特許 5663538 インクジェットヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5663538

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】インクジェットヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20150115BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/14 301

   B41J2/14 611

   B41J2/14 613

【請求項の数】4

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-191806(P2012-191806)

(22)【出願日】2012年8月31日

(65)【公開番号】特開2014-46580(P2014-46580A)

(43)【公開日】2014年3月17日

【審査請求日】2013年5月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100088683

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100172580

【弁理士】

【氏名又は名称】赤穂 隆雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(72)【発明者】

【氏名】横山 周平

(72)【発明者】

【氏名】田沼 千秋

(72)【発明者】

【氏名】新井 竜一

(72)【発明者】

【氏名】楠 竜太郎

【審査官】 鈴木 友子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２８９２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００５９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０６０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２６７９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１ − Ｂ４１Ｊ ２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

取付面と、前記取付面に開口する圧力室とを有し、半導体によって形成された基材と、
前記基材の前記取付面に固定されるとともに前記圧力室を塞ぐ第１の面と、前記第１の面の反対側に位置する第２の面と、を有する振動板と、
前記振動板の前記第２の面に形成された第１の電極と、
前記第１の電極に重ねられた圧電体と、
前記圧電体に重ねられる第２の電極と、
前記振動板の前記第２の面に設けられ、前記第１の電極、前記圧電体、および前記第２の電極を覆う保護膜と、
前記圧力室に連通し、前記振動板および前記保護膜の少なくとも一方に形成された、インクを吐出するためのノズルと、
前記基材の前記取付面に設けられ、前記第１の電極または前記第２の電極に駆動電圧を印加することで、前記圧電体を変形させて前記圧力室の容積を増大または減少させる駆動回路と、
を具備し、
前記振動板が前記駆動回路を覆うことを特徴とするインクジェットヘッド。

【請求項2】

前記駆動回路は、前記基材に形成された複数の半導体素子を有す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】

前記振動板は、前記複数の半導体素子の間を隔て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】

前記半導体素子がＣＭＯＳトランジスタを有することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、インクジェットヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

画像信号に従ってノズルからインク滴を吐出させて、記録紙上にインク滴による画像を形成するオンデマンド型インクジェット記録方式が知られている。オンデマンド型インクジェット記録方式として発熱素子型と圧電素子型とが知られる。

【0003】

発熱素子型においては、インク流路に設けられた発熱体によってインク中に気泡が発生し、その気泡によって押されたインクがノズルから吐出される。圧電素子型においては、圧電素子が変形することでインク室に貯蔵されたインクに圧力変化が生じ、インクがノズルから吐出する。

【0004】

圧電素子（ピエゾ素子）は、電気−機械変換素子であり、電界を加えられると、伸張または剪断変形を起こす。代表的な圧電素子として、チタン酸ジルコン酸鉛が使われている。

【0005】

圧電素子を利用したインクジェットヘッドとして、圧電性材料で形成されたノズルプレートを用いた構成が知られている。当該インクジェットヘッドのノズルプレートは、例えば、インクを吐出させるノズルを備える圧電体膜と、前記ノズルを囲むように前記圧電性膜の両面に形成された金属電極膜と、を有するアクチュエータを備える。

【0006】

上記インクジェットヘッドは、前記ノズルに接続された圧力室を有する。インクが圧力室とノズルプレートのノズルに入り込み、ノズル内でメニスカスを形成してノズル内に維持される。ノズル周囲に設けた二つの電極に駆動波形（電圧）を印加すると、当該電極を介して分極の方向と同方向の電界が圧電体膜に印加される。これにより、アクチュエータは電界方向と直交する方向に伸縮する。この伸縮を利用してノズルプレートが変形する。ノズルプレートが変形することで圧力室内のインクに圧力変化が発生し、ノズル内のインクが吐出される。

【0007】

駆動波形を前記電極に印加する駆動回路は、ＩＣのような電子部品に形成される。当該電子部品は、例えばフレキシブルプリント配線板またはその他の配線を介して、前記電極に接続される。フレキシブルプリント配線板を利用する場合、例えばアクチュエータを有するノズルプレートに形成されたパッドに、当該フレキシブルプリント配線板が接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１２−７１５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

インク吐出時の消費電力の低い圧電素子型インクジェットを、精度良く且つ安価に形成することに関して、インクジェットヘッドには未だ改良の余地がある。

【0010】

本発明の目的は、吐出時の消費電力を低減できるインクジェットヘッドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

一つの実施の形態に係るインクジェットヘッドは、基材と、振動板と、第１の電極と、圧電体と、第２の電極と、保護膜と、ノズルと、駆動回路とを備える。前記基材は、取付面と、前記取付面に開口する圧力室とを有し、半導体によって形成される。前記振動板は、前記基材の前記取付面に固定されるとともに前記圧力室を塞ぐ第１の面と、前記第１の面の反対側に位置する第２の面と、を有する。前記第１の電極は、前記振動板の前記第２の面に形成される。前記圧電体は前記第１の電極に重ねられる。前記第２の電極は前記圧電体に重ねられる。前記保護膜は、前記振動板の前記第２の面に設けられ、前記第１の電極、前記圧電体、および前記第２の電極を覆う。前記ノズルは、前記圧力室に連通し、前記振動板および前記保護膜の少なくとも一方に形成され、インクを吐出する。前記駆動回路は、前記基材の前記取付面に設けられ、前記第１の電極または前記第２の電極に駆動電圧を印加することで、前記圧電体を変形させて前記圧力室の容積を増大または減少させる。前記振動板が前記駆動回路を覆う。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。

【図2】第１の実施形態のインクジェットヘッドを示す平面図。

【図3】第１の実施形態のインクジェットヘッドを図２のＦ３−Ｆ３線に沿って示す断面図。

【図4】第１の実施形態の駆動回路の構成を概略的に示す図。

【図5】第１の実施形態のインクジェットヘッドの一部を拡大して示す断面図。

【図6】第１の実施形態の製造過程のインクジェットヘッドを示す断面図。

【図7】第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドを示す平面図。

【図8】第３の実施の形態に係るインクジェットヘッドを示す平面図。

【図9】第４の実施の形態に係るインクジェットヘッドを示す断面図。

【図10】第５の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。

【図11】第５の実施形態のインクジェットヘッドを示す平面図。

【図12】第５の実施形態のインクジェットヘッドを図１１のＦ１２−Ｆ１２線に沿って示す断面図。

【図13】第５の実施形態のインクジェットヘッドを図１１のＦ１３−Ｆ１３線に沿って示す断面図。

【図14】第６の実施の形態に係るインクジェットヘッドを示す断面図。

【図15】第７の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。

【図16】第８の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、第１の実施の形態について、図１から図６を参照して説明する。なお、複数の表現が可能な各要素について一つ以上の他の表現の例を付すことがあるが、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。

【0014】

図１は、第１の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を分解して示す斜視図である。図２は、インクジェットヘッド１の平面図である。図３は、図２のＦ３−Ｆ３線に沿ってインクジェットヘッド１を概略的に示す断面図である。なお、図１および図２において、説明のために、本来は隠れている種々の要素を実線で示す。

【0015】

図１に示すように、インクジェットヘッド１は、ノズルプレート１００と圧力室構造体２００と、セパレートプレート３００と、インク供給路構造体４００とを備えている。圧力室構造体２００は、基材の一例である。圧力室構造体２００と、セパレートプレート３００と、インク供給路構造体４００とは、例えばエポキシ系接着剤で固定されている。

【0016】

ノズルプレート１００は、矩形の板状に形成されている。ノズルプレート１００は、圧力室構造体２００の上に、後述する成膜プロセスによって形成される。このため、ノズルプレート１００は、圧力室構造体２００に固着している。

【0017】

ノズルプレート１００に、インク吐出用の複数のノズル（インク吐出孔）１０１がある。ノズル１０１は、円形の孔であり、ノズルプレート１００をその厚さ方向に貫通している。ノズル１０１の直径は、例えば２０μｍである。

【0018】

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ている。圧力室構造体２００は、インクジェットヘッド１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、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、平滑化されたものである。なお、圧力室構造体２００はこれに限らず、炭化シリコン（ＳｉＣ）ゲルマニウム基板のような他の半導体によって形成されても良い。圧力室構造体２００の厚さは、例えば５２５μｍである。

【0019】

圧力室構造体２００は、ノズルプレート１００に面する取付面２００ａと、複数の圧力室２０１とを有している。取付面２００ａに、ノズルプレート１００が固着している。

【0020】

圧力室２０１は、円形の孔であるが、他の形状に形成されても良い。圧力室２０１の直径は、例えば２４０μｍである。圧力室２０１は、取付面２００ａに開口しており、ノズルプレート１００に塞がれている。

【0021】

複数の圧力室２０１は、複数のノズル１０１と対応するように配置され、複数のノズル１０１と同一軸上にそれぞれ配置されている。このため、圧力室２０１に、対応するノズル１０１が開口している。

【0022】

セパレートプレート３００は、ステンレスによって矩形の板状に形成されている。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、ノズルプレート１００の反対側から、複数の圧力室２０１を塞いでいる。

【0023】

セパレートプレート３００に、複数のインク絞り（圧力室２０１へのインク供給孔）３０１がある。複数のインク絞り３０１は、圧力室２０１にそれぞれ対応して配置される。このため、圧力室２０１に、インク絞り３０１が開口している。インク絞り３０１の直径は、例えば６０μｍである。インク絞り３０１は、それぞれの圧力室２０１へのインク流路抵抗がほぼ同程度になるように形成される。

【0024】

インク供給路構造体４００は、ステンレスによって矩形の板状に形成されている。インク供給路構造体４００の厚さは、例えば４ｍｍである。インク供給路構造体４００に、インク供給口４０１と、インク供給路４０２とがある。

【0025】

インク供給口４０１は、インク供給路４０２の中央部分に開口している。インク供給口４０１は、画像形成のためのインクが貯蔵されたインクタンクに接続され、インク供給路４０２にインクを供給する。

【0026】

インク供給路４０２は、インク供給路構造体４００の表面から２ｍｍの深さで形成されており、全てのインク絞り３０１を囲んでいる。言い換えると、全てのインク絞り３０１は、インク供給路４０２に開口している。このため、インク供給口４０１は、インク絞り３０１を介して、全ての圧力室２０１にインクを供給する。また、インク供給口４０１は、それぞれの圧力室２０１へのインク流路抵抗がほぼ同程度になるように形成されている。

【0027】

上記のように、セパレートプレート３００およびインク供給路構造体４００はステンレスによって形成される。しかし、これらの要素３００，４００の材料は、ステンレスに限定されない。要素３００，４００はノズルプレート１００との膨張係数の差を考慮して、インク吐出圧力発生に影響しない範囲で、セラミックス、樹脂、または金属（合金）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、およびチタン酸バリウムのような窒化物、酸化物である。使用される樹脂は、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、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。使用される金属は、例えば、アルミまたはチタンである。

【0028】

圧力室２０１は供給されたインクを保持する。そしてノズルプレート１００の変形によって各圧力室２０１内のインクに圧力変化が発生すると、圧力室２０１内のインクが、各ノズル１０１から吐出される。セパレートプレート３００は、圧力室２０１内に発生した圧力を閉じ込めて、当該圧力がインク供給路４０２へ逃げることを抑制する。このため、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。

【0029】

なお、インク供給路構造体４００は、インクを循環するように形成されても良い。この場合のインク供給路構造体４００は、インク供給口４０１に加えて、インク排出口を有する。これにより、インク供給路４０２内でインクが循環される。

【0030】

インクが循環することにより、インク供給路４０２内のインク温度を一定に保つことができる。このようなインクジェットヘッド１は、図１のインクジェットヘッド１と比べて、ノズルプレート１００の変形によって発生した熱による、インクジェットヘッド１の温度上昇を抑制する。

【0031】

次に、ノズルプレート１００および駆動回路１０３について説明する。図２および図３に示すように、ノズルプレート１００は、上記の複数のノズル１０１と、複数のアクチュエータ１０２と、複数のパッド部１０４と、二つの共有電極端子部１０５と、共有電極１０６と、配線電極端子部１０７と、複数の配線電極１０８と、振動板（ＣＭＯＳパッシベーション層）１０９と、保護膜１１３と、撥インク膜１１６とを有している。共有電極１０６は、第１の電極の一例である。配線電極１０８は、第２の電極の一例である。

【0032】

振動板１０９は、圧力室構造体２００の取付面２００ａの上に、矩形の板状に形成されている。振動板１０９の厚さは、例えば２μｍである。振動板１０９の厚さは、概ね１〜５０μｍの範囲である。

【0033】

振動板１０９は、第１の面５０１と、第２の面５０２とを有している。第１の面５０１は、取付面２００ａに固着するとともに圧力室２０１を塞いでいる。第２の面５０２は、第１の面５０１の反対側に位置している。アクチュエータ１０２と、共有電極１０６と、配線電極１０８とは、振動板１０９の第２の面５０２に形成されている。

【0034】

複数のアクチュエータ１０２は、複数の圧力室２０１および複数のノズル１０１に対応して設けられている。アクチュエータ１０２は、ノズル１０１からインクを吐出させるための圧力を、圧力室２０１に発生させる。

【0035】

図２に示すように、アクチュエータ１０２は、円環状に形成されている。アクチュエータ１０２は、対応するノズル１０１と同軸上に配置される。このため、アクチュエータ１０２の内側に、ノズル１０１が設けられている。

【0036】

より高密度にノズル１０１を配置するために、ノズル１０１は千鳥状（互い違い）に配置されている。言い換えると、図２のＸ軸方向に複数のノズル１０１が直線状に配置される。Ｙ軸方向に、二つの直線状のノズル１０１の列がある。Ｘ軸方向で隣接するノズル１０１の中心間距離は、例えば３４０μｍである。Ｙ軸方向でノズル１０１の二つの列の配置間隔は、例えば２４０μｍである。

【0037】

図３に示すように、アクチュエータ１０２は、圧電体膜１１１と、共有電極１０６の電極部分１０６ａと、配線電極１０８の電極部分１０８ａと、絶縁膜１１２とを有している。圧電体膜１１１は、圧電体の一例である。

【0038】

圧電体膜１１１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって膜状に形成されている。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のような種々の材料によって形成されても良い。

【0039】

圧電体膜１１１は、円環状に形成されている。圧電体膜１１１は、ノズル１０１および圧力室２０１と同軸上に配置されている。言い換えると、圧電体膜１１１は、ノズル１０１を囲んでいる。圧電体膜１１１の直径は、例えば１７０μｍである。圧電体膜１１１の内周部分は、ノズル１０１から僅かに離れている。

【0040】

圧電体膜１１１の厚さは、例えば１μｍである。圧電体膜の厚さは、圧電特性と絶縁破壊電圧などによって決定される。圧電体膜の厚さは、概ね０．１μｍから５μｍの範囲である。

【0041】

圧電体膜１１１は、配線電極１０８の電極部分１０８ａと共有電極１０６の電極部分１０６ａとによって挟まれている。言い換えると、圧電体膜１１１に、配線電極１０８の電極部分１０８ａと共有電極１０６の電極部分１０６ａとが重ねられている。

【0042】

成膜された圧電体膜１１１は、その厚み方向に分極を発生させる。配線電極１０８および共有電極１０６を介して当該分極の方向と同方向の電界を圧電体膜１１１に印加すると、アクチュエータ１０２は電界方向と直交する方向に伸縮する。アクチュエータ１０２の伸縮により、振動板１０９が、ノズルプレート１００の厚み方向に変形する。これにより、圧力室２０１内のインクに圧力変化が生じる。

【0043】

アクチュエータ１０２に含まれる圧電体膜１１１の動作についてさらに説明する。圧電体膜１１１は膜厚に対して直交する方向（面内方向）に収縮または伸張する。圧電体膜１１１が収縮すると、圧電体膜１１１が結合された振動板１０９は圧力室２０１を拡張する方向へ湾曲する。圧力室２０１を拡張する湾曲は圧力室２０１内に貯留されたインクに負圧力を発生させる。発生した負圧によりインク供給路構造体４００からインクが圧力室２０１内に供給される。圧電体膜１１１が伸張すると、圧電体膜１１１に結合された振動板１０９は圧力室２０１の方向へ湾曲する。振動板１０９の圧力室２０１方向への湾曲は圧力室２０１内に貯留されたインクに正圧力を発生させる。発生した正圧により振動板１０９に設けられたノズル１０１からインク滴が吐出する。圧力室２０１の拡張または収縮時、振動板１０９のノズル１０１近傍は圧電体膜１１１の変位によってインクが吐出する方向に変形することになる。言い換えれば、インクを吐出させるアクチュエータ１０２はベンディングモードで動作している。

【0044】

配線電極１０８の電極部分１０８ａは、圧電体膜１１１に繋がる二つの電極の一方である。配線電極１０８の電極部分１０８ａは、圧電体膜１１１よりも大きい円環状に形成され、圧電体膜１１１の吐出側（インクジェットヘッド１の外に向く側）に成膜されている。電極部分１０８ａの外径は、例えば１７４μｍである。

【0045】

共有電極１０６の電極部分１０６ａは、圧電体膜１１１に繋がる二つの電極の一方である。共有電極１０６の電極部分１０６ａは、圧電体膜１１１よりも小さい円環状に形成され、振動板１０９の第２の面５０２に成膜されている。共有電極１０６の電極部分１０６ａは、振動板１０９の第２の面５０２に形成されている。電極部分１０６ａの外径は、例えば１６６μｍである。

【0046】

絶縁膜１１２は、圧電体膜１１１が形成された領域の外側において、共有電極１０６と配線電極１０８との間に介在している。すなわち、共有電極１０６と配線電極１０８との間は、圧電体膜１１１または絶縁膜１１２によって絶縁される。絶縁膜１１２は、例えばＳｉＯ_２（酸化ケイ素）によって形成される。絶縁膜１１２は、他の材料によって形成されても良い。絶縁膜１１２の厚みは、例えば０．２μｍである。

【0047】

図３に示すように、圧力室構造体２００の取付面２００ａに、駆動回路１０３が設けられている。駆動回路１０３は、例えば、インクジェットヘッド１を駆動するための、論理回路、設定回路、およびアナログ回路を有する半導体集積回路である。また、振動板１０９に、相互接続層１１０が設けられている。相互接続層１１０は、駆動回路１０３に接続されて形成されている。駆動回路１０３および相互接続層１１０については、後で詳述する。

【0048】

パッド部１０４は、相互接続層１１０に接続されている。パッド部１０４は、駆動回路１０３に、電源接続、グランド接続、および入出力信号の送受信を行うための電極である。パッド部１０４に、例えば、インクジェットプリンタの制御部に接続された配線が接続される。

【0049】

配線電極端子部１０７は、配線電極１０８の端部に設けられ、相互接続層１１０に接続されている。配線電極端子部１０７は、駆動回路１０３のアナログ回路出力に接続され、アクチュエータ１０２を駆動させるための信号を伝送する。

【0050】

図２に示すように、複数の配線電極端子部１０７のそれぞれの間隔は、ノズル１０１のＸ軸方向の間隔と同じである。配線電極１０８の幅に比べて、配線電極端子部１０７のＸ軸方向の幅は広い。このため、配線電極端子部１０７は、相互接続層１１０に容易に接続される。

【0051】

共有電極端子部１０５は、例えば、振動板１０９の第２の面５０２に設けられている。共有電極端子部１０５は、共有電極１０６の端部であって、ＧＮＤ（グランド接地＝０Ｖ）に接続される。

【0052】

配線電極１０８は、対応するアクチュエータ１０２の圧電体膜１１１に個別に繋がり、アクチュエータ１０２を駆動するための信号を伝送する。配線電極１０８は、圧電体膜１１１を独立に動作させるための個別電極として用いられる。複数の配線電極１０８は、上記の電極部分１０８ａと、配線部と、上記の配線電極端子部１０７とをそれぞれ有している。

【0053】

配線電極１０８の配線部は、電極部分１０８ａから配線電極端子部１０７に向かって延びている。配線電極１０８の電極部分１０８ａは、ノズル１０１と同心軸上に配置される。電極部分１０８ａの内周部分は、ノズル１０１から僅かに離れている。

【0054】

複数の配線電極１０８は、Ｐｔ（白金）の薄膜によって形成されている。なお、配線電極１０８は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タンタル）、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。配線電極１０８の厚さは、例えば０．５μｍである。複数の配線電極１０８の膜厚は、概ね０．０１〜１μｍである。

【0055】

共有電極１０６は、複数の圧電体膜１１１に繋がる。共有電極１０６は、上記の複数の電極部分１０６ａと、複数の配線部と、上記の二つの共有電極端子部１０５とを有している。

【0056】

共有電極１０６の配線部は、電極部分１０６ａから配線電極１０８の配線部の反対側に延びている。共有電極１０６の配線部は、図２に示すノズルプレート１００のＹ軸方向端部で合体し、ノズルプレート１００のＸ軸方向両端部に沿って延びている。電極部分１０６ａは、ノズル１０１と同一軸上に設けられる。電極部分１０６ａの内周部分は、ノズル１０１から僅かに離れている。共有電極端子部１０５は、ノズルプレート１００のＸ軸方向両端にそれぞれ配置されている。

【0057】

共有電極１０６は、Ｐｔ（白金）/Ｔｉ(チタン)薄膜によって形成されている。共有電極１０６は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕのような他の材料によって形成されても良い。共有電極１０６の厚さは、例えば０．５μｍである。共有電極１０６の厚さは、概ね０．０１から１μｍである。

【0058】

配線電極１０８および共有電極１０６のそれぞれの配線部の幅は、例えば８０μｍである。幾つかの配線電極１０８および共有電極１０６は、並んだアクチュエータ１０２の間を通して配線される。

【0059】

図３に示すように、保護膜１１３は、振動板１０９の第２の面５０２に設けられている。保護膜１１３は、ポリイミドによって形成されている。保護膜１１３はこれに限らず、樹脂、セラミックス、金属（合金）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、ポリエーテルサルフォンなどのプラスチック材である。利用されるセラミックスは、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、酸化物である。利用される金属は、例えば、アルミ、ＳＵＳ、またはチタンである。

【0060】

保護膜１１３の材料は、振動板１０９の材料とヤング率が大きく異なる。板形状の変形量は、材料のヤング率と板厚とが影響する。同じ力がかかった場合でも、ヤング率が小さい程、そして板厚が薄い程、変形が大きい。振動板１０９を形成するＳｉＯ_２のヤング率は８０．６ＧＰａ、保護膜１１３を形成するポリイミドのヤング率は４ＧＰａである。すなわち、振動板１０９と保護膜１１３とのヤング率の差は７６．６ＧＰａである。

【0061】

保護膜１１３の厚さは、例えば３μｍである。保護膜１１３の厚さは、概ね１〜５０μｍの範囲である。保護膜１１３は、振動板１０９の第２の面５０２と、共有電極１０６と、配線電極１０８と、圧電体膜１１１とを覆っている。

【0062】

撥インク膜１１６は、保護膜１１３の表面を覆っている。撥インク膜１１６は、撥液性を有するシリコーン系撥液材料によって形成される。なお、撥インク膜１１６は、フッ素含有系有機材料のような他の材料によって形成されても良い。撥インク膜１１６の厚さは、例えば１μｍである。

【0063】

撥インク膜１１６は、パッド部１０４と、パッド部１０４の周辺の保護膜１１３を覆わずに露出させている。ノズル１０１は、振動板１０９、保護膜１１３、および撥インク膜１１６を貫通している。

【0064】

図４は、駆動回路１０３の構成を概略的に示す図である。図４に示すように、駆動回路１０３は、設定回路６０１と、シフトレジスタ６０２と、ラッチ＆分割振分け６０３と、スイッチ制御６０４と、レベルシフト回路６０５と、出力回路６０６とを有している。

【0065】

設定回路６０１およびシフトレジスタ６０２は、外部回路１０に接続されている。外部回路１０は、例えばインクジェットヘッドの制御部であり、ユーザの操作やあらかじめ設定されたプログラムに応じた電気信号を出力する。出力回路６０６は、配線電極１０８を介して、アクチュエータ１０２に接続される。

【0066】

図５は、駆動回路１０３の周辺を拡大して示すインクジェットヘッド１の断面図である。なお、図５において、圧力室構造体２００は、説明のためにハッチングを省略されている。

【0067】

図５に示すように、駆動回路１０３は、ＣＭＯＳトランジスタ７００を有している。図５に示すＣＭＯＳトランジスタ７００は、出力回路６０６に含まれる。駆動回路１０３は、他の複数のＣＭＯＳトランジスタおよび配線パターンを有している。また、駆動回路１０３は、例えばＭＥＳＦＥＴトランジスタのような他の半導体素子を有しても良い。

【0068】

ＣＭＯＳトランジスタ７００は、シリコンウエハによって形成された圧力室構造体２００の取付面２００ａに直接形成されている。言い換えると、ｐ型シリコンウエハによって形成された圧力室構造体２００に、例えばイオン注入を含む種々の加工を施すことで、ＣＭＯＳトランジスタ７００が作り込まれる。ＣＭＯＳトランジスタ７００はゲート７０１を通じてレベルシフト回路６０５に接続されている。

【0069】

ＣＭＯＳトランジスタ７００は、プラグ７０２を介してドレイン７０３に接続されている。ドレイン７０３に、配線電極端子部１０７が接続される。これにより、ＣＭＯＳトランジスタ７００が配線電極１０８を介してアクチュエータ１０２に接続される。

【0070】

図５に示すように、振動板１０９は、第１層７０６と、第２層７０７と、第３層７０８とを有している。第１ないし第３層７０６〜７０８は、ＳｉＯ_２によって形成されている。なお、第１ないし第３層７０６〜７０８はこれに限らず、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、ＨｆＯ_２（酸化ハフニウム）、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）によって形成されても良い。振動板１０９の材料選択は、例えば、耐熱性、絶縁性（導電率の高いインクを使用した場合における、アクチュエータ１０２の駆動によるインク変質の影響を考慮）、熱膨張係数、平滑性、インクに対する濡れ性が考慮される。また、第１ないし第３層７０６〜７０８の材料がそれぞれ異なっても良い。

【0071】

第１層７０６は、圧力室構造体２００の取付面２００ａに接している。第１層７０６は、ＣＭＯＳトランジスタ７００を形成する複数の突出部の間の隙間、およびＣＭＯＳトランジスタ７００と他のＣＭＯＳトランジスタとの間の隙間に入り込む。言い換えると、第１層７０６は、複数の半導体素子の間を隔てる。第１層７０６は、いわゆる素子分離として利用される。

【0072】

第２層７０７は、第１層７０６に積層され、ゲート７０１を覆う。第２層７０７は、ＣＭＯＳトランジスタ７００とドレイン７０３との間に介在する。第２層７０７は、いわゆる層間絶縁膜として利用される。プラグ７０２は、第１および第２層７０６，７０７を貫通する。

【0073】

第３層７０８は、第２層７０７に積層され、ＣＭＯＳトランジスタ７００に接続されるｐチャンネルドレインやｎチャンネルドレインを覆う。言い換えると、第３層７０８は、駆動回路１０３を覆っている。第３層７０８は、いわゆるパッシベーション層として利用される。なお、第１ないし第３層７０６〜７０８がＣＭＯＳトランジスタ７００を覆って保護する絶縁膜であるので、振動板１０９はパッシベーション層と呼称され得る。ドレイン７０３は、第３層７０８から露出されている。

【0074】

図５において、駆動回路１０３および相互接続層１１０は、二点鎖線で示される。すなわち、ＣＭＯＳトランジスタ７００および複数の他のＣＭＯＳトランジスタを含む部分が駆動回路１０３として示され、ＣＭＯＳトランジスタ７００と配線電極１０８とを接続するドレイン７０３を含む部分が相互接続層１１０として示される。しかし、図５における駆動回路１０３および相互接続層１１０は、説明の便宜上示されたものであり、それぞれを厳密に規定したものではない。駆動回路１０３は、ＣＭＯＳトランジスタ７００を含み、アクチュエータ１０２を駆動させるための信号を出力する回路である。相互接続層１１０は、駆動回路１０３と配線電極端子部１０７との間に介在する部分である。

【0075】

上述のインクジェットヘッド１は、次のように印字（画像形成）を行う。インクジェットプリンタのインクタンクから、インクがインク供給路構造体４００のインク供給口４０１に供給される。インクは、インク絞り３０１を通って、圧力室２０１に供給される。圧力室２０１に供給されたインクは、対応するノズル１０１内に供給され、ノズル１０１にメニスカスを形成する。インク供給口４０１から供給されるインクは適切な負圧となるように保たれ、ノズル１０１内のインクはノズル１０１から漏れることなく保たれる。

【0076】

例えばユーザの操作により、外部回路１０が駆動回路１０３に印字指示信号を入力する。印字指示を受けた駆動回路１０３は、配線電極１０８を介して、アクチュエータ１０２に信号を出力する。言い換えると、駆動回路１０３は、配線電極１０８の電極部分１０８ａに電圧を印加する。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、アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に伸縮する。

【0077】

アクチュエータ１０２は、振動板１０９と保護膜１１３に挟まれている。このため、アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、振動板１０９に、圧力室２０１側に対して凹形状に変形する力がかかる。反対に、保護膜１１３に、圧力室２０１側に対して凸形状に変形する力がかかる。アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、振動板１０９に、圧力室２０１側に対して凸形状に変形する力がかかる。また、保護膜１１３に、圧力室２０１側に対して凹形状に変形する力がかかる。

【0078】

保護膜１１３のポリイミド膜は、振動板１０９のＳｉＯ_２膜よりヤング率が小さい。このため、同じ力に対して保護膜１１３の方が変形量は大きい。アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に伸びた場合、ノズルプレート１００は圧力室２０１側に対して凸形状に変形する。これにより、圧力室２０１の容積が縮まる（保護膜１１３が圧力室２０１側に対して凸形状に変形する量の方が大きいため）。反対に、アクチュエータ１０２が電界方向と直交する方向に縮んだ場合、ノズルプレート１００は圧力室２０１側に対して凹形状に変形する。これにより、圧力室２０１の容積が広がる（保護膜１１３が圧力室２０１側に対して凹形状に変形する量の方が大きいため）。

【0079】

振動板１０９が変形して圧力室２０１の容積が増減すると、圧力室２０１のインクに圧力変化が生じる。当該圧力変化によって、ノズル１０１に供給されたインクが吐出される。

【0080】

振動板１０９と保護膜１１３のヤング率の差が大きい程、同じ電圧をアクチュエータ１０２に印加した際の振動板１０９の変形量の差が大きくなる。そのため、振動板１０９と保護膜１１３のヤング率の差が大きいほど、より低い電圧でのインク吐出が可能となる。

【0081】

振動板１０９と保護膜１１３の膜厚とヤング率が同じ場合、アクチュエータ１０２に電圧印加しても、振動板１０９と保護膜１１３は正反対の方向に同じ量変形する力がかかるため、振動板１０９は変形しない。

【0082】

なお、上述したように、板材の変形量は、材料のヤング率だけでなく、板厚も影響する。そのため、振動板１０９と保護膜１１３の変形量に差をつける場合は、材料のヤング率だけでなく、それぞれの膜厚も考慮される。振動板１０９と保護膜１１３の材料のヤング率が同じでも、膜厚に違いがあればインク吐出可能である。

【0083】

次に、インクジェットヘッド１の製造方法の一例について説明する。図６は、製造過程におけるインクジェットヘッド１を示している。図６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）に、駆動回路１０３を形成する。駆動回路１０３は、上述のように、圧力室構造体２００に、例えばイオン注入を含む種々の加工を施すことで作り込まれる。

【0084】

振動板１０９を形成するＳｉＯ_２膜は、ＣＶＤ法によって、圧力室構造体２００の取付面２００ａの全域に成膜される。振動板１０９の第１ないし第３層７０６〜７０８は、駆動回路１０３を製造する工程において形成される。当該工程において、ゲート７０１、プラグ７０２、およびドレイン７０３も形成される。

【0085】

次に、振動板１０９のＳｉＯ_２膜をパターニングし、ノズル１０１を形成する。また、パッド部１０４および配線電極端子部１０７が設けられる部分をパターニングする。パターニングは、ＳｉＯ_２膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外のＳｉＯ_２膜をエッチングによって除去することで行う。

【0086】

次に、振動板１０９の第２の面５０２に、共有電極１０６を成膜する。まず、スパッタリング法を用いてＴｉとＰｔを順番に成膜する。Ｔｉの膜厚は例えば０．４５μｍ、Ｐｔ膜厚は例えば０．０５μｍである。なお、共有電極１０６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。

【0087】

共有電極１０６を成膜した後に、パターニングによって、複数の電極部分１０６ａ、配線部、二つの共有電極端子部１０５を形成する。パターニングは、電極膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外の電極材料をエッチングによって除去することで行う。

【0088】

共有電極１０６の電極部分１０６ａの中心にノズル１０１が形成されるため、電極部分１０６ａの中心と同心円の、直径３４μｍの電極膜がない部分が形成される。共有電極１０６をパターニングすることで、共有電極１０６の電極部分１０６ａ、配線部、および共有電極端子部１０５以外では、振動板１０９が露出している。

【0089】

次に、共有電極１０６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基板温度３５０℃で成膜される。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、５００℃で３時間熱処理される。これにより、圧電体膜１１１は良好な圧電性能を得る。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。圧電体膜１１１を、エッチングによってパターニングする。

【0090】

圧電体膜１１１の中心にはノズル１０１が形成されるため、圧電体膜１１１と同心円の直径３０μｍの圧電体膜がない部分が形成される。圧電体膜１１１のない部分では、振動板１０９が露出している。圧電体膜１１１がない部分の直径は３０μｍである。圧電体膜１１１は、共有電極１０６の電極部分１０６ａを覆う。

【0091】

次に、圧電体膜１１１の一部と共有電極１０６の一部との上に、絶縁膜１１２を形成する。絶縁膜１１２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１１２は、成膜後にパターニングされる。パターニング加工バラツキによる不具合を抑制するため、絶縁膜１１２は圧電体膜１１１を一部覆う。絶縁膜１１２は、圧電体膜１１１の変形量を阻害しない程度に圧電体膜１１１を覆う。

【0092】

次に、振動板１０９、圧電体膜１１１、および絶縁膜１１２の上に配線電極１０８を形成する。配線電極１０８は、スパッタリング法によって成膜される。配線電極１０８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。

【0093】

成膜された配線電極１０８をパターニングすることで、電極部分１０８ａ、配線部、および配線電極端子部１０７を形成する。また、配線電極１０８を形成する電極膜をパターニングすることで、パッド部１０４を形成する。パターニングは、電極膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外の電極材料をエッチングによって除去することで行う。

【0094】

配線電極１０８の電極部分１０８ａの中心にノズル１０１が形成されるため、配線電極１０８の電極部分１０８ａの中心と同心円の直径２６μｍの電極膜がない部分が形成される。配線電極１０８の電極部分１０８ａは、圧電体膜１１１を覆う。

【0095】

次に、振動板１０９、配線電極１０８、共有電極１０６、および絶縁膜１１２の上に保護膜１１３を成膜する。保護膜１１３は、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た後に、ベークによって熱重合と溶剤除去を行って形成する。スピンコーティング法で成膜することにより、表面が平滑な膜が形成される。保護膜１１３は、例えば、ＣＶＤ、真空蒸着、および鍍金のような他の方法によって形成されても良い。

【0096】

次に、パターニングによって、パッド部１０４を露出させるとともに、ノズル１０１を開口させる。保護膜１１３に非感光性ポリイミドを使用した場合において、パターニングは、非感光性ポリイミド膜上にエッチングマスクを作り、エッチングマスク以外のポリイミド膜をエッチングによって除去することで行われる。

【0097】

次に、保護膜１１３の上に保護膜カバーテープ１１４を貼り付ける。保護膜カバーテープ１１４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。

【0098】

圧力室２０１は、パターニングによって形成される。まず、保護膜１１３の上に保護膜カバーテープ１１４を貼り付ける。保護膜カバーテープ１１４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。

【0099】

シリコンウエハである圧力室構造体２００上にエッチングマスクを作り、シリコン基板専用のいわゆる垂直深堀ドライエッチングを用いて、エッチングマスク以外のシリコンウエハを除去する。これにより、圧力室２０１が形成される。

【0100】

上記エッチングに用いられるＳＦ６ガスは、振動板１０９のＳｉＯ_２膜や保護膜１１３のポリイミド膜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１０９で止まる。

【0101】

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。絶縁膜、電極膜、圧電体膜などの材料によって、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。

【0102】

次に、圧力室構造体２００に、セパレートプレート３００およびインク供給路構造体４００を接着する。すなわち、インク供給路構造体４００が接着されたセパレートプレート３００を、エポキシ樹脂剤で圧力室構造体に接着する。

【0103】

次に、保護膜１１３にパッド部カバーテープ１１５を貼り付け、パッド部１０４と共有電極端子部１０５とを覆う。パッド部カバーテープ１１５は樹脂によって形成され、保護膜１１３から容易に脱着可能である。パッド部カバーテープ１１５は、パッド部１０４および共有電極端子部１０５へのゴミの付着や、後述する撥インク膜１１６の付着を防止する。

【0104】

次に、保護膜１１３上に撥インク膜１１６を形成する。撥インク膜１１６は、保護膜１１３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、インク供給口４０１より陽圧空気を注入する。これにより、インク供給路４０２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内壁に撥インク膜材料が付着することが抑制される。

【0105】

撥インク膜１１６が形成された後、パッド部カバーテープ１１５を保護膜１１３から剥がす。これにより、図３に示すインクジェットヘッド１が形成される。インクジェットヘッド１は、インクジェットプリンタの内部に搭載され、パッド部１０４に配線が接続される。

【0106】

パッド部１０４と共有電極端子部１０５が形成された領域において、保護膜１１３および撥インク膜１１６はエッチングされている。このため、パッド部１０４と共有電極端子部１０５は露出される。パッド部１０４と共有電極端子部１０５が形成された領域以外では、配線電極１０８の上に撥インク膜１１６および保護膜１１３が成膜されている。

【0107】

第１の実施形態のインクジェットヘッド１によれば、駆動回路１０３が、振動板１０９が固定される圧力室構造体２００の取付面２００ａに設けられる。これにより、駆動回路１０３とアクチュエータ１０２との間の距離を近くし、配線抵抗を小さくすることができる。したがって、駆動回路１０３から発信した信号の減衰を低減し、インク吐出時の消費電力を低減することができる。また、圧力室構造体２００に駆動回路１０３を設けたとしても、記録紙のような媒体に面する保護膜１１３および撥インク膜１１６を平坦に形成できる。このため、媒体とノズル１０１との間の距離を近くすることができ、インク吐出精度を保つことができる。

【0108】

駆動回路１０３のＣＭＯＳトランジスタ７００は、シリコンウエハによって形成された圧力室構造体２００に直接形成されている。これにより、圧力室構造体２００の他に半導体基板を用意する必要がなく、インクジェットヘッド１の製造費を低減できる。

【0109】

振動板１０９は、駆動回路１０３を覆っている。すなわち、振動板１０９は駆動回路１０３のパッシベーション層として利用される。これにより、別途パッシベーション層を形成する必要がなく、インクジェットヘッド１の製造工程および材料費の増加を抑制できる。

【0110】

振動板１０９は、ＣＭＯＳトランジスタ７００と他のＣＭＯＳトランジスタとの間を隔てる。すなわち、振動板１０９は層間絶縁膜および素子分離として利用される。これにより、別途層間絶縁膜および素子分離を形成する必要がなく、インクジェットヘッド１の製造工程および材料費の増加を抑制できる。

【0111】

次に、図７を参照して、第２の実施の形態について説明する。なお、以下に開示する少なくとも一つの実施形態において、第１の実施形態のインクジェットヘッド１と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付す。さらに、当該構成部分については、その説明を一部または全て省略することがある。

【0112】

図７は、第２の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を示す平面図である。第２の実施形態のアクチュエータ１０２は、第１の実施形態のアクチュエータ１０２と形状が異なっている。

【0113】

第２の実施形態のアクチュエータ１０２は、矩形状に形成されている。アクチュエータ１０２の幅は、例えば１７０μｍ、長さは、例えば３４０μｍである。ノズル１０１は、アクチュエータ１０２の中央に配置される。圧力室２０１も、圧電体膜１１１の形状に対応して、矩形状に形成されている。

【0114】

第２の実施形態のアクチュエータ１０２は、第１の実施形態の円形のアクチュエータ１０２と比べて大きくなる。これにより、インクジェットヘッド１のインク吐出圧力を大きくすることができる。

【0115】

次に、図８を参照して、第３の実施の形態について説明する。図８は、第３の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を示す平面図である。第３の実施形態のアクチュエータ１０２は、第１の実施形態のアクチュエータ１０２と形状が異なっている。

【0116】

第３の実施形態のアクチュエータ１０２は、菱形に形成されている。アクチュエータ１０２の幅は、例えば１７０μｍ、長さは、例えば３４０μｍである。ノズル１０１は、アクチュエータ１０２の中央に配置される。圧力室２０１も、アクチュエータ１０２の形状に対応して、菱形に形成されている。

【0117】

第３の実施形態のアクチュエータ１０２は、第１の実施形態の円形のアクチュエータ１０２と比べて、より高密度に配置することができる。すなわち、アクチュエータ１０２を菱形に形成することで、アクチュエータ１０２を千鳥状に配置しやすくなる。

【0118】

次に、図９を参照して、第４の実施の形態について説明する。図９は、第４の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を示す断面図である。第１の実施形態のノズル１０１は振動板１０９と保護膜１１３に形成されるが、第４の実施形態のノズル１０１は保護膜１１３に形成され、振動板１０９に形成されない。

【0119】

図９に示すように、振動板１０９に開口部１１８がある。開口部１１８の直径は、例えば２６μｍである。開口部１１８の直径は、ノズル１０１の直径よりも大きい。開口部１１８の内壁は保護膜１１３によって覆われる。すなわち、ノズル１０１は、開口部１１８の内側の保護膜１１３に形成されている。

【0120】

第４の実施形態のインクジェットヘッド１によれば、ノズル１０１は保護膜１１３に形成され、振動板１０９に形成されない。これにより、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１０９に設けられたノズル１０１の一部と、保護膜１１３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防止できる。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。

【0121】

次に、図１０ないし図１３を参照して、第５の実施の形態について説明する。図１０は、第５の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を分解して示す斜視図である。第５の実施形態のノズル１０１は、第１の実施形態と異なり、アクチュエータ１０２の外に配置されている。

【0122】

圧力室２０１の円形断面の中心から離れた位置に、対応するノズル１０１の中心がある。圧力室２０１は、対応するアクチュエータ１０２およびノズル１０１を囲んでいる。

【0123】

図１１は、第５の実施形態のインクジェットヘッド１の平面図である。図１２は、図１１のＦ１２−Ｆ１２線に沿ってインクジェットヘッド１を示す断面図である。図１３は、図１１のＦ１３−Ｆ１３線に沿ってインクジェットヘッド１を示す断面図である。

【0124】

アクチュエータ１０２は、円形状に形成され、対応するノズル１０１とは異なる位置にある。アクチュエータ１０２の直径は、例えば１７０μｍである。アクチュエータ１０２の中心は圧力室２０１の円形断面の中心から離れた位置にある。なお、アクチュエータ１０２は、圧力室２０１と同軸上に配置されても良い。

【0125】

第５の実施形態のインクジェットヘッド１によれば、ノズル１０１がアクチュエータ１０２と異なる位置に配置されている。このため、アクチュエータ１０２の共有電極１０６、圧電体膜１１１、および配線電極１０８の中心に、ノズルを形成するための円形パターニングが不要になる。これにより、パターニングの不良によるインク吐出位置の精度不良を抑制できる。

【0126】

次に、図１４を参照して、第６の実施の形態について説明する。図１４は、第６の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を示す断面図である。図１４に示すように、第６の実施形態のノズル１０１は、保護膜１１３に形成され、振動板１０９に形成されない。さらに、ノズル１０１は、第５の実施形態と同様に、アクチュエータ１０２と異なる位置に配置されている。

【0127】

第６の実施形態のインクジェットヘッド１は、第４の実施形態と同様に、複数のノズル１０１間のインク液滴の着弾位置精度を向上できる。また、インクジェットヘッド１は、第５の実施形態と同様に、パターニングの不良によるインク吐出位置の精度不良を抑制できる。

【0128】

次に、図１５を参照して、第７の実施の形態について説明する。図１５は、第７の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を分解して示す斜視図である。第７の実施形態において、ノズル１０１がアクチュエータ１０２と異なる位置に配置されるとともに、アクチュエータ１０２および圧力室２０１が矩形状に形成されている。アクチュエータ１０２の幅は、例えば２５０μｍ、長さは、例えば２２０μｍである。

【0129】

第７の実施形態のインクジェットヘッド１は、第２の実施形態と同様に、インク吐出圧力を大きくすることができる。また、インクジェットヘッド１は、第５の実施形態と同様に、パターニングの不良によるインク吐出位置の精度不良を抑制できる。

【0130】

次に、図１６を参照して、第８の実施の形態について説明する。図１６は、第８の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を分解して示す斜視図である。第７の実施形態において、ノズル１０１がアクチュエータ１０２と異なる位置に配置されるとともに、アクチュエータ１０２および圧力室２０１が菱形に形成されている。アクチュエータ１０２の幅は、例えば１７０μｍ、長さは、例えば３４０μｍである。

【0131】

第８の実施形態のインクジェットヘッド１は、第３の実施形態と同様に、アクチュエータ１０２を千鳥状に配置しやすくなる。また、インクジェットヘッド１は、第５の実施形態と同様に、パターニングの不良によるインク吐出位置の精度不良を抑制できる。

【0132】

以上述べた少なくとも一つのインクジェットヘッドによれば、駆動回路が、振動板が固定される基材の取付面に設けられる。これにより、駆動回路と第１または第２の電極との間の距離を近くし、配線抵抗を小さくすることができる。したがって、駆動回路から発信した信号の減衰を低減し、インク吐出時の消費電力を低減することができる。また、基材に駆動回路を設けたとしても、記録紙のような媒体に面する保護膜を平坦に形成できる。このため、媒体とインクジェットヘッドとの間の距離を近くすることができ、インク吐出精度を保つことができる。

【0133】

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。

【符号の説明】

【0134】

１…インクジェットヘッド、１００…ノズルプレート、１０１…ノズル、１０２…アクチュエータ、１０３…駆動回路、１０４…電源・ＧＮＤ・入出力信号用パッド部、１０５…共有電極端子部、１０６…共有電極、１０７…配線電極端子部、１０８…配線電極、１０９…振動板（ＣＭＯＳパッシベーション層）、１１０…相互接続層、１１１…圧電体膜、１１２…絶縁膜、１１３…保護膜、１１４…保護膜カバーテープ、１１５…パッド部カバーテープ、１１６…撥インク膜、２００…圧力室構造体、２０１…圧力室、３００…セパレートプレート、３０１…インク供給絞り、４００…インク供給路構造体、４０１…インク供給口、４０２…インク供給路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】