配線を備え、前記駆動素子、前記第１引出配線および前記第２引出配線は、絶縁膜により絶縁されていることを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
［５］［１］乃至［４］のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドと、
前記圧力室へインクを供給するインクタンクと、
前記インクジェットヘッドからインクが吐出される位置に記録媒体を搬送する搬送部と、
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。

１…インクジェット記録装置、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、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…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…第１絶縁膜、１０６…第２絶縁膜、１０８…配線電極、１０８ａ…端子部、１０８ｂ…配線部（第１引出配線）、１０８ｃ…電極部（第１電極）、１０９…共有電極、１０９ａ…端子部、１０９ｂ…配線部（第２引出配線）、１０９ｃ…電極部（第２電極）、１１０…保護膜、１１０ａ…表面、１１０ｃ…駆動端子側の側面、１１１…圧電体膜、１１２…撥インク膜、１１２ａ…表面、１１６…隙間、２００…圧力室構造体、２００ａ…第１の面、２００ｂ…第２の面、２０１…圧力室、２０２…反り低減膜、３００…インク流路構造体、３０１…インク流路、３０２…インク供給口、３０３…インク排出口。

Claims (5)

1. インクを収容する圧力室が形成される基材と、
   前記圧力室を塞ぐとともに前記圧力室に連通するノズルを有する振動板と、
   前記振動板の前記圧力室に対向する面と反対の面に設けられ、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と、
   前記振動板の前記圧力室に対向する面と反対の面の前記駆動素子がある領域には設けられておらず、前記駆動素子がある領域以外の領域に設けられる保護膜と、
   を備えるインクジェットヘッド。
2. 前記保護膜と前記駆動素子の間に隙間を有している請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記保護膜の厚みは、前記駆動素子の厚みよりも大きい請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記駆動素子は、圧電体と、前記圧電体に接続され前記振動板の前記圧力室に対向する面と前記反対の面にある第１電極と、前記圧電体を間に挟んで前記第１電極に対向する第２電極とを含み、
   前記第１電極は第１引出配線を備え、前記第２電極は第２引出配線を備え、前記駆動素子、前記第１引出配線および前記第２引出配線は、絶縁膜により絶縁されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドと、
   前記圧力室へインクを供給するインクタンクと、
   前記インクジェットヘッドからインクが吐出される位置に記録媒体を搬送する搬送部と、
   を備えるインクジェット記録装置。

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