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特開2024-14574アクチュエータ、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アクチュエータの製造方法
(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】P2024014574
(43)【公開日】2024-02-01
(54)【発明の名称】アクチュエータ、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アクチュエータの製造方法
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20240125BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14 305
B41J2/14 613
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022117508
(22)【出願日】2022-07-22
(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】青山 伝
【テーマコード（参考）】
2C057
【Ｆターム（参考）】
2C057AF65
2C057AF93
2C057AG07
2C057AG29
2C057AG44
2C057AG55
2C057AG84
2C057AG91
2C057AK07
2C057AN01
2C057AN05
2C057AP32
2C057AP52
2C057AP60
2C057AQ02
2C057AQ03
2C057BA05
2C057BA14
(57)【要約】
【課題】圧電素子の振動変位の低下を抑制できるアクチュエータ、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アクチュエータの製造方法を提供する。
【解決手段】液室が形成された基板に積層され、液室の壁面の一部を構成する振動膜１０３と、振動膜１０３の液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された圧電素子５と、圧電素子５から引き出され、圧電素子５に電力を供給する引き出し配線９ａ，９ｂと、引き出し配線９ａ，９ｂを覆う防湿膜１１とを有するアクチュエータにおいて、圧電素子５は、防湿膜１１に一部のみ覆われている。
【選択図】図４
【解決手段】液室が形成された基板に積層され、液室の壁面の一部を構成する振動膜１０３と、振動膜１０３の液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された圧電素子５と、圧電素子５から引き出され、圧電素子５に電力を供給する引き出し配線９ａ，９ｂと、引き出し配線９ａ，９ｂを覆う防湿膜１１とを有するアクチュエータにおいて、圧電素子５は、防湿膜１１に一部のみ覆われている。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液室が形成された基板に積層され、前記液室の壁面の一部を構成する振動膜と、
前記振動膜の液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された圧電素子と、
前記圧電素子から引き出され、前記圧電素子に電力を供給する引き出し配線と、
前記引き出し配線を覆う防湿膜とを有するアクチュエータにおいて、
前記圧電素子は、前記防湿膜に一部のみ覆われていることを特徴とするアクチュエータ。
前記振動膜の液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された圧電素子と、
前記圧電素子から引き出され、前記圧電素子に電力を供給する引き出し配線と、
前記引き出し配線を覆う防湿膜とを有するアクチュエータにおいて、
前記圧電素子は、前記防湿膜に一部のみ覆われていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項2】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記圧電素子は、前記引き出し配線の周囲および前記引き出し配線との接続箇所の周囲のみ前記防湿膜で覆われていることを特徴とするアクチュエータ。
前記圧電素子は、前記引き出し配線の周囲および前記引き出し配線との接続箇所の周囲のみ前記防湿膜で覆われていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項3】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記圧電素子は、前記振動膜の前記液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された第一電極と、前記第一電極に積層された圧電部と、前記圧電部に積層された第二電極とを有し、
少なくとも前記第二電極については、一部のみ前記防湿膜に覆われていることを特徴とするアクチュエータ。
前記圧電素子は、前記振動膜の前記液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された第一電極と、前記第一電極に積層された圧電部と、前記圧電部に積層された第二電極とを有し、
少なくとも前記第二電極については、一部のみ前記防湿膜に覆われていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項4】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記振動膜の少なくとも前記圧電素子により振動する振動領域については、前記引き出し配線の周囲のみ前記防湿膜で覆われていることを特徴とするアクチュエータ。
前記振動膜の少なくとも前記圧電素子により振動する振動領域については、前記引き出し配線の周囲のみ前記防湿膜で覆われていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項5】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記防湿膜がケイ素（Ｓｉ）の窒化物、または、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびタングステン（Ｗ）のいずれかの金属の酸化物であることを特徴とするアクチュエータ。
前記防湿膜がケイ素（Ｓｉ）の窒化物、または、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびタングステン（Ｗ）のいずれかの金属の酸化物であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項6】
アクチュエータを備え、
前記アクチュエータにより液室の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドにおいて、
前記アクチュエータとして、請求項１に記載のアクチュエータを用いたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記アクチュエータにより液室の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドにおいて、
前記アクチュエータとして、請求項１に記載のアクチュエータを用いたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項7】
請求項６に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記アクチュエータに前記ノズルが設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記アクチュエータに前記ノズルが設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項8】
ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、及び、主走査移動機構の少なくとも一つと、液体吐出ヘッドとを備えた液体吐出ユニットにおいて、
前記液体吐出ヘッドとして、請求項６に記載の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする液体吐出ユニット。
前記液体吐出ヘッドとして、請求項６に記載の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項9】
液体を吐出する装置において、
請求項６に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項８に記載の液体吐出ユニットを有することを特徴とする液体を吐出する装置。
請求項６に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項８に記載の液体吐出ユニットを有することを特徴とする液体を吐出する装置。
【請求項10】
基板に振動膜を積層する工程と、
前記振動膜に圧電素子を形成する工程と、
前記振動膜に前記圧電素子に電力を供給する引き出し配線を形成する工程と、
前記引き出し配線と前記圧電素子の一部とに防湿膜を形成する工程とを有するアクチュエータの製造方法。
前記振動膜に圧電素子を形成する工程と、
前記振動膜に前記圧電素子に電力を供給する引き出し配線を形成する工程と、
前記引き出し配線と前記圧電素子の一部とに防湿膜を形成する工程とを有するアクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アクチュエータ、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アクチュエータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、液室が形成された基板に積層され、液室の壁面の一部を構成する振動膜と、振動膜の液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された圧電素子と、圧電素子から引き出され、圧電素子に電力を供給する引き出し配線と、引き出し配線を覆う防湿膜とを有するアクチュエータが知られている。
【0003】
特許文献１には、上記アクチュエータを備える液体吐出ヘッドが記載されている。そして、アクチュエータの引き出し配線を覆う絶縁膜の材料を、防湿性を有するＳｉＮ（窒化ケイ素）とし、圧電素子たる駆動素子の表面の全体を上記絶縁膜で覆っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、圧電素子の振動変位が低下する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、液室が形成された基板に積層され、前記液室の壁面の一部を構成する振動膜と、前記振動膜の液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された圧電素子と、前記圧電素子から引き出され、前記圧電素子に電力を供給する引き出し配線と、前記引き出し配線を覆う防湿膜とを有するアクチュエータにおいて、前記圧電素子は、前記防湿膜に一部のみ覆われていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、圧電素子の振動変位の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本実施形態におけるノズル振動方式の液体吐出ヘッドを模式的に示す断面図。
【図2】同液体吐出ヘッドを模式的に示す斜視図。
【図4】防湿膜の形成領域の一例を示す図。
【図5】防湿膜の形成領域の他の例を示す図。
【図6】防湿膜の形成領域のさらに他の例を示す図。
【図7】流路基板に駆動回路、配線部および振動膜を形成する工程について説明する図。
【図8】振動膜の上に第一電極層、圧電層、および第二電極層を成膜する工程について説明する図。
【図9】絶縁膜を成膜する工程について説明する図。
【図10】複数のコンタクトを形成する工程について説明する図。
【図11】引き出し配線を形成する工程について説明する図。
【図12】防湿層を形成する工程について説明する図。
【図13】各引き出し配線と圧電素子の一部に防湿膜を形成する工程について説明する図。
【図14】ノズル形成部を成膜する工程について説明する図。
【図15】ノズルとパッド開口を形成する工程について説明する図。
【図16】加圧液室を形成する工程について説明する図。
【図17】液体吐出ヘッドの側面に電気接続パッドを設けた一例を示す図。
【図18】液体吐出ヘッドの変形例を示す図。
【図19】変形例の液体吐出ヘッドの側面に電気接続パッドを設けた一例を示す図。
【図20】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。
【図21】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。
【図22】本例の印刷装置の要部平面説明図。
【図23】本例の印刷装置の要部側面説明図。
【図24】本例の液体吐出ユニットの要部平面説明図。
【図25】本例の液体吐出ユニットの正面説明図。
【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。
なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【0009】
本実施形態における液体吐出ヘッドは、ノズルを有するアクチュエータ部により加圧液室の圧力を変動させることにより加圧液室内の液体をノズルから吐出するノズル振動方式の液体吐出ヘッドである。ノズル振動方式は、一般的なユニモルフ型ピエゾヘッド（加圧液室のノズルを有する面に対向する面を振動させて液体を吐出するもの）に比べ小さい力で液滴が飛ばせるという特徴があり、アクチュエータの省電力化を図ることができる。
【0010】
ノズル密度を高くすると電圧印加のための配線をレイアウトするスペースが限られ、基板表面での配線構築が困難となる。基板内に配線や駆動回路を構築することで、ノズル密度が高い構成でも、配線をレイアウトすることができる。一般的に圧電素子の材料としてはチタン酸ジルコン酸鉛(ＰＺＴ)が、その圧電特性の高さから広く利用されているが、ＰＺＴの成膜・結晶化温度は６００℃以上を要する。圧電素子の材料としてＰＺＴを用いると、基板内の駆動回路とその配線が高温に耐えられないため、圧電材料として、ＰＺＴよりも成膜温度が低い圧電材料が求められる。その場合、ＰＺＴに比べ圧電特性が低い材料を選択することを余儀なくされる。しかし、上述したようにノズル振動方式は、一般的なユニモルフ型ピエゾヘッド（加圧液室のノズルに連通する連通口を有する面に対向する面を振動させて液体を吐出するもの）に比べ小さい力で液滴が飛ばせるという特徴があるため、ＰＺＴに比べ圧電特性が低い材料を選択しても良好に液滴を飛ばすことができる。よって、非鉛材料など成膜・結晶化温度は低いがパワーは小さい圧電材料でも良好に液滴を飛ばすことができる。これにより、基板内に配線や駆動回路を構築することができ、高密度化が可能となる。
さらに、ノズル振動方式は、加圧液室の容積を小さくできることから、ヘッドの小型化も可能となる。
さらに、ノズル振動方式は、加圧液室の容積を小さくできることから、ヘッドの小型化も可能となる。
【0011】
図１は、本実施形態におけるノズル振動方式の液体吐出ヘッドを模式的に示す断面図であり、図２は、液体吐出ヘッドを模式的に示す斜視図である。
液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１０と、流路基板１００と、フレーム部材１２０とを有している。
液体吐出ヘッド１は、アクチュエータ１１０と、流路基板１００と、フレーム部材１２０とを有している。
【0012】
アクチュエータ１１０は、薄膜状であり、振動膜１０３と、液体を吐出する複数のノズル２と、ノズル２の周囲に配置された環状の圧電素子５とを有している。流路基板１００は、複数のノズル２に各々連通する複数の加圧液室（個別液室ともいう）４を有している。フレーム部材１２０は、複数の加圧液室４に通じる共通液室３を有している。
【0013】
液体吐出ヘッド１の両端には、外部の電源等の電気部品と接続するための電気接続パッド６が設けられている。
【0014】
図３は、図１のＸ部分の拡大断面図である。
流路基板１００は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板であり、振動膜１０３が成膜される側に駆動回路１０１および配線部１０２を有している。駆動回路１０１は、トランジスタや抵抗などを含む回路である。配線部１０２は、第一電極５１にバイアスを印加するための配線部と、第二電極５３にバイアスを印加するための配線部と有している。また、配線部１０２は、振動膜１０３に開けられた第三コンタクト７ｃを介して電気接続パッド６に電気的に接続されている。
流路基板１００は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板であり、振動膜１０３が成膜される側に駆動回路１０１および配線部１０２を有している。駆動回路１０１は、トランジスタや抵抗などを含む回路である。配線部１０２は、第一電極５１にバイアスを印加するための配線部と、第二電極５３にバイアスを印加するための配線部と有している。また、配線部１０２は、振動膜１０３に開けられた第三コンタクト７ｃを介して電気接続パッド６に電気的に接続されている。
【0015】
アクチュエータ１１０は、複数のノズル２が形成され、圧電素子５を覆うノズル形成部（膜）１１１を有している。このノズル形成部１１１のノズル面に撥水膜を設けてもよい。ノズル面に撥液膜を形成することで、ノズル面への液体の付着を抑制することができ、ノズル２から吐出した液体が、ノズル面に付着した液体の影響を受けるのを抑制することができる。液体の溶剤が水性の場合は、撥液膜の材料として、パーフルオロデシルトリクロロシランやパーフルオロオクチルトリクロロシランを用いることができる。
【0016】
アクチュエータ１１０の圧電素子５は、第一電極５１（下部電極ともいう）と、圧電膜５２と、第二電極５３（上部電極ともいう）とを有している。圧電素子５は絶縁膜８に覆われている。
【0017】
絶縁膜８は、第一電極５１に電気的に接続するための孔状の第四コンタクト７ｄと、第二電極５３に電気的に接続するための孔状の第五コンタクト７ｅとが形成されている。この絶縁膜８には、圧電素子の第一電極と流路基板１００の配線部１０２とを電気的に連結する第一引き出し配線９ａと、圧電素子の第二電極５３と流路基板１００の配線部１０２とを電気的に連結する第二引き出し配線９ｂとが形成されている。
【0018】
第一引き出し配線９ａは、第四コンタクト７ｄを介して第一電極５１に電極的に接続され、第一コンタクト７ａを介して配線部１０２に電極的に接続されている。第二引き出し配線９ｂは、第五コンタクト７ｅを介して第二電極５３に電極的に接続され、第二コンタクト７ｂを介して配線部１０２に電極的に接続されている。
【0019】
第一引き出し配線９ａおよび第二引き出し配線９ｂは、防湿膜１１に覆われている。これにより、樹脂からなるノズル形成部１１１に侵入した湿気が第一引き出し配線９ａおよび第二引き出し配線９ｂへ侵入するのを防止して各引き出し配線の腐食を抑制することができる。
【0020】
また、防湿膜１１としては、電気絶縁性を有するのが好ましい。防湿膜１１として、絶縁性と防湿性の２つの機能を有することで、防湿膜１１の下に絶縁膜を形成する場合に比べて、アクチュエータ１１０を薄くすることができる。これにより、振動膜１０３が変形しやすくなり、振動効率を高めることができる。
【0021】
防湿膜１１としては、半導体の防湿膜として広く用いられているＳｉＮ（窒化ケイ素）を用いることで、防湿膜１１として、絶縁性と防湿性の２つの機能を有することができ、好ましい。また、防湿膜１１の材質としては、他にもＡＬＤにて緻密な膜を形成しやすいＡｌ（アルミ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｗ（タングステン）の酸化物を用いることができる。
【0022】
図４は、防湿膜１１の形成領域の一例を示す図である。
図４に示すように、防湿膜１１は、第一引き出し配線９ａ、第二引き出し配線９ｂ、第四コンタクト７ｄ、第五コンタクト７ｅと、これらの周囲とを覆っている。そのため、圧電素子５は、第一引き出し配線９ａの圧電素子５に重なっている部分の周囲、第二引き出し配線９ｂの圧電素子に重なっている部分の周囲、第四コンタクト７ｄの周囲および第五コンタクト７ｅの周囲にのみ防湿膜１１に覆われている。つまり、電気的な回路部分を防湿膜１１で覆う構成としている。
図４に示すように、防湿膜１１は、第一引き出し配線９ａ、第二引き出し配線９ｂ、第四コンタクト７ｄ、第五コンタクト７ｅと、これらの周囲とを覆っている。そのため、圧電素子５は、第一引き出し配線９ａの圧電素子５に重なっている部分の周囲、第二引き出し配線９ｂの圧電素子に重なっている部分の周囲、第四コンタクト７ｄの周囲および第五コンタクト７ｅの周囲にのみ防湿膜１１に覆われている。つまり、電気的な回路部分を防湿膜１１で覆う構成としている。
【0023】
防湿膜１１は、基本的に緻密で硬い膜であることから、圧電素子全体が防湿膜１１で覆われてしまうと、圧電素子５の剛性が高まり振動変位の低下が発生する。特に、本実施形態では、上述したように非鉛材料など成膜・結晶化温度は低いがパワーは小さい圧電材料を用いているため、防湿膜１１による振動変位の低下の影響が大きい。
【0024】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、圧電素子５の一部分のみ防湿膜１１で覆われる構成とした。具体的には、圧電素子５の第一引き出し配線９ａ、第二引き出し配線９ｂ、第四コンタクト７ｄ、第五コンタクト７ｅの周囲のみ防湿膜１１で覆われる構成とした。これにより、圧電素子全体が防湿膜１１で覆われる場合に比べて、圧電素子５の振動変位の低下を抑制でき、良好に振動膜１０３を振動させることができる。
【0025】
なお、後述するように、圧電素子５の第一電極、第二電極は、イリジウム（Ｉｒ）やモリブデン（Ｍｏ）などの耐腐食性の高い金属で構成される。そのため、圧電素子の第一電極や第二電極がノズル形成部１１１に侵入した湿気により腐食することはほぼない。
【0026】
図５は、防湿膜１１の形成領域の他の例を示す図である。
図５に示す例では、圧電素子の第一電極５１の圧電膜５２が積層されていない部分、圧電膜５２の第二電極５３が積層されていない部分および、第二電極５３の第五コンタクト７ｅの周囲と縁部とを防湿膜１１で覆っている。つまりノズルを中心にした圧電素子の備わる領域のうち第四コンタクト７ｄと第五コンタクト７ｅとの間の領域を環状に防湿膜１１で覆う。
圧電素子５の第一電極５１の圧電膜５２が積層されていない部分、圧電膜５２の第二電極５３が積層されていない部分は、駆動時にほとんど変位しない部分である。そのため、図５に示すように、圧電素子５の第一電極５１の圧電膜５２が積層されていない部分、圧電膜５２の第二電極５３が積層されていない部分が防湿膜１１に覆われて、これらの部分の剛性が高まっても、圧電素子５の振動変位の低下がほとんどない。よって、図５に示すように、第二電極５３のみ防湿膜１１で覆われる部分を一部とすることでも、圧電素子５の振動変位の低下を抑制でき、良好に振動膜１０３を振動させることができる。
図５に示す例では、圧電素子の第一電極５１の圧電膜５２が積層されていない部分、圧電膜５２の第二電極５３が積層されていない部分および、第二電極５３の第五コンタクト７ｅの周囲と縁部とを防湿膜１１で覆っている。つまりノズルを中心にした圧電素子の備わる領域のうち第四コンタクト７ｄと第五コンタクト７ｅとの間の領域を環状に防湿膜１１で覆う。
圧電素子５の第一電極５１の圧電膜５２が積層されていない部分、圧電膜５２の第二電極５３が積層されていない部分は、駆動時にほとんど変位しない部分である。そのため、図５に示すように、圧電素子５の第一電極５１の圧電膜５２が積層されていない部分、圧電膜５２の第二電極５３が積層されていない部分が防湿膜１１に覆われて、これらの部分の剛性が高まっても、圧電素子５の振動変位の低下がほとんどない。よって、図５に示すように、第二電極５３のみ防湿膜１１で覆われる部分を一部とすることでも、圧電素子５の振動変位の低下を抑制でき、良好に振動膜１０３を振動させることができる。
【0027】
なお、図５では、防湿膜１１は、第四コンタクト７ｄから第二電極５３の縁部まで環状に覆い、第二電極５３の縁部よりもノズル側（内側）に位置する第五コンタクト７ｅを覆う部分がノズル側に突出するような形状となっている。そのため、圧電素子の振動に対し負荷が均等にならないおそれがある。よって、圧電素子５の第四コンタクト７ｄから第五コンタクト７ｅまでの間を防湿膜１１で環状に覆うようにし、圧電素子を覆う防湿膜１１にノズル側に突出するような形状部分を設けないようにしてもよい。これにより、圧電素子５がノズル２を中心に均等に防湿膜１１で覆われ、防湿膜１１による振動に対する負荷を均等にできる。
【0028】
図６は、防湿膜１１の形成領域のさらに他の例を示す図である。
図６に示す例では、振動膜１０３の振動領域１０３ａ以外を、防湿膜１１で覆った例である。なお、振動膜１０３の振動領域１０３ａは、振動膜１０３の加圧液室４の底面を構成する部分である。なお、上記振動領域１０３ａは、この振動領域を横切る第一引き出し配線９ａおよび第二引き出し配線９ｂの周囲のみ防湿膜１１で覆われている。このように、振動膜１０３の振動領域１０３ａは、一部（第一引き出し配線９ａおよび第二引き出し配線９ｂの周囲）のみ、防湿膜１１で覆われる構成とすることで、振動領域１０３ａの全体が防湿膜１１で覆われる構成に比べて、振動領域１０３ａのヤング率を下げることができる。これにより、振動領域１０３ａを圧電素子５の変位で容易に振動させることができ、振動領域１０３ａの全体が防湿膜１１で覆われる構成に比べて、振動効率を高めることができる。
図６に示す例では、振動膜１０３の振動領域１０３ａ以外を、防湿膜１１で覆った例である。なお、振動膜１０３の振動領域１０３ａは、振動膜１０３の加圧液室４の底面を構成する部分である。なお、上記振動領域１０３ａは、この振動領域を横切る第一引き出し配線９ａおよび第二引き出し配線９ｂの周囲のみ防湿膜１１で覆われている。このように、振動膜１０３の振動領域１０３ａは、一部（第一引き出し配線９ａおよび第二引き出し配線９ｂの周囲）のみ、防湿膜１１で覆われる構成とすることで、振動領域１０３ａの全体が防湿膜１１で覆われる構成に比べて、振動領域１０３ａのヤング率を下げることができる。これにより、振動領域１０３ａを圧電素子５の変位で容易に振動させることができ、振動領域１０３ａの全体が防湿膜１１で覆われる構成に比べて、振動効率を高めることができる。
【0029】
なお、この図６に示す構成においても、防湿膜１１による振動に対する負荷を均等にするため、圧電素子５の第四コンタクト７ｄから第五コンタクト７ｅまでの間の領域を防湿膜１１で環状に覆うようにしてもよい。
【0030】
なお、第一電極５１、第二電極５３にそれぞれ、引き出し配線部を設けて、振動膜に開けられたコンタクトを介して配線部１０２に直接、電極的に接続してもよい。
また、防湿膜１１上にノズル形成部１１１との密着性を確保するための密着改善膜を形成してもよい。
また、防湿膜１１上にノズル形成部１１１との密着性を確保するための密着改善膜を形成してもよい。
【0031】
また、液体により、加圧液室４およびノズル２の内周面が浸食される場合は、加圧液室４およびノズル２の内周面に耐液性の保護膜を設けてもよい。保護膜としては、不動体を形成する金属酸化物が挙げられる。金属酸化物の金属としては、酸化数への対応性が高いタンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｒ）、タングステン（Ｗ）などが挙げられる。特にＳｉＯ２と似た価数を持つＺｒやＨｒ、あるいはその前後の価数を持つＴａなどが特に望ましい。
【0032】
また、保護膜が、親液性を有するのが好ましい。保護膜が親液性を有することで、液体の充填時に液体が、加圧液室４およびノズル２の内周面に濡れ広がやすくなる。その結果、液体の充填性を向上できる。液体の溶剤が水性の場合は、金属酸化物に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を分子レベルで混ぜたものを用いることができる。保護膜の表面のＳｉＯ２のＯが置換され親水性を有するＯＨ基を持つことで、保護膜に親水性を付与することができる。
【0033】
液体吐出ヘッド内に満たされた液体は、ノズル２に入り込み、ノズル内でメニスカスを形成している。圧電素子５の各電極に所定の駆動波形（電圧）を印加することで、圧電膜５２が振動し、振動膜１０３が図３中上下方向に振動する。振動膜１０３が振動することで加圧液室室内の液体に圧力変化が発生し、ノズル２から液体が吐出される。
【0034】
【0035】
まず、図７に示すように、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板としての流路基板１００のシリコン膜にトランジスタや抵抗などを含んだ駆動回路１０１および配線部１０２を形成する。上記駆動回路１０１を流路基板１００に内蔵しない場合は、流路基板１００として、ＳＩ基板を用いてもよい。
【0036】
次に、流路基板１００の駆動回路１０１および配線部１０２が形成された面に振動膜１０３を成膜する。振動膜１０３の材質としては、ＳｉＯ２やＳｉＮ、金属酸化物や樹脂など少なくとも絶縁性を持つ材質であれば良い。しかし、変位を大きくするためにはヤング率が低い材料が望ましく、かつ流路基板１００との線膨張係数の差を考えるとその差が比較的小さいＳｉＯ２（二酸化ケイ素）が、振動膜１０３の材質として最も望ましい。
【0037】
次に、図８に示すように、振動膜１０３の上に第一電極層１５１、圧電層１５２、および第二電極層１５３を成膜する。第一電極層１５１と第二電極層１５３は電気抵抗が小さく反応性の低い金属が望ましく、Ｉｒ、Ｍｏなどの金属が望ましい。
【0038】
圧電層１５２を構成する圧電材料としては、本実施形態のように、密度向上のために流路基板１００に駆動回路１０１と配線部１０２を内蔵する場合は、それらを破壊しないために、その成膜温度が４５０℃以下である圧電材料が望ましい。成膜温度が４５０℃以下である圧電材料としては、ＡｌＮが挙げられる。
【0039】
また、圧電材料としてＡｌＮを用いることで、次の利点も得ることができる。すなわち、圧電膜５２の結晶配向を揃えることで圧電特性を向上することができるが、その配向制御のために振動膜１０３と第一電極５１の間に配向制御層を設ける必要がある。圧電膜５２の圧電材料がＡｌＮのときは、配向制御層としてもＡｌＮを用いることで、Ｍｏからなる第一電極５１の格子定数をＡｌＮに近づけることができる。その結果、圧電膜５２の結晶配向が揃い、圧電特性の向上が可能となる。
【0040】
第一電極層１５１と第二電極層１５３の成膜は、スパッタリング法を用いることが一般的である。圧電層１５２の成膜についてはスパッタリング法やゾルゲル法などが挙げられるが、後者は成膜温度が高温となるため、駆動回路１０１と配線部１０２を有する流路基板１００への成膜には適していない。そのため、圧電層１５２もスパッタリング法を用いて成膜するのが望ましい。
【0041】
第一電極層１５１、圧電層１５２および第二電極層１５３を成膜したら、図９に示すように、それらを適した形状に成形して第一電極５１と圧電膜５２と第二電極５３とからなる圧電素子５を得る。第一電極層１５１、圧電層１５２および第二電極層１５３をフォトリソグラフィとエッチングにより加工することで容易に所望の形状の第一電極５１，圧電膜５２および第二電極５３を得ることができる。エッチングにはウェットエッチングとドライエッチングがあるが、後者は電極５１，５３と圧電膜５２の腐蝕を抑えることができため、ドライエッチングが好ましい。ドライエッチングの後はその加工による残渣が残りやすいことから、残渣除去のため成形後に洗浄工程を入れてもよい。
【0042】
第一電極５１、圧電膜５２、第二電極５３の成形後、図９に示すように絶縁膜８を成膜およびエッチングにより形成する。絶縁膜８は、振動膜１０３と同様に絶縁性を持ち、ヤング率が小さく、線膨張係数が構成材料に近いものが望ましいことから、振動膜１０３と同一のＳｉＯ２を用いるのが好ましい。
【0043】
絶縁膜８を形成したら、図１０に示すように、フォトリソグラフィとエッチングにより振動膜１０３と絶縁膜８に孔形状の第一～第五コンタクト７ａ～７ｅを形成する。また、振動膜１０３には、第一～第三コンタクト７ａ～７ｃを形成するとともに、ノズル２を形成するためのノズル形成穴１０３ｂも成形する。第一～第三コンタクト７ａ～７ｃと同時にノズル形成穴１０３ｂの加工を行っておくことで、その後の加工を容易に行うことができ好ましい。
【0044】
次に、図１１に示すように、第一引き出し配線９ａ、第二引き出し配線９ｂおよび、電気接続パッド６を形成する。各引き出し配線９ａ，９ｂと電気接続パッド６の材料はＡｌやＡｌＣｕ合金が一般的である。この工程により、第一引き出し配線９ａが、第四コンタクト７ｄを介して第一電極５１に電気的に接続し、第一コンタクト７ａを介して配線部１０２に電気的に接続する。また、第二引き出し配線９ｂが、第五コンタクト７ｅを介して第二電極５３に電気的に接続し、第二コンタクト７ｂを介して配線部１０２に電気的に接続する。さらに、電気接続パッド６が、第三コンタクト７ｃを介して電気的に接続する。
【0045】
次に、図１２に示すように、防湿膜１１を成膜した後、フォトリソグラフィとエッチングにより加工し、図１３に示すように、第一引き出し配線９ａ、第二引き出し配線９ｂ、第四コンタクト７ｄおよび第五コンタクト７ｅを覆う防湿膜１１を成形する。
以上の工程で、圧電素子５を駆動することが可能となる。
以上の工程で、圧電素子５を駆動することが可能となる。
【0046】
次に、図１４に示すように、ノズル形成のためのノズル形成部１１１を成膜する。ノズル形成部１１１は、スピンコートで成膜する。ノズル形成部１１１の材料としては、スピンコートで塗れる樹脂を用いることが望ましく、耐薬品性の観点から、ＳＵ８やＢＣＢなどが望ましい。次に、図１５に示すように、ノズル２とパッド開口１０をエッチングにより形成する。ノズル２とパッド開口１０のエッチングはドライエッチングである。
【0047】
次に、図１６に示すように、Ｓｉエッチングにて流路基板１００を加工して、丸穴状の複数の加圧液室４を形成する。加圧液室４は、吐出効率やクロストークの低減等のために、断面のアスペクト比を高く（液室の直径に対して、液室の深さを深く）する必要がある。そのため、本実施形態では、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）により加圧液室４を形成している。このＤＲＩＥでは、エッチングガスとして、ＣＦ４やＣ４Ｆ８などのＣＦ系ガス、ＳＦ６などのＳＦ系ガスを用いる。
【0048】
その後は、流路基板１００の裏面に共通液室３が形成されたフレーム部材１２０を接合するなどして、液体吐出ヘッド１が形成される。
【0049】
ノズル振動方式の液体吐出ヘッドは、ノズルを有するアクチュエータ１１０と、流路基板１００との位置精度が大きく吐出特性に影響するため、製造時に高い寸法精度が必要となる。そのため、ノズルを有するアクチュエータ１１０を、加圧液室４を有する流路基板１００に接合することで、液体吐出ヘッドを形成する場合では、高精度接合の工程が必要となる。これに対し、本実施形態では、流路基板１００にアクチュエータ１１０を構成する材料を順次成膜して、所定の加工を施すことで、流路基板１００に直接、アクチュエータ１１０を形成している。これにより、高精度接合工程が不要となり、容易に液体吐出ヘッドを形成することができる。
【0050】
なお、図１７に示すように、流路基板１００の配線部１０２を液体吐出ヘッド１の側面の端部まで延設し、この配線部１０２の端部に外部の電源等の電気部品と接続するための電気接続パッド６を電気的に接続する構成としてもよい。また、図１８や図１９に示すように、流路基板１００に配線部１０２や駆動回路１０１がない構成でもよい。図１８は、第一引き出し配線９ａと第二引き出し配線９ｂの一端を外部に露出し、電気接続パッド６を形成した例である。また、図１９は、引き出し配線を液体吐出ヘッド１の側面の端部まで延設し、この引き出し配線の端部に電気接続パッド６を電気的に接続した例である。
【0051】
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２０及び図２１を参照して説明する。
図２０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２１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２０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２１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。
【0052】
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とを備えている。また、印刷装置５００は、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なども備えている。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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液体吐出ヘッド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。
【0056】
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２２及び図２３を参照して説明する。
図２２は、本例の印刷装置の要部平面説明図である。
図２３は、本例の印刷装置の要部側面説明図である。
図２２は、本例の印刷装置の要部平面説明図である。
図２３は、本例の印刷装置の要部側面説明図である。
【0057】
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。
【0058】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド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。
【0059】
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を吸着して液体吐出ヘッド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。
【0060】
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、例えば液体吐出ヘッド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。
【0061】
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液体吐出ヘッド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。
【0062】
【0063】
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、液体吐出ヘッド１で構成されている。
【0064】
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。
【0065】
【0066】
この液体吐出ユニット４４０は、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド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。
【0067】
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。
【0068】
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る。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。
【0069】
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。
【0070】
「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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
「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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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がる。また、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もある。
【0087】
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。
【0088】
また、上述では、本発明のアクチュエータを液体吐出ヘッドに適用した例について、説明したが、本発明のアクチュエータは、例えば、特開２０１２－２５３０８７号公報や、特開２０１４－０３０００８号公報に記載のマイクロポンプにも適用可能である。
【0089】
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。
（態様１）
加圧液室４などの液室が形成された流路基板１００などの基板に積層され、液室の壁面の一部を構成する振動膜１０３と、振動膜１０３の液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された圧電素子５と、圧電素子５から引き出され、圧電素子５に電力を供給する引き出し配線９ａ，９ｂと、引き出し配線９ａ，９ｂを覆う防湿膜１１とを有するアクチュエータ１１０において、圧電素子５は、防湿膜１１に一部のみ覆われている。
一般的に、窒化ケイ素等の材料で形成される防湿膜は、緻密で硬い膜であることから、防湿膜で圧電素子の表面全体を覆うと、圧電素子の振動変位の低下が発生するおそれがある。
これに対し、態様１では、防湿膜は、引き出し配線と、圧電素子の一部のみとを覆うようにしたので、圧電素子の全体を防湿膜で覆う場合に比べて、圧電素子の振動変位の低下を抑制することができる。
（態様１）
加圧液室４などの液室が形成された流路基板１００などの基板に積層され、液室の壁面の一部を構成する振動膜１０３と、振動膜１０３の液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された圧電素子５と、圧電素子５から引き出され、圧電素子５に電力を供給する引き出し配線９ａ，９ｂと、引き出し配線９ａ，９ｂを覆う防湿膜１１とを有するアクチュエータ１１０において、圧電素子５は、防湿膜１１に一部のみ覆われている。
一般的に、窒化ケイ素等の材料で形成される防湿膜は、緻密で硬い膜であることから、防湿膜で圧電素子の表面全体を覆うと、圧電素子の振動変位の低下が発生するおそれがある。
これに対し、態様１では、防湿膜は、引き出し配線と、圧電素子の一部のみとを覆うようにしたので、圧電素子の全体を防湿膜で覆う場合に比べて、圧電素子の振動変位の低下を抑制することができる。
【0090】
（態様２）
態様１において、圧電素子５は、引き出し配線９ａ，９ｂの周囲およびコンタクト７ｄ，７ｅなどの引き出し配線９ａ，９ｂとの接続箇所の周囲のみ防湿膜１１で覆われている。
これによれば、図４を用いて説明したように、防湿膜１１に覆われる圧電素子５の部分を必要最小限に留めることができ、防湿膜１１による圧電素子５の振動変位の低下を抑制することができる。
態様１において、圧電素子５は、引き出し配線９ａ，９ｂの周囲およびコンタクト７ｄ，７ｅなどの引き出し配線９ａ，９ｂとの接続箇所の周囲のみ防湿膜１１で覆われている。
これによれば、図４を用いて説明したように、防湿膜１１に覆われる圧電素子５の部分を必要最小限に留めることができ、防湿膜１１による圧電素子５の振動変位の低下を抑制することができる。
【0091】
（態様３）
態様１において、圧電素子５は、振動膜１０３の加圧液室などの液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された第一電極５１と、第一電極５１に積層された圧電膜５２などの圧電部と、圧電部に積層された第二電極５３とを有し、少なくとも第二電極５３については、一部のみ防湿膜１１に覆われている。
これによれば、図５を用いて説明したように、圧電素子５の第一電極５１の圧電膜５２など圧電部が積層されていない部分、圧電部の第二電極５３が積層されていない部分は、駆動時にほとんど変位しない部分である。従って、第二電極５３のみ防湿膜１１で覆われる部分を一部とすることでも、圧電素子５の振動変位の低下を抑制でき、良好に振動膜１０３を振動させることができる。
態様１において、圧電素子５は、振動膜１０３の加圧液室などの液室の壁面を構成する側とは反対側の面に積層された第一電極５１と、第一電極５１に積層された圧電膜５２などの圧電部と、圧電部に積層された第二電極５３とを有し、少なくとも第二電極５３については、一部のみ防湿膜１１に覆われている。
これによれば、図５を用いて説明したように、圧電素子５の第一電極５１の圧電膜５２など圧電部が積層されていない部分、圧電部の第二電極５３が積層されていない部分は、駆動時にほとんど変位しない部分である。従って、第二電極５３のみ防湿膜１１で覆われる部分を一部とすることでも、圧電素子５の振動変位の低下を抑制でき、良好に振動膜１０３を振動させることができる。
【0092】
（態様４）
態様１乃至３いずれかにおいて、振動膜１０３の少なくとも圧電素子５により振動する振動領域１０３ａについては、引き出し配線９ａ，９ｂの周囲のみ防湿膜１１で覆われている。
これによれば、図６を用いて説明したように、振動領域１０３ａの全体が防湿膜１１で覆われる構成に比べて、振動領域１０３ａのヤング率を下げることができる。これにより、振動領域１０３ａを圧電素子５の変位で容易に振動させることができ、振動領域１０３ａの全体が防湿膜１１で覆われる構成に比べて、振動効率を高めることができる。
態様１乃至３いずれかにおいて、振動膜１０３の少なくとも圧電素子５により振動する振動領域１０３ａについては、引き出し配線９ａ，９ｂの周囲のみ防湿膜１１で覆われている。
これによれば、図６を用いて説明したように、振動領域１０３ａの全体が防湿膜１１で覆われる構成に比べて、振動領域１０３ａのヤング率を下げることができる。これにより、振動領域１０３ａを圧電素子５の変位で容易に振動させることができ、振動領域１０３ａの全体が防湿膜１１で覆われる構成に比べて、振動効率を高めることができる。
【0093】
（態様５）
態様１乃至４いずれかにおいて、防湿膜１１がケイ素（Ｓｉ）の窒化物、または、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびタングステン（Ｗ）のいずれかの金属の酸化物である。
これによれば、良好な防湿性を得ることができる。
態様１乃至４いずれかにおいて、防湿膜１１がケイ素（Ｓｉ）の窒化物、または、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびタングステン（Ｗ）のいずれかの金属の酸化物である。
これによれば、良好な防湿性を得ることができる。
【0094】
（態様６）
アクチュエータ１１０を備え、アクチュエータ１１０により加圧液室４などの液室の液体をノズル２から吐出する液体吐出ヘッドにおいて、アクチュエータ１１０として、態様１乃至５いずれかのアクチュエータを用いた。
これによれば、良好にノズル２から液体を吐出することができる。
アクチュエータ１１０を備え、アクチュエータ１１０により加圧液室４などの液室の液体をノズル２から吐出する液体吐出ヘッドにおいて、アクチュエータ１１０として、態様１乃至５いずれかのアクチュエータを用いた。
これによれば、良好にノズル２から液体を吐出することができる。
【0095】
（態様７）
態様６において、アクチュエータ１１０にノズルが設けられている。
これによれば、実施形態で説明したように、一般的なユニモルフ型ピエゾヘッド（液室のノズルを有する面に対向する面を振動させて液体を吐出するもの）に比べ小さい力で液滴が飛ばせることができ、圧電素子５の省電力化を図ることができる。また、液室面積を小さくでき、ヘッドの小型化も可能となる。また、上記一般的なユニモルフ型ピエゾヘッドに比べ、圧電素子５の選択を増やすことができ、ノズルの高密度化を容易に実現することが可能となる。
態様６において、アクチュエータ１１０にノズルが設けられている。
これによれば、実施形態で説明したように、一般的なユニモルフ型ピエゾヘッド（液室のノズルを有する面に対向する面を振動させて液体を吐出するもの）に比べ小さい力で液滴が飛ばせることができ、圧電素子５の省電力化を図ることができる。また、液室面積を小さくでき、ヘッドの小型化も可能となる。また、上記一般的なユニモルフ型ピエゾヘッドに比べ、圧電素子５の選択を増やすことができ、ノズルの高密度化を容易に実現することが可能となる。
【0096】
（態様８）
ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、及び、主走査移動機構の少なくとも一つと、液体吐出ヘッドとを備えた液体吐出ユニットにおいて、液体吐出ヘッドとして、態様６または７いずれかの液体吐出ヘッドを用いる。
これによれば、良好にノズル２から液体を吐出することができる。
ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、及び、主走査移動機構の少なくとも一つと、液体吐出ヘッドとを備えた液体吐出ユニットにおいて、液体吐出ヘッドとして、態様６または７いずれかの液体吐出ヘッドを用いる。
これによれば、良好にノズル２から液体を吐出することができる。
【0097】
（態様９）
液体を吐出する装置において、態様６または７の液体吐出ヘッド、又は、態様８の液体吐出ユニットを有する。
これによれば、良好にノズル２から液体を吐出することができる。
液体を吐出する装置において、態様６または７の液体吐出ヘッド、又は、態様８の液体吐出ユニットを有する。
これによれば、良好にノズル２から液体を吐出することができる。
【0098】
（態様１０）
アクチュエータの製造方法において、流路基板１００に振動膜１０３を積層する工程と、振動膜１０３に圧電素子５を形成する工程と、振動膜１０３に圧電素子５に電力を供給する引き出し配線９ａ，９ｂを形成する工程と、引き出し配線９ａ，９ｂと圧電素子５の一部とに防湿膜１１を形成する工程とを有する。
これによれば、圧電素子５の全体を防湿膜１１で覆う場合に比べて、圧電素子５の振動変位の低下が抑制されたアクチュエータを製造することができる。
アクチュエータの製造方法において、流路基板１００に振動膜１０３を積層する工程と、振動膜１０３に圧電素子５を形成する工程と、振動膜１０３に圧電素子５に電力を供給する引き出し配線９ａ，９ｂを形成する工程と、引き出し配線９ａ，９ｂと圧電素子５の一部とに防湿膜１１を形成する工程とを有する。
これによれば、圧電素子５の全体を防湿膜１１で覆う場合に比べて、圧電素子５の振動変位の低下が抑制されたアクチュエータを製造することができる。
【符号の説明】
【0099】
１ ：液体吐出ヘッド
２ ：ノズル
３ ：共通液室
４ ：加圧液室
５ ：圧電素子
６ ：電気接続パッド
７ａ ：第一コンタクト
７ｂ ：第二コンタクト
７ｃ ：第三コンタクト
７ｄ ：第四コンタクト
７ｅ ：第五コンタクト
８ ：絶縁膜
９ａ ：第一引き出し配線
９ｂ ：第二引き出し配線
１０ ：パッド開口
１１ ：防湿膜
５１ ：第一電極
５２ ：圧電膜
５３ ：第二電極
１００ ：流路基板
１０１ ：駆動回路
１０２ ：配線部
１０３ ：振動膜
１０３ａ ：振動領域
１０３ｂ ：ノズル形成穴
１１０ ：アクチュエータ
１１１ ：ノズル形成部
１２０ ：フレーム部材
４０３ ：キャリッジ
４０５ ：主走査モータ
４０６ ：駆動プーリ
４０７ ：従動プーリ
４０８ ：タイミングベルト
４４０ ：液体吐出ユニット
４４１ ：ヘッドタンク
４９３ ：主走査移動機構
５００ ：印刷装置
５０５ ：印刷手段
５５０ ：ヘッドユニット
２ ：ノズル
３ ：共通液室
４ ：加圧液室
５ ：圧電素子
６ ：電気接続パッド
７ａ ：第一コンタクト
７ｂ ：第二コンタクト
７ｃ ：第三コンタクト
７ｄ ：第四コンタクト
７ｅ ：第五コンタクト
８ ：絶縁膜
９ａ ：第一引き出し配線
９ｂ ：第二引き出し配線
１０ ：パッド開口
１１ ：防湿膜
５１ ：第一電極
５２ ：圧電膜
５３ ：第二電極
１００ ：流路基板
１０１ ：駆動回路
１０２ ：配線部
１０３ ：振動膜
１０３ａ ：振動領域
１０３ｂ ：ノズル形成穴
１１０ ：アクチュエータ
１１１ ：ノズル形成部
１２０ ：フレーム部材
４０３ ：キャリッジ
４０５ ：主走査モータ
４０６ ：駆動プーリ
４０７ ：従動プーリ
４０８ ：タイミングベルト
４４０ ：液体吐出ユニット
４４１ ：ヘッドタンク
４９３ ：主走査移動機構
５００ ：印刷装置
５０５ ：印刷手段
５５０ ：ヘッドユニット
【先行技術文献】
【特許文献】
【0100】
【特許文献1】特許第６３１０８２４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】
【図24】
【図25】