JP6191190B2 - 液体吐出装置、圧電アクチュエータ、及び液体吐出装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置、圧電アクチュエータ、及び液体吐出装置の製造方法に関する。

特許文献１には、シリコン単結晶基板で形成された液体吐出装置が開示されている。この特許文献１の液体吐出装置は、シリコンで形成された第１基板及び第２基板と、ノズルプレートを有する。第１基板には、複数の圧力室を含む液体流路が形成されている。第１基板の、複数の圧力室を覆う振動板には、複数の圧力室に対応した複数の圧電素子が設けられている。第２基板は、複数の圧電素子を覆うように第１基板の振動板に接合されている。ノズルプレートは、第１基板の、第２基板とは反対側の面に接合されている。

上記特許文献１の液体吐出装置は、以下の（１）〜（５）の工程を経て製造される。
（１）シリコンの第１基板の表面に酸化処理を施して、酸化シリコンの振動板を形成する。
（２）振動板に、各種成膜工程及びパターニング工程を繰り返して行い、圧電素子及び電極を形成する。
（３）シリコンの第２基板を、第１基板の振動板に接合する。
（４）第１基板を研磨して所定の厚みまで薄くする。
（５）第１基板の振動板と反対側の面からエッチングを行うことによって、第１基板に、複数の圧力室を含む液体流路を形成する。

特開２０１２−２１８３１４号公報

特許文献１では、（２）の工程で、単結晶シリコンの第１基板に、いわゆる、半導体プロセスによって複数の圧電素子を形成している。この方法では、各々の圧電素子を高い精度で形成することができ、第１基板に多数の圧電素子を高い集積度で配置することができる。しかしながら、２枚のシリコンの基板を使用するため、製造コストが高くなるという問題がある。

この点に関し、複数の圧電素子を作り込むシリコンの第１基板は必須であるが、第２基板については省略する、あるいは、第２基板をシリコン以外の材料で形成する、ということが考えられる。この場合、第１基板に対する製造プロセスの途中で第２基板を接合するという、上記の（３）の工程がなくなるため、第１基板のみで以降の工程を進めることになる。しかしながら、第１基板のみでは後工程でのハンドリングが難しくなることもある。

特に、（４）の工程で第１基板を研磨して薄くする必要がある。第１基板の元となるシリコンウェハーの厚みは、一般に、数百μｍであるが、液体の吐出特性に影響を及ぼす圧力室等の流路をエッチングで第１基板に形成する前に、第１基板の厚みを、流路形状に対応した数十μｍの厚みまで、研磨加工で薄くする必要がある。しかし、第２基板が接合されておらず第１基板しか存在しない状態で、上記の研磨工程を安定して行うことは難しい。さらに、（４）の工程によって薄くされた第１基板を、（５）のエッチング工程等の後工程でハンドリングすることも難しい。

本発明の目的は、使用するシリコンの基板の数を減らし、且つ、製造工程での前記基板のハンドリングを容易にすることにある。

第１の発明の液体吐出装置は、液体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路と、前記圧力室を覆う液体封止層とを有する流路構造体と、前記流路構造体の前記液体封止層に接して配置された圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、前記液体封止層の前記圧力室と反対側の面に配置されたアクチュエータ基板であって、前記アクチュエータ基板の前記液体封止層とは反対側に位置する部分に設けられて前記液体封止層と対向する振動層と、前記液体封止層と前記振動層との間において前記圧力室と対向して配置され、前記振動層と接続された柱状部と、を有するアクチュエータ基板と、前記振動層の前記柱状部と反対側の面に成膜された圧電素子と、を有することを特徴とするものである。

本発明において、圧電アクチュエータは、アクチュエータ基板と圧電素子を備える。アクチュエータ基板は、液体封止層と対向する振動層と、振動層に接続された柱状部とを備えている。圧電素子を駆動したときに振動層に変形が生じると、この振動層の変形は、柱状部を介して液体封止層に伝えられ、圧力室内の液体に圧力が付与される。

上記のように、本発明のアクチュエータ基板の柱状部は、振動層の変形を、液体封止層に伝えるためのものであり、柱状部の長さを短くする必要性は特にない。従って、アクチュエータ基板の厚みを一定以下に小さくする必要はなく、アクチュエータ基板を、研磨等によって薄く加工する必要はない。それ故、圧電アクチュエータの製造工程において、アクチュエータ基板のハンドリングが容易になる。また、アクチュエータ基板のハンドリング性向上のために、シリコンの別の基板等を接合する必要はなく、使用するウェハーの枚数を減らすことができる。また、ウェハーをほとんど研磨することなく、アクチュエータ基板として使用することも可能である。従って、研磨工程を省略又は簡略化することができ、製造コストを低減することができる。

また、本発明では、圧電素子と流路構造体の圧力室との間に、柱状部が介在していることにより、圧電素子が圧力室から離れた構成となる。従って、圧力室から液体封止層を透過した水分が圧電素子に到達しにくくなり、圧電素子に設けられた電極間の短絡やマイグレーション等が引き起こされることが抑制される。

第２の発明の液体吐出装置は、前記第１の発明において、前記液体封止層の前記圧力室を覆う領域に重ねられた膜部材を有し、前記膜部材の面積は、前記圧力室よりも小さく、且つ、前記柱状部の前記液体封止層側の端面の面積よりも大きいことを特徴とするものである。

液体封止層に膜部材が重ねられていることにより、柱状部が液体封止層を押圧したときの押圧力が、液体封止層の広い範囲に分散される。これにより、圧力室の容積変化を大きくすることができる。尚、この第２の発明において、膜部材の剛性が大きいほど、圧力室の容積変化を大きくすることができる。そこで、前記膜部材の剛性が、前記液体封止層の剛性よりも大きいことが好ましい（第３の発明）。

第４の発明の液体吐出装置は、前記第１の発明において、前記柱状部の、前記液体封止層側の端面の面積が、前記振動層側の端面の面積よりも小さいことを特徴とするものである。

柱状部の、液体封止層側の端面の面積が大きいと、液体封止層と直交する方向から見たときの、柱状部の外縁と圧力室の内縁との距離が近くなる。この場合、柱状部の位置が圧力室に対して少しずれるだけで、液体封止層の変位量が大きく変わる、即ち、柱状部の位置ズレに対する、液体封止層の変位量変化の感度が鋭くなる。本発明では、柱状部の液体封止層側の端面の面積が小さいため、柱状部の縁から圧力室の縁までの距離を大きくなる。これにより、柱状部が、圧力室に対して多少位置ズレしても、液体封止層の変位量が変化しにくくなる。

第５の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記液体を貯留する液体貯留部を備え、前記アクチュエータ基板の、前記柱状部とは異なる部分に、前記流路構造体の前記液体流路と前記液体貯留部とにそれぞれ連通し、前記液体流路と前記液体貯留部との間で液体を移動させるための連通流路が形成されていることを特徴とするものである。

上述したように、製造工程におけるアクチュエータ基板のハンドリングのために、アクチュエータ基板は、ある程度の厚みを有することが望ましい。本発明では、一定以上の厚みを有するアクチュエータ基板に、流路構造体の液体流路と液体貯留部との間で、液体を移動させるための流路が形成されている。尚、連通流路は、柱状部とは異なる位置にあることから、圧電素子に対してもずれた位置にある。従って、連通流路内の液体の水分が振動層を透過しても、その水分が圧電素子まで到達しにくく、圧電素子に悪影響を及ぼしにくい。

第６の発明の液体吐出装置は、前記第５の発明において、前記アクチュエータ基板に、前記アクチュエータ基板の前記流路構造体側に開口し、且つ、前記振動層までは達しない凹状の流路孔が設けられ、前記流路孔内の空間が前記連通流路であることを特徴とするものである。

本発明では、アクチュエータ基板に、流路構造体側に開口する凹状の流路孔が形成されており、この流路孔内が連通流路となっている。また、流路孔は振動層まで達していない。つまり、連通流路内の液体は振動層には接していない。従って、連通流路が形成されることによる、振動層の強度低下が抑えられる。

第７の発明の液体吐出装置は、前記第５又は第６の発明において、前記振動層の、前記連通流路を覆う部分に、前記連通流路内の液体を加圧するための加圧用圧電素子が配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、振動層の連通流路を覆う部分には、加圧用圧電素子が配置されている。これにより、加圧用圧電素子によって振動層を変形させることによって、連通流路内の液体に圧力を加えて移送することができる。

第８の発明の液体吐出装置は、前記第１〜第７の何れかの発明において、前記圧電素子に接続されるフレキシブル配線基板を有し、前記アクチュエータ基板には、前記液体封止層の一部分を露出させる貫通孔が形成され、前記液体封止層の、前記貫通孔によって露出した前記一部分には、前記圧電素子と接続された接続端子が配置され、前記フレキシブル配線基板の一部分が、前記貫通孔内に挿入されて前記接続端子と接合され、前記フレキシブル配線部材が挿入された前記貫通孔内に、接合補強材が充填されていることを特徴とするものである。

上述したように、製造工程におけるアクチュエータ基板のハンドリングのために、アクチュエータ基板は、ある程度の厚みを有することが望ましい。本発明では、このアクチュエータ基板に、圧電素子に接続された接続端子を露出させる貫通孔が形成されている。貫通孔にはフレキシブル配線基板の一部分が挿入されて、フレキシブル配線基板と接続端子とが接合される。貫通孔内に接合補強材が充填されることにより、接合補強材の流れ出しが防止される。また、アクチュエータ基板がある程度の厚みを有するということは、貫通孔の容積も一定以上であるということである。従って、十分な量の接合補強材を貫通孔に充填して、フレキシブル配線基板と接続端子との接合信頼性を高めることができる。

尚、前記第１〜第８の何れかの発明において、前記圧電素子の厚みが、０．５〜２．０μｍであってもよい（第９の発明）。

第１０の発明の圧電アクチュエータは 振動層と、前記振動層に接続された柱状部とを有するアクチュエータ基板と、前記振動層の前記柱状部と反対側の面に配置された圧電素子と、有することを特徴とするものである。

本発明においても、前記第１の発明と同様に、柱状部の長さを短くする必要性は特にない。従って、アクチュエータ基板の厚みを一定以下に小さくする必要はない。そのため、圧電アクチュエータの製造工程において、アクチュエータ基板のハンドリングが容易になる。また、ハンドリング性向上のために、別の基板をアクチュエータ基板に接合しておく必要がないため、使用するウェハーの枚数を減らすことができる。

第１１の発明の液体吐出装置の製造方法は、前記第１の発明の液体吐出装置の製造方法であって、前記流路構造体を作製する流路構造体製造工程と、前記圧電アクチュエータを作製するアクチュエータ製造工程と、前記流路構造体と前記圧電アクチュエータを接合する接合工程と、を備え、
前記アクチュエータ製造工程は、前記アクチュエータ基板の前記振動層の表面に前記圧電素子を成膜する圧電素子形成工程と、前記アクチュエータ基板の、前記振動層とは反対側の面からエッチングを行うことにより、前記アクチュエータ基板に、前記柱状部とこの柱状部を取り囲む凹状の孔とを形成するエッチング工程と、を含むことを特徴とするものである。

先にも述べたように、柱状部の役割に鑑みれば、アクチュエータ基板の厚みを特段薄くする必要がない。従って、アクチュエータ製造工程の各工程において、アクチュエータ基板のハンドリングが容易になり、別のシリコンの基板をアクチュエータ基板に接合しておく必要がない。

第１２の発明の液体吐出装置の製造方法は、前記第１１の発明において、前記アクチュエータ製造工程は、前記圧電素子に電極を形成する電極形成工程をさらに備え、前記電極形成工程で形成された前記電極の、前記圧電素子に対する位置に応じて、前記エッチング工程において、前記柱状部の形状及び形成位置を決定することを特徴とするものである。

比較的精度の低い方法で電極が形成された場合に、電極が本来の位置からずれて形成されると、振動層の変形量も変わってくる。ひいては、液体への付与する圧力に密接に関連する液体封止層の変形量も、所望の値に対してずれてくる。本発明では、電極の圧電素子に対する位置に応じて、柱状部の形状及び位置を変えることにより、液体封止層の変形量を調整することができる。

本発明では、柱状部は、振動層の変形を液体封止層に伝えるものであり、柱状部の長さを短くする必要性は特にない。そのため、アクチュエータ基板の厚みを特段薄くする必要はなく、圧電アクチュエータの製造工程において、アクチュエータ基板のハンドリングが容易になる。また、アクチュエータ基板のハンドリング性向上のために別の基板等を接合する必要はなく、使用するウェハーの枚数を減らすことができる。さらに、ウェハーをほとんど研磨することなく、アクチュエータ基板として使用することも可能であり、研磨工程を省略又は簡略化することによって製造コストを低減することができる。

また、本発明では、圧電素子と流路構造体の圧力室との間に、柱状部が介在していることにより、圧電素子が圧力室内の液体から離れた構成となる。従って、圧力室から液体封止層を透過する水分によって、圧電素子に設けられた電極間の短絡やマイグレーション等を引き起こすことが抑制される。

本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 流路ユニットの平面図である。 圧電アクチュエータの平面図である。 図２のＡ部拡大図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 図５のＣ−Ｃ線断面図である。 インクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。 変更形態１の図７相当の断面図である。 変更形態３の図６相当の断面図である。 変更形態４の図７相当の断面図である。 変更形態５の圧電アクチュエータの一部拡大図である。 図１２のＤ−Ｄ線断面図である。 変更形態６の図７相当の断面図である。 変更形態７のインクジェットヘッドの平面図である。 変更形態７の図１５のＥ−Ｅ線断面図である。 変更形態８のインクジェットヘッドの平面図である。 図１７のＦ−Ｆ線断面図である。 変更形態９の図６相当の断面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、インクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。まず、図１を参照してインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、以下では、図１の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送機構５等を備えている。

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０，１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１４が連結され、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４は、キャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに走査方向に移動する。プリンタ１のプリンタ本体１ａには、複数のインクカートリッジ１７が取り外し可能に装着されるホルダ９が設けられている。キャリッジ３はホルダ９と図示しないチューブで接続されており、インクカートリッジ１７のインクが、チューブを介してインクジェットヘッド４に供給される。インクジェットヘッド４の下面には、複数のノズル３０が形成されている。インクジェットヘッド４は、インクカートリッジ１７から供給されたインクを、複数のノズル３０から、プラテン２に載置された記録用紙１００に対して吐出する。

搬送機構５は、搬送方向においてプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有する。搬送機構５は、２つの搬送ローラ１８，１９によって、プラテン２に載置された記録用紙１００を搬送方向に搬送する。

以上のインクジェットプリンタ１は、プラテン２上に載置された記録用紙１００に対して、キャリッジ３を走査方向に移動させつつ、キャリッジ３に搭載されたインクジェットヘッド４からインクをそれぞれ吐出させる。また、２つの搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する。上記の、インクジェットヘッド４によるインク吐出動作と搬送機構５による記録用紙１００の搬送動作とを、交互に繰り返して実行させることによって、記録用紙１００に画像等を印刷する。

次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２は、インクジェットヘッドの平面図である。図３は、インクジェットヘッドの流路ユニットの平面図、図４は、インクジェットヘッドの圧電アクチュエータの平面図である。図５は、図２のＡ部拡大図である。また、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図であり、図７は図５のＣ−Ｃ線断面図である。尚、図６，図７において、インクジェットヘッド４内のインク流路内に充填されているインクをハッチングで示し、これに符号“Ｉ”を付している。図２〜図７に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１を備えている。

（流路ユニット）
図６、図７に示すように、流路ユニット２０は、５枚のプレート２４〜２８からなる積層体２２と、インク封止層２３とを備えている。

積層体２２の５枚のプレート２４〜２８のうちの最下層のプレート２８は、複数のノズル３０が形成されたノズルプレートである。一方、上側の残り４枚のプレート２４〜２７には、複数のノズル３０に連通するマニホールド３２や圧力室３３等のインク流路が形成されている。５枚のプレート２４〜２８の材質は特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼や、鉄−ニッケル合金（例えば、４２アロイ等）などの金属材料で形成されたものを使用できる。また、全てのプレートを同じ材質のプレートとする必要はない。例えば、ノズル加工性等の観点から、ノズルプレート２８のみ、ポリイミド樹脂のプレートを使用し、残り４枚のプレート２４〜２７は金属製のプレートとしてもよい。

図２、図３に示すように、積層体２２の上面にはインク供給孔３１が形成されている。インク供給孔３１は、図１に示すインクカートリッジ１７と接続される。また、積層体２２の内部には、それぞれ搬送方向に延在する２本のマニホールド３２が形成されている。２本のマニホールド３２はインク供給孔３１に連通している。

また、積層体２２は、複数のノズル３０と、複数のノズル３０にそれぞれ対応した複数の圧力室３３を有する。図６、図７に示すように、複数のノズル３０は、最下層のノズルプレート２８に形成されて、下方に向いて開口している。複数のノズル３０は、搬送方向に沿って千鳥状に配列され、２列のノズル列を構成している。

複数の圧力室３３は、積層体２２のうちの最上層に位置するプレート２４に形成されている。各圧力室３３は、上下方向から見て略楕円の平面形状を有し、楕円の長手方向が走査方向と平行となるように配置されている。図２、図３に示すように、圧力室３３は、複数のノズル３０と同様に、搬送方向に沿って千鳥状に配列されて、２本のマニホールド３２に対応した２列の圧力室列を構成している。また、図６に示すように、各圧力室３３は対応するマニホールド３２に連通している。以上より、図６に矢印で示すように、積層体２２内には、各マニホールド３２から分岐して、圧力室３３を経てノズル３０に至る個別流路が複数形成されている。

インク封止層２３は、積層体２２の、最上層に位置するプレート２４の上面に、複数の圧力室３３を覆うように接合されている。インク封止層２３は、金属の薄板や合成樹脂のフィルムなどで形成することができる。但し、インク封止層２３のインク透過性は、低いことが好ましい。この点、金属材料は内部組織が緻密な構造であり、一般にインクなどの液体の透過性が低い材料である。一方、合成樹脂材料は、金属材料と比べるとインクを透過させやすい材料である。そのため、インク封止層２３として合成樹脂フィルムを採用する場合は、フィルムの表面に、金属材料等からなる透過抑制層が設けられていることが好ましい。

（圧電アクチュエータ）
圧電アクチュエータ２１は、流路ユニット２０のインク封止層２３の上面に接して配置されている。この圧電アクチュエータ２１は、アクチュエータ基板４０と、共通電極４２と、圧電層４３と、複数の個別電極４４とを備えている。

アクチュエータ基板４０は、流路ユニット２０のインク封止層２３の上面に熱硬化性接着剤等で接合されている。アクチュエータ基板４０は、単結晶シリコンで形成されている。アクチュエータ基板４０は、その上部に設けられた振動層４１を有する。振動層４１の材料は特に限定はされないが、例えば、シリコンのアクチュエータ基板４０の表面に酸化又は窒化処理を施すことによって、二酸化シリコン又は窒化シリコンの振動層４１を形成することができる。尚、振動層４１の厚みは、例えば、０．５〜０．８μｍ程度である。

また、アクチュエータ基板４０は、振動層４１とインク封止層２３との間において、複数の圧力室３３とそれぞれ対向する複数の柱状部４９を有する。より詳細には、アクチュエータ基板４０の複数の圧力室３３と対向する部分に複数の収容室４８が形成されており、複数の柱状部４９は複数の収容室４８にそれぞれ収容されている。尚、収容室４８は、アクチュエータ基板４０の下面から振動層４１まで達する孔４７によって形成されている。収容室４８は、上方から振動層４１によって覆われる一方で、下方からインク封止層２３によって覆われている。

図５〜図７に示すように、アクチュエータ基板４０と直交する上下方向から見て、１つの収容室４８は、圧力室３３と比べて一回り大きい略楕円の平面形状を有し、収容室４８の中に圧力室３３が収まっている。柱状部４９は、上下方向から見て、圧力室３３よりも小さい略楕円の平面形状を有する。柱状部４９の下端面は、インク封止層２３の圧力室３３を覆う部分の上面に接している。一方、柱状部４９の上端面は、振動層４１と接続されている。

振動層４１の上面には、共通電極４２、圧電層４３、複数の個別電極４４が、この順に下から積層されている。共通電極４２は、例えば、ＴｉやＰｔ等の電極材料からなり、振動層４１の上面にほぼ全面的に形成されている。尚、共通電極４２の厚みは、例えば、０．２〜０．６μｍ程度である。

圧電層４３は、ゾルゲル法等の公知の成膜法によって、共通電極４２を覆うように、振動層４１の上面のほぼ全域にわたって形成されている。また、圧電層４３は、強誘電性圧電材料で形成されている。強誘電性圧電材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴＮ）、あるいは、ニオブ酸カリウムナトリウムなどを挙げることができる。尚、圧電層４３の厚みは、例えば、０．５〜２．０μｍ程度である。

複数の個別電極４４は、例えば、Ｐｔ等の電極材料からなり、圧電層４３の上面の、複数の収容室４８と対向する領域にそれぞれ形成されている。図５〜図７に示すように、個別電極４４も、上下方向から見て、略楕円の平面形状を有する。また、個別電極４４の平面サイズは、収容室４８よりも小さく柱状部４９よりも大きい。そして、図５に示すように、上下方向から見て、収容室４８、個別電極４４、及び、柱状部４９が、収容室４８の内側に個別電極４４が収まり、個別電極４４の内側に柱状部４９が収まるような関係で配置されている。尚、個別電極４４の厚みは、例えば、０．２〜０．６μｍ程度である。

図４〜図６に示すように、圧電層４３の上面には、複数の個別電極４４にそれぞれ接続された複数の配線部４５が形成されている。各配線部４５は、個別電極４４から、この個別電極４４の長手方向に沿って引き出されている。各配線部４５の、個別電極４４とは反対側の端部には接続端子４６が設けられている。複数の接続端子４６には、凸状のバンプ４６ａがそれぞれ設けられている。複数の接続端子４６のバンプ４６ａは、フレキシブル配線基板の一種であるＣＯＦ５１（Chip On Film）と、導電性接着剤やハンダなどで接合される。

ＣＯＦ５１は、図示しない制御基板と接続されている。ＣＯＦ５１には、圧電アクチュエータ２１を駆動するドライバＩＣ５３が実装されている。ドライバＩＣ５３は、制御基板から送られてきた吐出制御信号に基づいて、所定の駆動波形を有する駆動信号を生成する。ドライバＩＣ５３で生成された駆動信号は、ＣＯＦ５１上の配線、接続端子４６、配線部４５を介して、複数の個別電極４４にそれぞれ出力される。また、共通電極４２も、図示しない箇所においてＣＯＦ５１と接合されている。共通電極４２はＣＯＦ５１に形成されたグランド配線と導通しており、常にグランド電位に保持されている。

尚、圧電層４３のうちの、個別電極４４と共通電極４２に挟まれる部分は、個別電極４４と共通電極４２との間に電位差が生じたときに、圧電変形が生じる部分である。以下、圧電層４３のうちの上記部分を圧電素子５０と称する。複数の圧力室３３に対応する複数の圧電素子は、それぞれ厚み方向に分極されている。尚、本実施形態では、圧電層４３が、振動層４１のほぼ全面に形成されて複数の収容室４８を共通に覆っているため、複数の圧電素子が互いに繋がった構成となっている。これに対して、複数の収容室４８にそれぞれ対応する複数の圧電素子５０が互いに分離するように、圧電層４３がパターニングされてもよい。

ドライバＩＣ５３から個別電極４４に駆動信号が出力されたときの、圧電アクチュエータ２１の動作について説明する。ある個別電極４４に対して、ドライバＩＣ５３から駆動信号が供給されると、個別電極４４の電位がグランド電位に対して変化する。これにより、個別電極４４と共通電極４２との間に電位差が生じ、圧電素子５０には厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は、圧電素子５０の分極方向に一致することから、圧電素子５０は面方向に収縮する。圧電素子５０の収縮により、圧電層４３及び振動層４１の、収容室４８と対向する部分が下方に凸となるように撓む。

このときの振動層４１の撓みによって柱状部４９が下方へ押し下げられ、柱状部４９はインク封止層２３の、圧力室３３と対向する部分を押圧する。このとき、インク封止層２３が圧力室３３側に凸となるように撓み、圧力室３３内の容積が減少する。このように、圧電素子５０の駆動によって柱状部４９を上下に移動させることで、圧力室３３に容積変化を生じさせる。これにより、この容積変化により、圧力室３３内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与されるため、圧力室３３に連通するノズル３０からインクが吐出される。

本実施形態の圧電アクチュエータ２１においては、圧電素子５０（圧電層４３）と流路ユニット２０の圧力室３３との間に、アクチュエータ基板４０の柱状部４９が介在しているため、圧電素子５０が、圧力室３３内のインクから離れた構成となる。従って、圧力室３３からインク封止層２３を透過した水分が圧電素子５０に到達しにくい。そのため、この水分に起因して、圧電素子５０に短絡やマイグレーション等の電気的な問題が生じることを抑制できる。

また、本実施形態では、図６、図７に示すように、柱状部４９の上端が振動層４１に接続され、且つ、柱状部４９の下端が常にインク封止層２３に接触している。そのため、振動層４１に生じた変形を、柱状部４９により、インク封止層２３に確実に伝えることができる。

次に、上述したインクジェットヘッド４の製造方法について説明する。図８は、インクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。本実施形態では、流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１をそれぞれ別々に作製し、その後、両者を接合するという方法を採用する。

（流路ユニット製造工程）
複数枚のプレートが積層された構造を有する流路ユニット２０の作製については、従来から知られている技術であり、図６、図７を参照して簡単に述べる。まず、積層体２２を構成する５枚のプレート２４〜２８に、それぞれ、ノズル３０、圧力室３３、マニホールド等の流路部分となる孔をエッチングやレーザー加工等の公知の加工技術を用いて形成する。次に、５枚のプレート２４〜２８を互いに積層して熱硬化性接着剤等で接合して、積層体２２を得る。さらに、積層体２２のプレート２４に、合成樹脂のフィルムや金属膜などからなるインク封止層２３を、複数の圧力室３３を覆うように接合し、流路ユニット２０の作製を完了する。

（アクチュエータ製造工程）
（１）振動層形成工程
図８（ａ）に示すように、まず、シリコン単結晶のウェハーから切り出したアクチュエータ基板４０の上面に、酸化処理又は窒化処理を施すことにより、二酸化シリコン又は窒化シリコンの振動層４１を形成する。振動層４１の厚みは、例えば、１μｍ程度である。

（２）圧電素子形成工程
次に、振動層４１の上面に複数の圧電素子５０を形成する。図８（ｂ）に示すように、まず、振動層４１の上面のほぼ全域に、真空蒸着法やスパッタ法等により、共通電極４２を成膜する。次に、ゾルゲル法やＭＯＤ法等により、共通電極４２を全面的に覆うように圧電層４３を成膜する。次に、圧電層４３の上面に、真空蒸着法やスパッタ法によって導電膜を成膜した後、この導電膜のパターニングを行って、複数の個別電極４４、複数の配線部４５、及び、複数の接続端子４６を含む導電パターンを形成する。これにより、振動層４１の上面に、複数の個別電極４４と共通電極４２に挟まれた、複数の圧電素子５０が形成される。尚、圧電層４３、個別電極４４、及び、共通電極４２の厚みは、それぞれ、１μｍ程度である。

（３）エッチング工程
次に、図８（ｃ）に示すように、アクチュエータ基板４０の、振動層４１とは反対側の下面側からエッチングを行って、アクチュエータ基板４０に、複数の柱状部４９と複数の柱状部４９をそれぞれ取り囲む複数の収容室４８（凹状の孔４７）を形成する。エッチングは、ウェットエッチングでもドライエッチングでもよいが、ウェットエッチングの方が、エッチング速度が速いために短時間でエッチングを行える点で有利である。

ウェットエッチングでエッチングする場合の具体例を挙げる。まず、アクチュエータ基板４０の側面に、エッチング液（例えば、ＫＯＨ溶液）に対する耐性を有するマスク膜を形成する。マスク膜は、例えば二酸化シリコンである。また、上述した振動層４１も、エッチング液に対する耐性を有し、アクチュエータ基板４０の上面におけるマスク膜として機能する。さらに、アクチュエータ基板４０の下面に、複数の収容室４８（孔４７）に対応したマスク膜をパターニングして形成する。その上で、アクチュエータ基板４０の下面からウェットエッチングを行い、マスク膜で覆われていない領域に複数の孔４７を形成する。尚、その際、アクチュエータ基板４０の上面に形成された振動層４１が、下面側から孔４７をエッチングで形成するときに、孔４７がアクチュエータ基板４０を貫通しないようにエッチングストッパ層としても機能する。

（接合工程）
上記のようにして作製した流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１を接合する。図８（ｄ）に示すように、流路ユニット２０のインク封止層２３の上面に、圧電アクチュエータ２１のアクチュエータ基板４０を、熱硬化性接着剤等を用いて接着する。
接合工程の後、ＣＯＦ５１の圧電アクチュエータ２１への接合等を行って、インクジェットヘッド４の製造を完了する。

本実施形態の圧電アクチュエータ２１は、流路ユニット２０と複数の圧電素子５０との間に、複数の柱状部４９を有するアクチュエータ基板４０を備えている。ここで、柱状部４９は、圧電素子５０を駆動させたときに振動層４１に生じる変形を、流路ユニット２０のインク封止層２３に伝えるものであるが、その長さを特段短くしないといけないというものではない。従って、アクチュエータ基板４０の厚みを一定以下に小さく抑える必要がない。つまり、アクチュエータ基板４０を、研磨等によって薄く加工する必要はない。

それ故、上述したアクチュエータ製造工程における、アクチュエータ基板４０のハンドリングが容易になる。また、アクチュエータ基板４０の製造工程中に、ハンドリング性向上のために別のシリコンの基板等をアクチュエータ基板４０に接合する必要はなく、使用するシリコンウェハーの枚数を減らすことができる。また、インク流路が形成される流路ユニット２０をシリコン以外の材料で形成して、後で圧電アクチュエータ２１と接合するという方法を採用することが可能となる。

また、本実施形態では、例えば数百μｍの厚みのシリコンウェハーを、研磨してその厚みを薄くすることなく、アクチュエータ基板４０としてそのまま使用することも可能である。従って、研磨工程を省略することによって製造コストを低減することができる。勿論、アクチュエータ基板４０の厚みを調整するために、適宜、研磨工程を行ってもよい。この場合でも、アクチュエータ基板４０の厚みを大きく減らす必要はないことから、研磨工程が簡略化され、製造コストの削減につながる。

尚、本実施形態のインクジェットヘッド４が、本発明の液体吐出装置に相当する。流路ユニット２０が、本発明の流路構造体に相当する。インク封止層２３が、本発明の液体封止層に相当する。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］インク封止層２３を大きく変形させて、圧力室３３の容積変化を大きくするためには、振動層４１が変形したときの柱状部４９の押圧力を、インク封止層２３の広い範囲に分散させて作用させることが好ましい。しかし、一方で、柱状部４９全体を太いものとすると、柱状部４９の、振動層４１と接する上端面の面積が大きくなって、振動層４１の変形が阻害されるため、柱状部４９をあまり太くすることは避けたい。

（変更形態１）
上記の点に関し、図９に示すように、柱状部４９によって押圧されるインク封止層２３の、柱状部４９が押し当てられる領域に、膜部材６０が重ね合わされていてもよい。図９では、アクチュエータ基板４０とインク封止膜２３との間に膜部材６０が介在されている。膜部材６０の、柱状部４９の下端面とインク封止膜２３との間の部分６０ａの面積は、圧力室３３よりも小さいが、柱状部４９の下端よりも大きくなっている。この構成により、柱状部４９が直接インク封止層２３を押圧する場合と比べて、柱状部４９の押圧力を、インク封止層２３の広い範囲に作用させることができる。尚、図９では、膜部材６０は、インク封止層２３に対して柱状部４９側に配置されているが、インク封止層２３に対して柱状部４９と反対側、即ち、圧力室３３内に配置されていてもよい。

また、膜部材６０の剛性が大きいほど、圧力室３３の容積変化を大きくすることができる。そこで、膜部材６０の剛性が、インク封止層２３の剛性よりも大きいことが好ましい。尚、ここでの「剛性」とは、部材の弾性係数Ｅと、部材の厚み等から定まる断面二次モーメントＩとによって決定される、曲げ剛性ＥＩのことをいう。従って、膜部材６０の剛性をインク封止層２３の剛性よりも大きくするには、膜部材６０を、インク封止層２３よりも弾性係数Ｅの大きい材料で形成する。例えば、インク封止膜２３が合成樹脂フィルムである場合には、膜部材６０を薄い金属板とする。あるいは、膜部材６０の厚みをインク封止層２３の厚みよりも大きくすればよい。

（変更形態２）
柱状部４９の、インク封止層２３側の下端面の面積が、振動層４１側の上端面の面積よりも大きい、下に向かって径が拡大するテーパー形状に形成されてもよい。この構成では、柱状部４９の、面積の大きな下端面によってインク封止層２３を広い範囲で押圧することができる。一方で、柱状部４９の上端面の面積は小さいことから、振動層４１の撓み変形が柱状部４９によって阻害されにくくなる。

２］１つの圧力室３３に対して複数の柱状部４９が対向して配置されていてもよい（変更形態３）。例えば、図１０では、１つの圧力室３３に対して３本の柱状部４９が配置されている。

３］図１１に示すように、柱状部４９の、インク封止層２３側の下端面の面積が、振動層４１側の上端面の面積よりも小さい、下に向かって径が縮小するテーパー形状に形成されていてもよい（変更形態４）。

柱状部４９の、インク封止層２３側の下端面の面積が大きいと、上下方向から見たときの、柱状部４９の下端における外縁と圧力室３３の内縁との距離が近くなる。その場合、流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１とを接合する際に、柱状部４９の位置が圧力室３３に対して少しずれるだけで、インク封止層２３の変位量が大きく変わる、即ち、柱状部４９の位置ズレに対する、インク封止層２３の変位量変化の感度が鋭くなる。これに対して、変更形態３では、柱状部４９のインク封止層２３側の端面の面積が小さいため、柱状部４９の下端における外縁から圧力室３３の内縁までの距離が大きくなる。これにより、柱状部４９が、圧力室３３に対して多少位置ズレしても、インク封止層２３の変位量が大きく変化しなくなる。尚、柱状部４９全体の太さを細くすることによっても、上記と同じ効果を得ることはできる。しかし、柱状部４９があまりにも細いと、柱状部４９の強度が不足し、圧電素子５０を繰り返し駆動するにつれて柱状部４９にひびが入ったり、折れたりするなど、破損が生じる虞がある。従って、柱状部４９全体を細くするのではなく、下端部だけを細くすることが好ましい。

４］振動層４１の、収容室４８を覆う部分を補強する構成が設けられていてもよい（変更形態５）。例えば、図１２、図１３では、収容室４８の上端に、柱状部４９の外側面と収容室４８（孔４７）の内壁面とを繋ぐように２本の支持部６１が設けられている。振動層４１は、柱状部４９だけでなく、２本の支持部６１とも繋がっている。これら２本の支持部６１により、振動層４１の、収容室４８を覆う部分が支持される。尚、支持部６１は、柱状部４９の外側面と収容室４８の内壁面との距離が最も大きくなる箇所に設けられることが好ましい。図１２では、楕円形の平面形状を有する柱状部４９の、長手方向両端部と、同じく楕円形の収容室４８の長手方向両端部とを繋ぐように、２本の支持部６１が配置されている。

５］前記実施形態では、図６、図７のように、アクチュエータ基板４０に振動層４１まで達する孔４７が形成され、孔４７によって形成された収容室４８に柱状部４９が収容されていた。これに対して、図１４に示すように、アクチュエータ基板４０に、上端が振動層４１まで達しない凹状の孔６２が形成され、この凹状の孔６２内に柱状部４９が収容された構成であってもよい（変更形態６）。凹状の孔６２は、図８（ｃ）のエッチング工程を、振動層４１までエッチング液が到達する前に止めることにより、形成することができる。

この変更形態６の構成は、別の言い方をすれば、柱状部４９の上端が振動層４１に直接接接続されているのではなく、柱状部４９と振動層４１の間に凹状の孔６２の天井部を形成する壁部６２ａが介在している、とも表現できる。この構成では、振動層４１の下に凹状の孔６２の壁部６２ａが存在することにより、振動層４１が実質的に厚くなっている。従って、振動層４１の補強という観点では有利である。但し、振動層４１が上下に撓みにくくなるので、変形効率の点では不利である。

６］前記実施形態で述べたように、アクチュエータ基板４０は、一定以上の厚みを有するものであることから、このアクチュエータ基板４０の、柱状部４９が形成されていない空いた部分に、様々な用途に使用する空間を形成することができる。

（変更形態７）
アクチュエータ基板４０にインクが流れる流路の一部を形成することができる。例えば、図１５の例では、２列の圧力室列に対応した、２列の収容室４８の列の間に、その配列方向に延びる連通流路６４が形成されている。連通流路６４の、搬送方向上流側の端部は、アクチュエータ基板４０の上面に形成された連通孔６５と連通している。連通孔６５には、流路ユニット２０に形成されたインク供給孔３１と同じく、インクカートリッジ１７（図１参照）が接続される。一方、連通流路６４の、搬送方向下流側の端部は、この連通流路６４の両側に位置する２本のマニホールド３２と、流路ユニット２０に形成された流路６６を介して連通している。

つまり、連通流路６４は、搬送方向上流側の端部においてインクカートリッジ１７と連通し、搬送方向下流側の端部において２本のマニホールド３２と連通している。従って、インクカートリッジ１７からインク供給孔３１を介してマニホールド３２に供給したインクの一部を、連通流路６４からインクカートリッジ１７に戻すことが可能となる。これにより、マニホールド３２内に混入して成長した気泡を、パージでノズル３０から排出させるのではなく、連通流路６４を介してインクカートリッジ１７に送ることができる。尚、連通流路６４は、収容室４８とは重ならない位置にあることから、圧電素子５０に対してもずれた位置にある。従って、連通流路６４内の水分が振動層４１を透過しても、この水分が圧電素子５０まで到達しにくく、圧電素子５０に悪影響を及ぼしにくい。

この変更形態７において、インクカートリッジ１７が、本発明の液体貯留部に相当する。尚、インクカートリッジ１７とインクジェットヘッド４の間に、インク圧力変動を吸収する等の目的で、インクカートリッジ１７とは別のインク貯留部が設けられている場合には、連通流路６４を、前記インク貯留部と接続するようにしてもよい。この場合は、前記インク貯留部が、本発明の液体貯留部に相当する。

連通流路６４の形状は特に限定されるものではないが、以下に一例を示す。図１６は、連通流路の一例を示す、図１５のＥ−Ｅ線断面図である。図１６では、アクチュエータ基板４０に、インク封止層２３側に開口し、且つ、上端が振動層４１まで達しない凹状の流路孔６７が形成されている。この流路孔６７内の空間が連通流路６４となっている。この構成では、連通流路６４と振動層４１の間に、流路孔６７の天井部を形成する壁部６７ａが存在しており、連通流路６４内のインクは振動層４１には接していない。従って、連通流路６４が形成されることによる、振動層４１の強度低下が抑えられる。

また、連通流路６４の上に振動層４１のみが存在する場合には、振動層４１の強度が弱いために、個別電極４４に接続された配線部４５を、連通流路６４の直上に引き回すことは難しい。これに対して、図１６の構成であれば、振動層４１が、流路孔６７の壁部６７ａによって補強された構造となっているため、振動層４１の、連通流路６４を覆う部分にも配線部４５を引き回すことが可能となる。例えば、図１５において、左側の個別電極４４の列にそれぞれ接続されている複数の配線部４５を、連通流路６４を跨いで、右側まで引き出すことが可能となる。このように、アクチュエータ基板４０に連通流路６４が形成されても、配線部４５の配置自由度が低下することがない。

（変更形態８）
アクチュエータ基板４０に、連通流路６４内のインクを加圧する加圧用圧電素子が設けられてもよい。図１７、図１８に示すように、この変更形態８では、アクチュエータ基板４０に、搬送方向上流側から順に並ぶ、幅の等しい３つの流路孔６８ａ，６８ｂ，６８ｃと、３つの流路孔６８ａ，６８ｂ，６８ｃを繋ぐ、幅の狭い流路孔６８ｄ，６８ｅが形成されている。これら流路孔６８ａ〜６８ｅ内の空間によって、連通流路６４ａ〜６４ｅが形成されている。尚、流路孔６４ｂ内の流路を、特に、加圧室６４ｂともいう。

流路孔６８ｂ（加圧室６４ｂ）に対してマニホールド３２との接続側に位置する流路孔６８ｅは、インクカートリッジ１７との接続側に位置する流路孔６８ｄよりも、幅が狭く、且つ、長さが長い。つまり、加圧室６４ｂに接続される、マニホールド側３２の連通流路６４ｅは、インクカートリッジ側の連通流路６４ｅよりも流路抵抗が大きい。

図１８に示すように、流路孔６８ａ〜６８ｅのうち、少なくとも、加圧室６４ｂを形成する流路孔６８ｂは、アクチュエータ基板４０の下面から振動層４１まで達する孔である。また、圧電層４３の、流路孔６８ｂを覆う部分には、平面視で、流路孔６８ｂよりも一回り小さい形状を有する加圧用電極７０が配置されている。圧電層４３の、加圧用電極７０と共通電極４２とに挟まれた部分が加圧用圧電素子６９を構成する。加圧用圧電素子６９によって、加圧室６４ｂにおいて振動層４１を変形させることで、加圧室６４ｂ内のインクが、インクカートリッジ１７との接続側の連通流路６４ａに圧送する。これにより、マニホールド３２内のインクを、連通流路６４ａ〜６４ｅを経由してインクカートリッジ１７に戻すことができ、マニホールド３２とインクカートリッジ１７との間でインクを循環させることができる。尚、アクチュエータ基板４０の連通孔６５とインクカートリッジ１７との間に、インクカートリッジ１７から逆にインクが流入することを防止する逆止弁が設けられていることが好ましい。この変更形態８では、インクを循環させるための加圧装置を、別に設ける必要がない。

尚、加圧室６４ｂを形成する流路孔６８ｂが振動層４１まで達しない凹状の流路孔であっても、加圧用圧電素子６９によって、振動層４１を変形させることは可能ではある。しかし、振動層４１を大きく変形させるためには、図１８のように、振動層４１まで達した流路孔６８ｂで加圧室６４ｂを形成し、加圧室６４ｂ内のインクが振動層４１に接触した構成とすることが好ましい。

アクチュエータ基板４０に形成される連通流路６４としては、上述したインクを循環させるための流路には限られない。例えば、２本のマニホールド３２を互いに連通させる流路であってもよい。また、インクカートリッジ１７から供給されたインクを、複数の圧力室３３に供給する流路の一部であってもよい。例えば、複数の圧力室３３にそれぞれ連通するマニホールドであってもよい。即ち、前記実施形態では流路ユニット２０に設けられているマニホールドが、アクチュエータ基板４０に形成されてもよい。

また、インク以外の液体が流れる流路であってもよい。例えば、複数の圧電素子５０を駆動するドライバＩＣ５３から発生した熱が流路ユニット２０に伝わると、流路ユニット内２０のインクの温度が局部的に高くなり、その部分のインクの粘度が低くなる。このインク粘度のばらつきを抑制するために、アクチュエータ基板４０に、流路ユニット２０を冷却するための冷却用液体を流すための流路が形成されてもよい。

また、アクチュエータ基板４０の、連通流路６４の位置は、２列に配列された収容室５８の列の間には限られない。即ち、柱状部４９が形成されていない領域内で、連通流路６４の位置を自由に設定できる。

（変更形態９）
図１９では、アクチュエータ基板４０に、インク封止層２３の一部分を露出させる貫通孔７１が形成されている。貫通孔７１は、アクチュエータ基板４０のエッチング工程よりも前あるいは後の工程で、機械加工等によって形成される。インク封止層２３の、貫通孔７１によって露出した前記一部分には複数の接続端子４６が配置されている。複数の接続端子４６は、アクチュエータ基板４０に形成されたスルーホール７２内の導電材料を介して、複数の個別電極４４とそれぞれ接続されている。尚、インク封止層２３が、金属材料などの導電性を有する材料で形成されている場合は、このインク封止層２３の表面を覆うように絶縁膜が形成された上で、この絶縁膜に複数の接続端子４６が配置される。

貫通孔７１内にはＣＯＦ５１の先端部が挿入されている。このＣＯＦ５１の先端部は、インク封止層２３に配置された複数の接続端子４６と、例えば異方性導電性接着剤（ＡＣＦ）７３によって接合されている。さらに、ＣＯＦ５１と複数の接続端子４６との接合を補強するために、貫通孔７１内には、合成樹脂材料からなる接合補強材７４が充填されている。貫通孔７１内に接合補強材７４が充填されることにより、接合補強材７４の流れ出しが防止される。また、アクチュエータ基板４０がある程度の厚みを有するということは、貫通孔７１の容積も一定以上であるということである。従って、十分な量の接合補強材７４を貫通孔７１に充填して、ＣＯＦ５１と接続端子４６との接合信頼性を高めることができる。

７］アクチュエータ基板４０の柱状部４９は、振動層４１に生じた変形をインク封止層２３に伝えるものであるが、柱状部４９の形状や位置が変わると、インク封止層２３を押圧する量や押圧する範囲が変わるため、インク封止層２３の変形量も変わってくる。この点を考慮して、柱状部４９の形状や位置を積極的に変えて、インク封止層２３の変形量を調整することもできる。

（変更形態１０）
上記について例を挙げて説明する。前記実施形態の図８（ｂ）の圧電素子を形成する際の、個別電極４４を圧電層４３に形成する工程（電極形成工程）において、個別電極４４の位置が本来形成されるべき位置からずれた位置に形成された場合を考える。例えば、製造コスト削減のため、個別電極４４をスクリーン印刷等の、比較的精度の低い方法で電極を形成する場合には十分あり得る。個別電極４４が本来の位置からずれた位置に形成されると、振動層４１の変形量が変わってくる。ひいては、インクへの付与する圧力に密接に関連するインク封止層２３の変形量も、要求量に対してずれてくる。

そこで、電極形成工程で形成された個別電極４４の、圧電素子５０（圧力室３３）に対する位置を検出する。そして、検出された位置に応じて、図８（ｃ）のエッチング工程において、柱状部４９の形状及び形成位置を決定する。即ち、個別電極４４の位置が本来形成されるべき所定位置からずれている場合は、そのズレ量に応じて、柱状部４９の形状、又は、形成位置を変えることによって、インク封止層２３の変形量を調整する。尚、個別電極４４の位置ズレ量の検出は、例えば、以下のようにして行う。スクリーン印刷の場合、スクリーン製版が全体的に伸びることによって、複数の個別電極４４にそれぞれ位置ズレが生じる。この製版の伸びによる個別電極４４の位置ズレを把握するには、複数の個別電極４４のうちの最も距離が離れた２つの個別電極４４の距離を測長機で測定し、設計値と比較すればよい。また、エッチング工程において、柱状部４９の形状や形成位置を変えるには、例えば、アクチュエータ基板４０の下面に形成するマスク膜のパターンを変えればよい。

尚、上の例では、個別電極４４の位置ズレを問題にしたが、その他にも、圧電層４３や電極等の膜厚が、所定値からずれることによる、圧電素子５０の特性ズレについても同様である。例えば、圧電層４３の厚みが要求値からずれて、圧電素子５０の静電容量が所定値からずれた場合にも、柱状部４９の形状や形成位置を変更することにより、インク封止層２３の変形量を調整することができる。

８］前記実施形態の図８（ａ）では、アクチュエータ基板に酸化処理又は窒化処理を施すことによって、酸化シリコン又は窒化シリコンからなる振動層４１を形成しているが、振動層４１の形成工程はこれには限られない。例えば、シリコンのアクチュエータ基板４０に、エッチング液に対する耐性を有する材料（例えば、ジルコニアやアルミナなどのセラミックス材料）からなる振動層４１を、スパッタ法などで成膜して形成してもよい。

９］前記実施形態の流路ユニット２０は、金属材料や樹脂材料で形成された複数枚のプレートが積層された構造であったが、流路ユニットの構造や材質は、前記実施形態のものには限られない。一部又は全部がシリコンで形成された流路ユニットであってもよい。例えば、シリコン等で形成された流路形成基板と、シリコン等で形成されたノズルプレートの、２層構造の流路ユニットであってもよい。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出するインクジェットヘッドに適用したものであるが、その他の用途の液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。また、本発明の適用対象は、液体吐出装置の圧電アクチュエータには限られず、例えば、微細流路に設けられる液体圧送用のポンプなど、液体吐出以外の用途に使用するアクチュエータにも本発明を適用することができる。

１ インクジェットプリンタ
４ インクジェットヘッド
１７ インクカートリッジ
２０ 流路ユニット
２１ 圧電アクチュエータ
２３ インク封止層
３０ ノズル
３３ 圧力室
４０ アクチュエータ基板
４１ 振動層
４６ 接続端子
４９ 柱状部
５０ 圧電素子
６０ 膜部材
６４ 連通流路
６７ 流路孔
６８ 流路孔
６９ 加圧用圧電素子
７１ 貫通孔
７４ 接合補強材

Claims (12)

1. 液体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路と、前記圧力室を覆う液体封止層とを有する流路構造体と、
   前記流路構造体の前記液体封止層に接して配置された圧電アクチュエータと、を備え、
   前記圧電アクチュエータは、
   前記液体封止層の前記圧力室と反対側の面に配置されたアクチュエータ基板であって、
   前記アクチュエータ基板の前記液体封止層とは反対側に位置する部分に設けられて前記液体封止層と対向する振動層と、前記液体封止層と前記振動層との間において前記圧力室と対向して配置され、前記振動層と接続された柱状部と、を有するアクチュエータ基板と、
   前記振動層の前記柱状部と反対側の面に成膜された圧電素子と、
   を有することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記液体封止層の前記圧力室を覆う領域に重ねられた膜部材を有し、
   前記膜部材の面積は、前記圧力室よりも小さく、且つ、前記柱状部の前記液体封止層側の端面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記膜部材の剛性が、前記液体封止層の剛性よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記柱状部の、前記液体封止層側の端面の面積が、前記振動層側の端面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
5. 前記液体を貯留する液体貯留部を備え、
   前記アクチュエータ基板の、前記柱状部とは異なる部分に、前記流路構造体の前記液体流路と前記液体貯留部とにそれぞれ連通し、前記液体流路と前記液体貯留部との間で液体を移動させるための連通流路が形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体吐出装置。
6. 前記アクチュエータ基板に、前記アクチュエータ基板の前記流路構造体側に開口し、且つ、前記振動層までは達しない凹状の流路孔が設けられ、
   前記第１流路孔内の空間が前記連通流路であることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 前記振動層の、前記連通流路を覆う部分に、前記連通流路内の液体を加圧するための加圧用圧電素子が配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出装置。
8. 前記圧電素子に接続されるフレキシブル配線基板を有し、
   前記アクチュエータ基板には、前記液体封止層の一部分を露出させる貫通孔が形成され、
   前記液体封止層の、前記貫通孔によって露出した前記一部分には、前記圧電素子と接続された接続端子が配置され、
   前記フレキシブル配線基板の一部分が、前記貫通孔内に挿入されて前記接続端子と接合され、
   前記フレキシブル配線部材が挿入された前記貫通孔内に、接合補強材が充填されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の液体吐出装置。
9. 前記圧電素子の厚みが、０．５〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の液体吐出装置。
10. 振動層と、前記振動層に接続された柱状部と、前記柱状部を収容する収容室とを有するアクチュエータ基板と、
    前記振動層の前記柱状部と反対側の面に配置された圧電層と、
    前記振動層が延びる第１方向と直交する前記第２方向において、前記圧電層の一方側の面に配置された個別電極と、
    前記第２方向において、前記圧電層の他方側の面に配置された共通電極と、
    を有し、
    前記圧電層は、前記第２方向において前記個別電極と前記共通電極とで挟まれており、
    前記個別電極の端部は、前記第１方向において、前記柱状部の外側面と前記収容室の内壁面との間に位置することを特徴とする圧電アクチュエータ。
11. 請求項１に記載の液体吐出装置の製造方法であって、
    前記流路構造体を作製する流路構造体製造工程と、
    前記圧電アクチュエータを作製するアクチュエータ製造工程と、
    前記流路構造体と前記圧電アクチュエータを接合する接合工程と、を備え、
    前記アクチュエータ製造工程は、
    前記アクチュエータ基板の前記振動層の表面に前記圧電素子を成膜する圧電素子形成工程と、
    前記アクチュエータ基板の、前記振動層とは反対側の面からエッチングを行うことにより、前記アクチュエータ基板に、前記柱状部とこの柱状部を取り囲む凹状の孔とを形成するエッチング工程と、
    を含むことを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
12. 前記アクチュエータ製造工程は、前記圧電素子に電極を形成する電極形成工程をさらに備え、
    前記電極形成工程で形成された前記電極の、前記圧電素子に対する位置に応じて、前記エッチング工程において、前記柱状部の形状及び形成位置を決定することを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出装置の製造方法。

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