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特開2023-58252液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、及び、液体吐出ヘッドの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023058252
(43)【公開日】2023-04-25
(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、及び、液体吐出ヘッドの製造方法
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20230418BHJP
B41J 2/16 20060101ALI20230418BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14 603
B41J2/14 305
B41J2/16 305
B41J2/16 517
B41J2/14 613
B41J2/16 507
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021168153
(22)【出願日】2021-10-13
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
(72)【発明者】
【氏名】黒田 隆彦
【テーマコード（参考）】
2C057
【Ｆターム（参考）】
2C057AF40
2C057AF93
2C057AG75
2C057AN01
2C057AN05
2C057AP31
2C057AP53
2C057BA04
2C057BA14
(57)【要約】
【課題】微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであっても、ダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度を得る。
【解決手段】液体流路から供給される各圧力室内の液体を、アクチュエータ基板上の電気機械変換素子を駆動して各ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、ダンパーフレーム基板６５上に成膜されたダンパー膜６６によって前記液体流路内の圧力変動を吸収するダンパー部材６０を備え、ダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度を得る。
【選択図】図１０
【解決手段】液体流路から供給される各圧力室内の液体を、アクチュエータ基板上の電気機械変換素子を駆動して各ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、ダンパーフレーム基板６５上に成膜されたダンパー膜６６によって前記液体流路内の圧力変動を吸収するダンパー部材６０を備え、ダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度を得る。
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体流路から供給される各圧力室内の液体を、アクチュエータ基板上の電気機械変換素子を駆動して各ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、
ダンパーフレーム基板上に成膜されたダンパー膜によって前記液体流路内の圧力変動を吸収するダンパー部材を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
ダンパーフレーム基板上に成膜されたダンパー膜によって前記液体流路内の圧力変動を吸収するダンパー部材を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項2】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記ダンパー膜は、互いに材料の異なる複数の層からなる積層膜であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記ダンパー膜は、互いに材料の異なる複数の層からなる積層膜であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項3】
請求項２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記複数の層は、圧縮応力が生じる層と引っ張り応力が生じる層とを含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記複数の層は、圧縮応力が生じる層と引っ張り応力が生じる層とを含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記ダンパー膜の応力は、圧縮応力であれば５０［ＭＰａ］以下であり、引っ張り応力であれば１５０［ＭＰａ］以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記ダンパー膜の応力は、圧縮応力であれば５０［ＭＰａ］以下であり、引っ張り応力であれば１５０［ＭＰａ］以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記ダンパー膜は、無機材料で形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記ダンパー膜は、無機材料で形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを含むことを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項7】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項６に記載の液体吐出ユニットを備えることを特徴とする液体を吐出する装置。
【請求項8】
液体流路から供給される各圧力室内の液体を、アクチュエータ基板上の電気機械変換素子を駆動して各ノズルから吐出するとともに、前記液体流路内の圧力変動をダンパー部材によって吸収する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
ダンパーフレーム基板上にダンパー膜を成膜して前記ダンパー部材を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
ダンパーフレーム基板上にダンパー膜を成膜して前記ダンパー部材を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項9】
請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記ダンパーフレーム基板上に形成した犠牲層の上に前記ダンパー膜を構成するダンパー膜構成層を形成した後、該犠牲層の一部を除去して前記ダンパー膜の変位空間を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
前記ダンパーフレーム基板上に形成した犠牲層の上に前記ダンパー膜を構成するダンパー膜構成層を形成した後、該犠牲層の一部を除去して前記ダンパー膜の変位空間を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項10】
請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記犠牲層の一部を除去するために前記ダンパー膜構成層に形成した空間形成用孔を、該ダンパー膜構成層の上に積層される他のダンパー膜構成層によって封止することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
前記犠牲層の一部を除去するために前記ダンパー膜構成層に形成した空間形成用孔を、該ダンパー膜構成層の上に積層される他のダンパー膜構成層によって封止することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項11】
請求項９又は１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記ダンパーフレーム基板上に前記犠牲層を形成して、該犠牲層の前記一部と他部との間に隔壁形成用孔を形成した後、前記ダンパー膜構成層を形成して該隔壁形成用孔を該ダンパー膜構成層で充填し、その後、前記犠牲層の前記一部をエッチングにより除去するものであり、
前記犠牲層は、前記ダンパー膜構成層に対するエッチングレートが高いことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
前記ダンパーフレーム基板上に前記犠牲層を形成して、該犠牲層の前記一部と他部との間に隔壁形成用孔を形成した後、前記ダンパー膜構成層を形成して該隔壁形成用孔を該ダンパー膜構成層で充填し、その後、前記犠牲層の前記一部をエッチングにより除去するものであり、
前記犠牲層は、前記ダンパー膜構成層に対するエッチングレートが高いことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記犠牲層はシリコンであり、前記ダンパー膜構成層はシリコン酸化膜であることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
前記犠牲層はシリコンであり、前記ダンパー膜構成層はシリコン酸化膜であることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項13】
請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記犠牲層はシリコン酸化膜であり、前記ダンパー膜構成層はシリコン膜又はポリシリコン膜であることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
前記犠牲層はシリコン酸化膜であり、前記ダンパー膜構成層はシリコン膜又はポリシリコン膜であることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、及び、液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、液体流路から供給される圧力室内の液体を、アクチュエータ基板上の電気機械変換素子を駆動してノズルから吐出する液体吐出ヘッドが知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、インク貯留室（液体流路）の圧力変動を吸収するダンパー板（ダンパー部材）の耐インクを向上させる目的で、ダンパー板をセラミックで形成したインクジェット式記録ヘッド（液体吐出ヘッド）が開示されている。この記録ヘッドでは、打ち抜き法を用いて所望のパターンが形成されたセラミック材料（グリーンシート）からなるダンパー板を、セラミック材料（グリーンシート）からなるダンパー室形成板（ダンパーフレーム基板）に重ねた後に焼成することによって、ダンパー板がダンパー室形成板に接合されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、従来の液体吐出ヘッドは、微細な構造では、ダンパー部材の機能を十分に発揮できず、クロストークによる液体吐出精度の低下という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決するために、本発明は、液体流路から供給される各圧力室内の液体を、アクチュエータ基板上の電気機械変換素子を駆動して各ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、ダンパーフレーム基板上に成膜されたダンパー膜によって前記液体流路内の圧力変動を吸収するダンパー部材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであっても、ダンパー部材が十分に機能を発揮できるので、クロストークによる液体吐出精度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態における液体吐出ヘッドの外観斜視説明図。
【図2】同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図。
【図3】同液体吐出ヘッドの断面斜視説明図。
【図4】同液体吐出ヘッドのフレーム部材を除いた分解斜視説明図。
【図5】同液体吐出ヘッドの流路部分の断面斜視説明図。
【図6】同液体吐出ヘッドの流路部分の拡大断面斜視説明図。
【図7】同液体吐出ヘッドの流路部分の平面説明図。
【図8】同液体吐出ヘッドのダンパー部材を示す斜視図。
【図16】実施形態のヘッドモジュールの分解斜視説明図。
【図17】実施形態のヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図。
【図18】実施形態における印刷装置の概略説明図。
【図19】印刷装置のヘッドユニットの一例の平面説明図。
【図20】印刷装置の一例の要部平面説明図。
【図21】印刷装置の一例の要部側面説明図。
【図22】液体吐出ユニットの一例の要部平面説明図。
【図23】液体吐出ユニットの一例の正面説明図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を、液体を吐出する装置に設けられる液体吐出ヘッドに適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。
図２は、同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である。
図３は、同液体吐出ヘッドの断面斜視説明図である。
図４は、同液体吐出ヘッドのフレーム部材を除いた分解斜視説明図である。
図５は、同液体吐出ヘッドの流路部分の断面斜視説明図である。
図６は、同液体吐出ヘッドの流路部分の拡大断面斜視説明図である。
図７は、同液体吐出ヘッドの流路部分の平面説明図である。
図１は、本実施形態における液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。
図２は、同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である。
図３は、同液体吐出ヘッドの断面斜視説明図である。
図４は、同液体吐出ヘッドのフレーム部材を除いた分解斜視説明図である。
図５は、同液体吐出ヘッドの流路部分の断面斜視説明図である。
図６は、同液体吐出ヘッドの流路部分の拡大断面斜視説明図である。
図７は、同液体吐出ヘッドの流路部分の平面説明図である。
【0009】
本実施形態の液体吐出ヘッド１は、ノズル板１０と、流路板（個別流路部材）２０と、振動板部材３０と、共通流路部材５０と、ダンパー部材６０と、フレーム部材８０と、駆動回路１０２を実装した基板（フレキシブル配線基板）１０１とを備えている。ノズル板１０を構成するノズル基板、個別流路部材２０及び振動板部材３０を構成するアクチュエータ基板、共通流路部材５０を構成するサブフレーム基板、及び、ダンパー部材６０を構成するダンパー基板は、いずれも単結晶Ｓｉウェハを基板材料とし、ＭＥＭＳや半導体デバイスの微細加工技術によって、Ｓｉウェハ上に複数のチップ（液体吐出ヘッド）を同時に作製し、チップ化後の各基板を接合して、液体吐出ヘッドとなる。
【0010】
ノズル板１０には、液体を吐出する複数のノズル１１が設けられている。複数のノズル１１は、二次元状にマトリクス配置され、図７に示すように、第１方向Ｆ、第２方向Ｓ及び第３方向Ｔの三方向に並んで配置されている。
【0011】
個別流路部材２０は、複数のノズル１１に各々連通する複数の圧力室（個別液室）２１と、複数の圧力室２１に各々通じる複数の個別供給流路２２と、複数の圧力室２１に各々通じる複数の個別回収流路２３とを形成している。１つの圧力室２１とこれに通じる個別供給流路２２及び個別回収流路２３とを併せて個別流路２５と称する。
【0012】
振動板部材３０は、圧力室２１の変形可能な壁面である振動板３１を形成し、振動板３１には圧電素子４０が一体に設けられている。また、振動板部材３０には、個別供給流路２２に通じる供給側開口３２と、個別回収流路２３に通じる回収側開口３３とが形成されている。圧電素子４０は、電気機械変換素子であり、振動板３１を変形させて圧力室２１内の液体を加圧する圧力発生手段である。
【0013】
なお、個別流路部材２０と振動板部材３０とは、部材として別部材であることに限定さるものではない。例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を使用して個別流路部材２０及び振動板部材３０を同一部材で一体に形成することができる。つまり、シリコン基板上に、シリコン酸化膜、シリコン層、シリコン酸化膜の順に成膜されたＳＯＩ基板を使用し、シリコン基板を個別流路部材２０とし、シリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜とで振動板３１を形成することができる。この構成では、ＳＯＩ基板のシリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜の層構成が振動板部材３０となる。このように、振動板部材３０は個別流路部材２０の表面に成膜された材料で構成されるものを含む。
【0014】
共通流路部材５０は、２以上の個別供給流路２２に通じる複数の共通供給流路支流５２と、２以上の個別回収流路２３に通じる複数の共通回収流路支流５３とを、ノズル１１の第２方向Ｓに交互に隣接して形成している。
【0015】
共通流路部材５０には、個別供給流路２２の供給側開口３２と共通供給流路支流５２を通じる供給口５４となる貫通孔と、個別回収流路２３の回収側開口３３と共通回収流路支流５３を通じる回収口５５となる貫通孔とが形成されている。
【0016】
また、共通流路部材５０は、複数の共通供給流路支流５２に通じる１又は複数の共通供給流路本流５６と、複数の共通回収流路支流５３に通じる１又は複数の共通回収流路本流５７とを形成している。
【0017】
ダンパー部材６０は、共通供給流路支流５２の供給口５４と対面する（対向する）供給側ダンパー６２と、共通回収流路支流５３の回収口５５と対面する（対向する）回収側ダンパー６３とを有している。
【0018】
ここで、共通供給流路支流５２及び共通回収流路支流５３は、同じ部材である共通流路部材５０に交互に並べて配列された溝部を、ダンパー部材６０の供給側ダンパー６２又は回収側ダンパー６３で封止することで構成している。なお、ダンパー部材６０のダンパー材料としては、有機溶剤に強い金属薄膜又は無機薄膜を用いることが好ましい。ダンパー部材６０の供給側ダンパー６２、回収側ダンパー６３の部分の厚みは１０μｍ以下が好ましい。
【0019】
本実施形態の液体吐出ヘッド１には、ノズル１１からの液体吐出時に生じる液体流路（例えば個別供給流路２２）の圧力変動が他のノズル１１からの液体吐出に与える影響（例えばクロストーク）を抑制するダンパー部材６０が設けられている。ダンパー部材６０が適切にダンパー機能を発揮することで、液体吐出時の振動（圧力変動）が液体を介して伝播して、隣接するノズルの液体吐出に影響するというクロストークを抑制でき、各ノズル１１の液体吐出精度を安定させることができる。
【0020】
一般的なダンパー部材は、ダンパー板の変位を可能とするための変位空間（空隙）が形成されたダンパーフレーム基板にダンパー板を重ね合わせ、両者を接着剤により接合して構成される。しかしながら、接着剤を用いた接合方法では、ダンパー板とダンパーフレーム基板との位置合わせ精度のばらつきや、変位空間への接着剤のはみ出し量のばらつきが避けられず、ダンパー機能のばらつきが大きく、液体吐出精度のばらつきが生じる。
【0021】
一方、セラミックで形成されるダンパー板及びダンパーフレーム基板を焼結により接合する従来の液体吐出ヘッドによれば、接着剤を用いない接合方法であるため、変位空間（空隙）への接着剤のはみ出し量のばらつきが発生しない。しかしながら、ダンパーフレーム基板に対し、これと別部材であるダンパー板を重ね合わせる必要があるため、ダンパー板の薄層化が困難である。そのため、近年の微細化が進んでいる液体吐出ヘッドにおいて要求されるダンパー機能を実現することが難しく、各ノズルの高い液体吐出精度を得ることが難しい。
【0022】
そこで、本実施形態におけるダンパー部材６０は、ダンパーフレーム基板上にダンパー膜を成膜した構成となっている。この構成においては、半導体製造プロセスの成膜技術等を用いることで、薄いダンパー膜をダンパーフレーム基板上に高い精度で成膜することが可能である。よって、本実施形態の液体吐出ヘッド１は、微細化が進んでいる液体吐出ヘッドに要求されるダンパー機能を実現可能なダンパー部材６０を備えることができる。したがって、本実施形態によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッド１において、ダンパー部材６０が適切にダンパー機能を発揮し、液体吐出精度を安定化させることができる。
【0023】
図８は、本実施形態におけるダンパー部材６０を示す斜視図である。
図９は、図８に示す破線部分を拡大した平面図である。
図１０は、図９における符号Ａで示す箇所の断面図である。
図１１は、図９における符号Ｂで示す箇所の断面図である。
図９は、図８に示す破線部分を拡大した平面図である。
図１０は、図９における符号Ａで示す箇所の断面図である。
図１１は、図９における符号Ｂで示す箇所の断面図である。
【0024】
なお、実際には、複数のチップ（液体吐出ヘッド１）に対応する複数のダンパー部材６０をＳｉウェハ上に作成するが、ここでは、１つの液体吐出ヘッド１に対応する１つのダンパー部材６０について説明する。
【0025】
図８に示すように、ダンパー部材６０は矩形板状の部材であり、ダンパー部材６０には、その長辺に沿って、共通流路部材５０の共通供給流路本流５６と共通回収流路本流５７とに連通する貫通孔６１Ａ，６１Ｂが形成されており、これらの貫通孔６１Ａ，６１Ｂに挟まれた領域に、ダンパー膜である供給側ダンパー６２及び回収側ダンパー６３が形成されている。
【0026】
ダンパー部材６０の供給側ダンパー６２及び回収側ダンパー６３は、図８及び図９に示すように、ダンパーフレーム基板６５に形成される凹部（空隙）６４とその凹部を覆うダンパー膜６６とから構成される。凹部（空隙）６４は、ダンパー膜６６の変位を可能とするための変位空間である。供給側ダンパー６２及び回収側ダンパー６３の空隙６４は、空隙隔壁によって互いに仕切られている。
【0027】
ダンパー部材６０は、ダンパー膜６６を構成する複数の層（ダンパー構成膜）のうちの一部のダンパー構成膜をダンパーフレーム基板６５上に成膜した後、当該一部のダンパー構成膜に空間形成用孔である空隙形成孔６４ｂを形成する。そして、犠牲層除去法により、空隙形成孔６４ｂを介して、当該一部のダンパー構成膜及び空隙隔壁６７に囲まれたダンパーフレーム基板６５の部分を除去し、除去した空間が空隙６４となる。空隙６４の形成後、空隙形成孔６４ｂを封止するために、残りのダンパー構成膜を成膜する。
【0028】
残りのダンパー構成膜での封止（成膜）は真空中で行うため、後で空隙６４を大気解放する必要がある。そのため、空隙６４の形成とともに、空隙６４に連通した大気連通部６８を形成し、ダイシングでチップ化するときに、チップ端部で大気連通部６８が露出し、空隙６４が大気解放されるようにしている。
【0029】
次に、本実施形態におけるダンパー部材６０の製造工程の一例について説明する。
図１２（ａ）～（ｅ）は、ダンパー部材６０の各製造工程における図９の符号Ａで示す箇所の断面図である。
図１３（ａ）～（ｅ）は、ダンパー部材６０の各製造工程における図９の符号Ｂで示す箇所の断面図である。
まず、ダンパー部材６０を構成するダンパーフレーム基板６５として、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すＳＯＩウェハを準備する。このＳＯＩウェハは、例えば、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板（例えば板厚４００［μｍ］）６５の上に、ＢＯＸ層６５ａとして厚さ０．３［μｍ］の熱酸化膜が形成され、その上にシリコン単結晶膜として厚さ１０［μｍ］の活性層６５ｂが形成されたものである。
図１２（ａ）～（ｅ）は、ダンパー部材６０の各製造工程における図９の符号Ａで示す箇所の断面図である。
図１３（ａ）～（ｅ）は、ダンパー部材６０の各製造工程における図９の符号Ｂで示す箇所の断面図である。
まず、ダンパー部材６０を構成するダンパーフレーム基板６５として、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すＳＯＩウェハを準備する。このＳＯＩウェハは、例えば、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板（例えば板厚４００［μｍ］）６５の上に、ＢＯＸ層６５ａとして厚さ０．３［μｍ］の熱酸化膜が形成され、その上にシリコン単結晶膜として厚さ１０［μｍ］の活性層６５ｂが形成されたものである。
【0030】
活性層６５ｂには、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、後の犠牲層除去法による空隙作成工程におけるエッチングのバリア層を充填するための隔壁形成用孔としてのバリア層充填溝６５ｃを形成する。このバリア層充填溝６５ｃは、例えば、一般的なリソエッチ法によって形成することができる。
【0031】
ダンパーフレーム基板６５上の活性層６５ｂにバリア層充填溝６５ｃを形成したら、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示すように、バリア層となるダンパー構成膜のうちの１層目であるシリコン酸化膜６６ａを熱酸化法で成膜する。このシリコン酸化膜６６ａは、バリア層充填溝６５ｃ内に充填されることで、バリア層となる。
【0032】
ダンパー構成膜の１層目であるシリコン酸化膜６６ａでバリア層充填溝６５ｃを埋めるためには、例えば、以下の式（１）に示す条件を満たす必要がある。なお、式（１）において、「Ｗ」は、バリア層充填溝６５ｃの溝幅であり、「Ｔ」は、シリコン酸化膜６６ａの膜厚である。例えば、シリコン酸化膜６６ａの膜厚Ｔを０．９［μｍ］とする場合、バリア層充填溝６５ｃは、約１［μｍ］の溝幅Ｗを必要とする。
Ｗ ≧ ０．５６×２Ｔ ・・・（１）
Ｗ ≧ ０．５６×２Ｔ ・・・（１）
【0033】
バリア層充填溝６５ｃに充填されるシリコン酸化膜６６ａは、後述するように、空隙６４を区画する空隙隔壁６４ａとなる。この空隙隔壁６４ａの強度を確保する必要がある場合には、バリア層充填溝６５ｃを並列に複数形成し、並列する複数の空隙隔壁６４ａによって空隙６４を区画するように構成してもよい。
【0034】
ここで、成膜されたシリコン酸化膜６６ａには圧縮応力が作用するため、このまま空隙６４を形成すると、シリコン酸化膜６６ａが座屈してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、シリコン酸化膜６６ａの座屈を抑制するために、シリコン酸化膜６６ａの上に、引っ張り応力が作用する膜として、例えばシリコン窒化膜６６ｂを形成する。これにより、空隙６４を覆うダンパー膜６６の応力バランスをとることができ、座屈やシワの発生を抑制することができる。
【0035】
このとき、ダンパー膜６６の全体応力は、圧縮応力であれば５０［ＭＰａ］以下であり、引っ張り応力であれば１５０［ＭＰａ］以下であるのが好ましい。この範囲であれば、必要なダンパー機能を確保でき、かつ、応力によるダンパー膜６６の破損を抑制できる。
【0036】
また、ダンパー膜６６は、無機材料で形成するのが好ましい。無機材料を採用することで、樹脂材料を採用する場合のような工法の熱履歴の制約がなく、選択できる工法の自由度が高い。
【0037】
続いて、空隙６４を形成するために、図１２（ｃ）及び図１３（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜６６ａ及びシリコン窒化膜６６ｂに、空隙形成孔６４ｂを一般的なリソエッチ法で形成する。その後、シリコン単結晶膜である活性層６５ｂをエッチングできる方法、例えばＳＦ６ガスのドライエッチ法による犠牲層除去法により、空隙形成孔６４ｂを介して、空隙６４となる部分の活性層６５ｂを除去し、変位空間としての空隙６４を形成する。
【0038】
次に、空隙形成孔６４ｂを封止するために、図１２（ｄ）及び図１３（ｄ）に示すように、ダンパー膜６６を構成する３層のうちの残りの１層のダンパー構成膜として、例えばシリコン酸化膜６６ｃを、ＣＶＤ法等により成膜する。これにより、３層の積層膜であるダンパー膜６６が成膜される。
【0039】
本実施形態のダンパー膜６６は、上述したように、ダンパー機能としての膜剛性の確保、座屈回避、バリア層充填溝６５ｃへの充填による空隙隔壁６４ａの形成、空隙形成孔６４ｂの封止という複数の役割を果たすために、積層構成を採用している。本実施形態では、ダンパー膜６６が、シリコン酸化膜（シリコン熱酸化膜）６６ａ、シリコン窒化膜６６ｂ、シリコン酸化膜６６ｃの３層構成としたが、これに限られない。ダンパー膜６６は、上述した複数の役割のうちの少なくとも１つの役割を果たすことのできる材料であれば、別の材料であってもよく、また層数も２層以下でも４層以上でもよい。
【0040】
また、次に、図１２（ｅ）及び図１３（ｅ）に示すように、一般的なリソエッチ法によって、液体供給用の貫通孔６１Ａ，６１Ｂを形成する。その後、液体に触れる箇所に液体耐性膜６９として、例えば厚さ５０［ｎｍ］程度のＴａＳｉＯ膜を、ＡＬＤ法等により成膜する。
【0041】
最後に、ダンパー部材６０をチップ化するためにステルスダイシングを実施する。チップ化前までは、空隙６４が真空下で成膜され、密閉されているため、大気圧に対して負圧になっており、空隙６４を覆っているダンパー膜６６（６６ａ，６６ｂ，６６ｃ）は空隙６４側に撓んでいる。しかしながら、この撓みは、チップ化と同時に大気連通部６８を介して空隙６４が大気解放されるため、解消される。
【0042】
以上、本実施形態では、ダンパー部材６０の作成において、接着剤による接合工程が無いため、空隙６４への接着剤のはみ出し量のばらつきによるダンパー機能のばらつきが生じず、液体吐出精度のばらつきが抑制される。また、本実施形態のダンパー部材６０は、上述したように、半導体製造プロセス等における微細加工技術によって作製されるため、今後もさらなる高密度化、高精度化が進む液体吐出ヘッド１に対応することができる。したがって、高精度で信頼性の高いダンパー部材６０を提供でき、高精度で信頼性の高い液体吐出ヘッド１を実現できる。
【0043】
加えて、従来のダンパー部材のように、ダンパー板とダンパーフレーム基板という別々の部材を接合して作製するのではなく、Ｓｉウェハ上でダンパー膜６６とダンパーフレーム基板６５とからなるダンパー部材６０を一体形成するので、製造コストの低減や歩留まり改善効果も得ることができる。
【0044】
〔変形例１〕
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１のダンパー部材６０の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図１４は、本変形例１のダンパー部材６０について、図９における符号Ａで示す箇所に相当する箇所の断面図である。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１のダンパー部材６０の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図１４は、本変形例１のダンパー部材６０について、図９における符号Ａで示す箇所に相当する箇所の断面図である。
【0045】
本変形例１は、上述した実施形態のダンパー部材６０に比べて、材料コストを低減するものである。具体的には、上述した実施形態のダンパー部材６０はＳＯＩウェハからなるダンパーフレーム基板６５を用いて作製するが、本変形例１においては、ウェハコストがＳＯＩウェハよりも大幅に安価（例えば約１／１０程度）なシリコンウェハからなるダンパーフレーム基板６５を用いて作製する。
【0046】
上述した実施形態では、空隙６４を形成するエッチング（犠牲層除去法）の際、除去される空隙６４の深さは、ＳＯＩウェハが有する活性層６５ｂの厚さで決まる。すなわち、エッチングによって活性層６５ｂがエッチングされてＢＯＸ層６５ａが露出しても、エッチングの選択比（エッチングレート）が非常に大きいため、ＢＯＸ層６５ａでエッチングは停止する結果、空隙６４の深さは活性層６５ｂの厚さのみによって実質的に決まる。
【0047】
これに対し、本変形例１では、シリコンウェハの表面部分（シリコン部分）をエッチング（犠牲層除去法）で除去することで空隙６４を形成することになる。そのため、上述した実施形態のＢＯＸ層６５ａのようなエッチングを停止させるバリア層（エッチングストップ層）が存在しないので、除去される空隙６４の深さは、図１４に示すように、上述した実施形態に比べてばらつきが大きくなる。特に、空隙６４の深さが空隙隔壁６４ａの高さよりも大きくならないように注意が必要である。
【0048】
本変形例１においては、エッチング条件を適切に選択することで、空隙６４の深さについて、所望のダンパー機能が得られる空隙６４の深さ公差許容値を設計上のばらつき範囲内に制御することが可能である。したがって、本変形例１によれば、材料コストを抑えて製造コストを低減しつつも、十分なダンパー機能を発揮するダンパー部材６０を得ることができる。
【0049】
〔変形例２〕
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１のダンパー部材６０の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図１５は、本変形例２のダンパー部材６０について、図９における符号Ａで示す箇所に相当する箇所の断面図である。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッド１のダンパー部材６０の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図１５は、本変形例２のダンパー部材６０について、図９における符号Ａで示す箇所に相当する箇所の断面図である。
【0050】
本変形例２も、上述した変形例１と同様、上述した実施形態のダンパー部材６０に比べて材料コストを低減するため、シリコンウェハからなるダンパーフレーム基板６５を用いてダンパー部材６０を作製する。ただし、本変形例２では、シリコンウェハ上に、犠牲層及び空隙隔壁６７となる層として、例えばシリコン酸化膜６５ｄを成膜する。そして、このシリコン酸化膜６５ｄにバリア層充填溝６５ｃを形成した後、バリア層となるダンパー構成膜のうちの１層目の層を成膜する。
【0051】
このとき、ダンパー構成膜のうちの１層目の層としては、犠牲層となるシリコン酸化膜６５ｄに対する選択比が高い例えばポリシリコン膜６６ａ'を成膜する。その後の工程は、上述した実施形態と同様であるが、犠牲層除去法ではＨＦベーパー処理を用いてシリコン酸化膜６５ｄを除去する。
【0052】
本変形例２においても、材料コストを抑えて製造コストを低減しつつも、十分なダンパー機能を発揮するダンパー部材６０を得ることができる。
【0053】
次に、本実施形態の液体吐出ヘッド１を備えるヘッドモジュールの一例について、図１６及び図１７を参照して説明する。
図１６は、本実施形態のヘッドモジュールの分解斜視説明図である。
図１７は、本実施形態のヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図である。
図１６は、本実施形態のヘッドモジュールの分解斜視説明図である。
図１７は、本実施形態のヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図である。
【0054】
ヘッドモジュール１００は、液体を吐出する液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１と、複数のヘッド１を保持するベース部材１０３と、複数のヘッド１のノズルカバー１５となるカバー部材１１３とを備えている。また、ヘッドモジュール１００は、放熱部材１０４と、複数のヘッド１に対して液体を供給する流路を形成しているマニホールド１０５と、フレキシブル配線部材１０１と接続するプリント基板（ＰＣＢ）１０６と、モジュールケース１０７とを備えている。
【0055】
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について、図１８及び図１９を参照して説明する。
図１８は、本実施形態における液体を吐出する装置としてのインクジェット記録装置である印刷装置の概略説明図である。
図１９は、本実施形態の印刷装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。
図１８は、本実施形態における液体を吐出する装置としてのインクジェット記録装置である印刷装置の概略説明図である。
図１９は、本実施形態の印刷装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。
【0056】
この液体を吐出する装置である印刷装置５００は、連続体５１０を搬入する搬入手段５０１と、搬入手段５０１から搬入された連続体５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３と、連続体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５０５と、連続体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続体５１０を搬出する搬出手段５０９などを備えている。
【0057】
連続体５１０は搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、搬出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。この連続体５１０は、印刷手段５０５において、搬送ガイド部材５５９上をヘッドユニット５５０に対向して搬送され、ヘッドユニット５５０から吐出される液体によって画像が印刷される。
【0058】
本実施形態の印刷装置５００では、ヘッドユニット５５０に、上述した本実施形態に係る２つのヘッドモジュール１００Ａ，１００Ｂを共通ベース部材５５２に備えている。
【0059】
そして、ヘッドモジュール１００Ａ，１００Ｂの搬送方向と直交する方向におけるヘッド１の並び方向をヘッド配列方向とするとき、ヘッドモジュール１００Ａのヘッド列１Ａ１，１Ａ２で同じ色の液体を吐出する。同様に、ヘッドモジュール１００Ａのヘッド列１Ｂ１、１Ｂ２を組とし、ヘッドモジュール１００Ｂのヘッド列１Ｃ１、１Ｃ２を組とし、ヘッド列１Ｄ１、１Ｄ２を組として、それぞれ所要の色の液体を吐出する。
【0060】
次に、本発明に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の他の例について、図２０及び図２１を参照して説明する。
図２０は、本例の印刷装置の要部平面説明図である。
図２１は、本例の印刷装置の要部側面説明図である。
図２０は、本例の印刷装置の要部平面説明図である。
図２１は、本例の印刷装置の要部側面説明図である。
【0061】
本例の印刷装置５００は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
【0062】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッドであるヘッド１及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０のヘッド１は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド１は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。液体吐出ヘッド１は、液体循環装置と接続されて、所要の色の液体が循環供給される。
【0063】
この印刷装置５００は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着してヘッド１に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【0064】
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド１の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。維持回復機構４２０は、例えばヘッド１のノズル面をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。また、主走査移動機構４９３、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
【0065】
このように構成した印刷装置５００においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じてヘッド１を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。
【0066】
【0067】
この液体吐出ユニット４４０は、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、ヘッド１で構成されている。
【0068】
なお、この液体吐出ユニット４４０の例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０を更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
【0069】
【0070】
この液体吐出ユニット４４０は、流路部品４４４が取付けられたヘッド１と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
【0071】
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド１と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【0072】
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
【0073】
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
【0074】
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構、液体循環装置の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【0075】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【0076】
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【0077】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【0078】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【0079】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【0080】
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。
【0081】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものとする。
【0082】
なお、ここでは、「液体吐出ユニット」について、液体吐出ヘッドとの組み合わせで説明しているが、「液体吐出ユニット」には上述した液体吐出ヘッドを含むヘッドモジュールやヘッドユニットと上述したような機能部品、機構が一体化したものも含まれる。
【0083】
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、ヘッドモジュール、ヘッドユニットなどを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【0084】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【0085】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【0086】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【0087】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【0088】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【0089】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【0090】
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【0091】
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【0092】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、液体流路（例えば個別供給流路２２）から供給される各圧力室２１内の液体（例えばインク）を、アクチュエータ基板（例えば個別流路部材２０及び振動板部材３０）上の電気機械変換素子（例えば圧電素子４０）を駆動して各ノズル１１から吐出する液体吐出ヘッド１であって、ダンパーフレーム基板６５上に成膜されたダンパー膜６６によって前記液体流路内の圧力変動を吸収するダンパー部材６０を備えることを特徴とするものである。
一般的なダンパー部材は、ダンパー板の変位を可能とするための変位空間（例えば空隙６４）が形成されたダンパーフレーム基板にダンパー板を重ね合わせ、両者を接着剤により接合して構成される。
しかしながら、接着剤を用いた接合方法では、ダンパー板とダンパーフレーム基板との位置合わせ精度のばらつきや、変位空間への接着剤のはみ出し量のばらつきが避けられず、ダンパー機能のばらつきが大きく、液体吐出精度のばらつきが生じる。
一方、セラミック材料（グリーンシート）同士のダンパー板及びダンパーフレーム基板を焼結により互いに接合する従来の液体吐出ヘッドによれば、接着剤を用いない接合方法であるため、変位空間への接着剤のはみ出し量のばらつきが発生しない。しかしながら、ダンパーフレーム基板に対し、これと別部材であるダンパー板を重ね合わせる必要があるため、その重ね合わせ作業時に必要となる剛性確保などの観点から、ダンパー板に相応の厚みを持たせる必要があり、ダンパー板の薄層化が困難である。近年の微細化が進んでいる液体吐出ヘッドにおいて十分なダンパー機能を実現するためには、より薄いダンパー板が必要とされるため、従来の液体吐出ヘッドでは、微細化時に要求されるダンパー機能を実現することが難しく、各ノズルの高い液体吐出精度を得ることが難しい。
本態様においては、ダンパー部材が、ダンパーフレーム基板上にダンパー膜を成膜した構成となっている。この構成においては、半導体製造プロセスの成膜技術等を用いることで、薄いダンパー膜をダンパーフレーム基板上に高い精度で成膜することが可能である。よって、本態様の液体吐出ヘッドは、微細化が進んでいる液体吐出ヘッドに要求されるダンパー機能を実現可能なダンパー部材を備えることができる。したがって、本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであっても、ダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度を得ることができる。
［第１態様］
第１態様は、液体流路（例えば個別供給流路２２）から供給される各圧力室２１内の液体（例えばインク）を、アクチュエータ基板（例えば個別流路部材２０及び振動板部材３０）上の電気機械変換素子（例えば圧電素子４０）を駆動して各ノズル１１から吐出する液体吐出ヘッド１であって、ダンパーフレーム基板６５上に成膜されたダンパー膜６６によって前記液体流路内の圧力変動を吸収するダンパー部材６０を備えることを特徴とするものである。
一般的なダンパー部材は、ダンパー板の変位を可能とするための変位空間（例えば空隙６４）が形成されたダンパーフレーム基板にダンパー板を重ね合わせ、両者を接着剤により接合して構成される。
しかしながら、接着剤を用いた接合方法では、ダンパー板とダンパーフレーム基板との位置合わせ精度のばらつきや、変位空間への接着剤のはみ出し量のばらつきが避けられず、ダンパー機能のばらつきが大きく、液体吐出精度のばらつきが生じる。
一方、セラミック材料（グリーンシート）同士のダンパー板及びダンパーフレーム基板を焼結により互いに接合する従来の液体吐出ヘッドによれば、接着剤を用いない接合方法であるため、変位空間への接着剤のはみ出し量のばらつきが発生しない。しかしながら、ダンパーフレーム基板に対し、これと別部材であるダンパー板を重ね合わせる必要があるため、その重ね合わせ作業時に必要となる剛性確保などの観点から、ダンパー板に相応の厚みを持たせる必要があり、ダンパー板の薄層化が困難である。近年の微細化が進んでいる液体吐出ヘッドにおいて十分なダンパー機能を実現するためには、より薄いダンパー板が必要とされるため、従来の液体吐出ヘッドでは、微細化時に要求されるダンパー機能を実現することが難しく、各ノズルの高い液体吐出精度を得ることが難しい。
本態様においては、ダンパー部材が、ダンパーフレーム基板上にダンパー膜を成膜した構成となっている。この構成においては、半導体製造プロセスの成膜技術等を用いることで、薄いダンパー膜をダンパーフレーム基板上に高い精度で成膜することが可能である。よって、本態様の液体吐出ヘッドは、微細化が進んでいる液体吐出ヘッドに要求されるダンパー機能を実現可能なダンパー部材を備えることができる。したがって、本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであっても、ダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度を得ることができる。
【0093】
［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記ダンパー膜は、互いに材料の異なる複数の層６６ａ～６６ｃからなる積層膜であることを特徴とするものである。
これによれば、ダンパー膜６６の応力制御、ダンパー膜６６の剛性制御が容易になる。
第２態様は、第１態様において、前記ダンパー膜は、互いに材料の異なる複数の層６６ａ～６６ｃからなる積層膜であることを特徴とするものである。
これによれば、ダンパー膜６６の応力制御、ダンパー膜６６の剛性制御が容易になる。
【0094】
［第３態様］
第３態様は、第２態様において、前記複数の層は、圧縮応力が生じる層（例えばシリコン酸化膜６６ａ，６６ｃ）と引っ張り応力が生じる層（例えばシリコン窒化膜６６ｂ）とを含むことを特徴とするものである。
ダンパー膜６６に大きな圧縮応力が作用する場合、ダンパー板の変位を可能とするための変位空間（例えば空隙６４）を形成した後にダンパー膜６６が座屈して破損したりシワが発生したりする。一方、ダンパー膜６６に大きな引っ張り応力が作用する場合、ダンパー膜６６に過剰な張力が生じてダンパー膜６６が破損する。本態様によれば、ダンパー膜６６に作用する応力を適切な範囲に制御（応力制御）が容易である。
第３態様は、第２態様において、前記複数の層は、圧縮応力が生じる層（例えばシリコン酸化膜６６ａ，６６ｃ）と引っ張り応力が生じる層（例えばシリコン窒化膜６６ｂ）とを含むことを特徴とするものである。
ダンパー膜６６に大きな圧縮応力が作用する場合、ダンパー板の変位を可能とするための変位空間（例えば空隙６４）を形成した後にダンパー膜６６が座屈して破損したりシワが発生したりする。一方、ダンパー膜６６に大きな引っ張り応力が作用する場合、ダンパー膜６６に過剰な張力が生じてダンパー膜６６が破損する。本態様によれば、ダンパー膜６６に作用する応力を適切な範囲に制御（応力制御）が容易である。
【0095】
［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記ダンパー膜の応力は、圧縮応力であれば５０［ＭＰａ］以下であり、引っ張り応力であれば１５０［ＭＰａ］以下であることを特徴とするものである。
このような応力範囲であれば、必要なダンパー機能を確保でき、かつ、応力によるダンパー膜６６の破損を抑制できる。
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記ダンパー膜の応力は、圧縮応力であれば５０［ＭＰａ］以下であり、引っ張り応力であれば１５０［ＭＰａ］以下であることを特徴とするものである。
このような応力範囲であれば、必要なダンパー機能を確保でき、かつ、応力によるダンパー膜６６の破損を抑制できる。
【0096】
［第５態様］
第５態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記ダンパー膜は、無機材料で形成されていることを特徴とするものである。
これによれば、ダンパー膜として樹脂材料を採用する場合のような工法の熱履歴の制約がないので、選択できる工法の自由度が高い。
第５態様は、第１乃至第４態様のいずれかにおいて、前記ダンパー膜は、無機材料で形成されていることを特徴とするものである。
これによれば、ダンパー膜として樹脂材料を採用する場合のような工法の熱履歴の制約がないので、選択できる工法の自由度が高い。
【0097】
［第６態様］
第６態様は、液体吐出ユニットであって、第１乃至第５態様のいずれかの液体吐出ヘッドを含むことを特徴とするものである。
本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであってもダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度が得られる液体吐出ユニットを提供することができる。
第６態様は、液体吐出ユニットであって、第１乃至第５態様のいずれかの液体吐出ヘッドを含むことを特徴とするものである。
本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであってもダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度が得られる液体吐出ユニットを提供することができる。
【0098】
［第７態様］
第７態様は、液体を吐出する装置であって、第１乃至第５態様のいずれかの液体吐出ヘッド、又は、第６態様の液体吐出ユニットを備えることを特徴とするものである。
本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであってもダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度が得られる液体を吐出する装置を提供することができる。
第７態様は、液体を吐出する装置であって、第１乃至第５態様のいずれかの液体吐出ヘッド、又は、第６態様の液体吐出ユニットを備えることを特徴とするものである。
本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであってもダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度が得られる液体を吐出する装置を提供することができる。
【0099】
［第８態様］
第８態様は、液体流路（例えば個別供給流路２２）から供給される各圧力室２１内の液体（例えばインク）を、アクチュエータ基板（例えば個別流路部材２０及び振動板部材３０）上の電気機械変換素子（例えば圧電素子４０）を駆動して各ノズル１１から吐出するとともに、前記液体流路内の圧力変動をダンパー部材６０によって吸収する液体吐出ヘッド１の製造方法であって、ダンパーフレーム基板６５上にダンパー膜６６を成膜して前記ダンパー部材６０を形成することを特徴とするものである。
本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであっても、ダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度が得られる液体吐出ヘッドを提供することができる。
第８態様は、液体流路（例えば個別供給流路２２）から供給される各圧力室２１内の液体（例えばインク）を、アクチュエータ基板（例えば個別流路部材２０及び振動板部材３０）上の電気機械変換素子（例えば圧電素子４０）を駆動して各ノズル１１から吐出するとともに、前記液体流路内の圧力変動をダンパー部材６０によって吸収する液体吐出ヘッド１の製造方法であって、ダンパーフレーム基板６５上にダンパー膜６６を成膜して前記ダンパー部材６０を形成することを特徴とするものである。
本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであっても、ダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度が得られる液体吐出ヘッドを提供することができる。
【0100】
［第９態様］
第９態様は、第８態様において、前記ダンパーフレーム基板上に形成した犠牲層（例えば活性層６５ｂ）の上に前記ダンパー膜を構成するダンパー膜構成層（例えばシリコン酸化膜６６ａ）を形成した後、該犠牲層の一部を除去して前記ダンパー膜の変位空間（例えば空隙６４）を形成することを特徴とするものである。
本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであっても、ダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度が得られる液体吐出ヘッドを提供することができる。
第９態様は、第８態様において、前記ダンパーフレーム基板上に形成した犠牲層（例えば活性層６５ｂ）の上に前記ダンパー膜を構成するダンパー膜構成層（例えばシリコン酸化膜６６ａ）を形成した後、該犠牲層の一部を除去して前記ダンパー膜の変位空間（例えば空隙６４）を形成することを特徴とするものである。
本態様によれば、微細な構造をもつ液体吐出ヘッドであっても、ダンパー部材が適切に機能を発揮して高い液体吐出精度が得られる液体吐出ヘッドを提供することができる。
【0101】
［第１０態様］
第１０態様は、第９態様において、前記犠牲層の一部を除去するために前記ダンパー膜構成層に形成した空間形成用孔（例えば空隙形成孔６４ｂ）を、該ダンパー膜構成層の上に積層される他のダンパー膜構成層（例えばシリコン酸化膜６６ｃ）によって封止することを特徴とするものである。
空間形成用孔を封止しないまま残すと、後の工程において既存の一般的な工法を採用することが難しくなるが、本態様によれば、空間形成用孔が封止されるため、後の工程において既存の一般的な工法を採用できる。また、ダンパー膜の成膜工程時に空間形成用孔を封止することができるので、封止のための追加の工程が不要となる。したがって、製造工程の簡素化、製造コストの低減を図ることができる。
第１０態様は、第９態様において、前記犠牲層の一部を除去するために前記ダンパー膜構成層に形成した空間形成用孔（例えば空隙形成孔６４ｂ）を、該ダンパー膜構成層の上に積層される他のダンパー膜構成層（例えばシリコン酸化膜６６ｃ）によって封止することを特徴とするものである。
空間形成用孔を封止しないまま残すと、後の工程において既存の一般的な工法を採用することが難しくなるが、本態様によれば、空間形成用孔が封止されるため、後の工程において既存の一般的な工法を採用できる。また、ダンパー膜の成膜工程時に空間形成用孔を封止することができるので、封止のための追加の工程が不要となる。したがって、製造工程の簡素化、製造コストの低減を図ることができる。
【0102】
［第１１態様］
第１１態様は、第９又は第１０態様において、前記ダンパーフレーム基板上に前記犠牲層を形成して、該犠牲層の前記一部（例えば空隙６４となる部分）と他部（例えば空隙隔壁６７となる部分）との間に隔壁形成用孔（例えばバリア層充填溝６５ｃ）を形成した後、前記ダンパー膜構成層を形成して該隔壁形成用孔を該ダンパー膜構成層で充填し、その後、前記犠牲層の前記一部をエッチングにより除去するもの（犠牲層除去法）であり、前記犠牲層は、前記ダンパー膜構成層に対するエッチングレートが高いことを特徴とするものである。
これによれば、犠牲層のうちの変位空間（例えば空隙６４）となる一部をエッチングにより除去する際、エッチングにより除去しないで残す他部（例えば空隙隔壁６７）がエッチングされないようにすることができる。
第１１態様は、第９又は第１０態様において、前記ダンパーフレーム基板上に前記犠牲層を形成して、該犠牲層の前記一部（例えば空隙６４となる部分）と他部（例えば空隙隔壁６７となる部分）との間に隔壁形成用孔（例えばバリア層充填溝６５ｃ）を形成した後、前記ダンパー膜構成層を形成して該隔壁形成用孔を該ダンパー膜構成層で充填し、その後、前記犠牲層の前記一部をエッチングにより除去するもの（犠牲層除去法）であり、前記犠牲層は、前記ダンパー膜構成層に対するエッチングレートが高いことを特徴とするものである。
これによれば、犠牲層のうちの変位空間（例えば空隙６４）となる一部をエッチングにより除去する際、エッチングにより除去しないで残す他部（例えば空隙隔壁６７）がエッチングされないようにすることができる。
【0103】
［第１２態様］
第１２態様は、第１１態様において、前記犠牲層はシリコンであり、前記ダンパー膜構成層はシリコン酸化膜であることを特徴とする液体吐出ヘッドのものである。
本態様によれば、上述した変形例１で述べたとおり、安価なシリコンウェハを用いてダンパー部材６０を作製することができるので、製造コストの低減を図ることができる。
第１２態様は、第１１態様において、前記犠牲層はシリコンであり、前記ダンパー膜構成層はシリコン酸化膜であることを特徴とする液体吐出ヘッドのものである。
本態様によれば、上述した変形例１で述べたとおり、安価なシリコンウェハを用いてダンパー部材６０を作製することができるので、製造コストの低減を図ることができる。
【0104】
［第１３態様］
第１３態様は、第１１態様において、前記犠牲層はシリコン酸化膜であり、前記ダンパー膜構成層はシリコン膜又はポリシリコン膜であることを特徴とする液体吐出ヘッドのものである。
本態様によれば、上述した変形例２で述べたとおり、安価なシリコンウェハを用いてダンパー部材６０を作製することができるので、製造コストの低減を図ることができる。
第１３態様は、第１１態様において、前記犠牲層はシリコン酸化膜であり、前記ダンパー膜構成層はシリコン膜又はポリシリコン膜であることを特徴とする液体吐出ヘッドのものである。
本態様によれば、上述した変形例２で述べたとおり、安価なシリコンウェハを用いてダンパー部材６０を作製することができるので、製造コストの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【0105】
１ ：液体吐出ヘッド
１０ ：ノズル板
１１ ：ノズル
２０ ：個別流路部材
２１ ：圧力室
２２ ：個別供給流路
２３ ：個別回収流路
２５ ：個別流路
３０ ：振動板部材
３１ ：振動板
３２ ：供給側開口
３３ ：回収側開口
４０ ：圧電素子
５０ ：共通流路部材
５２ ：共通供給流路支流
５３ ：共通回収流路支流
５４ ：供給口
５５ ：回収口
５６ ：共通供給流路本流
５７ ：共通回収流路本流
６０ ：ダンパー部材
６１ ：貫通孔
６２ ：供給側ダンパー
６３ ：回収側ダンパー
６４ ：空隙
６４ａ ：空隙隔壁
６４ｂ ：空隙形成孔
６５ ：ダンパーフレーム基板
６５ａ ：ＢＯＸ層
６５ｂ ：活性層
６５ｃ ：バリア層充填溝
６５ｄ ：シリコン酸化膜
６６ ：ダンパー膜
６６ａ ：シリコン酸化膜
６６ａ' ：ポリシリコン膜
６６ｂ ：シリコン窒化膜
６６ｃ ：シリコン酸化膜
６７ ：空隙隔壁
６８ ：大気連通部
６９ ：液体耐性膜
８０ ：フレーム部材
１００ ：ヘッドモジュール
１０１ ：フレキシブル配線部材
１０２ ：駆動回路
１０３ ：ベース部材
１０４ ：放熱部材
１０５ ：マニホールド
１０７ ：モジュールケース
４４０ ：液体吐出ユニット
５００ ：印刷装置
１０ ：ノズル板
１１ ：ノズル
２０ ：個別流路部材
２１ ：圧力室
２２ ：個別供給流路
２３ ：個別回収流路
２５ ：個別流路
３０ ：振動板部材
３１ ：振動板
３２ ：供給側開口
３３ ：回収側開口
４０ ：圧電素子
５０ ：共通流路部材
５２ ：共通供給流路支流
５３ ：共通回収流路支流
５４ ：供給口
５５ ：回収口
５６ ：共通供給流路本流
５７ ：共通回収流路本流
６０ ：ダンパー部材
６１ ：貫通孔
６２ ：供給側ダンパー
６３ ：回収側ダンパー
６４ ：空隙
６４ａ ：空隙隔壁
６４ｂ ：空隙形成孔
６５ ：ダンパーフレーム基板
６５ａ ：ＢＯＸ層
６５ｂ ：活性層
６５ｃ ：バリア層充填溝
６５ｄ ：シリコン酸化膜
６６ ：ダンパー膜
６６ａ ：シリコン酸化膜
６６ａ' ：ポリシリコン膜
６６ｂ ：シリコン窒化膜
６６ｃ ：シリコン酸化膜
６７ ：空隙隔壁
６８ ：大気連通部
６９ ：液体耐性膜
８０ ：フレーム部材
１００ ：ヘッドモジュール
１０１ ：フレキシブル配線部材
１０２ ：駆動回路
１０３ ：ベース部材
１０４ ：放熱部材
１０５ ：マニホールド
１０７ ：モジュールケース
４４０ ：液体吐出ユニット
５００ ：印刷装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【0106】
【特許文献1】特開２００２－３６５３９号公報
【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】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】