(57)【要約】  【課題】  配線密度の低減を防止しながら、ノイズによる誤動作を簡便に防止するための液体噴射ヘッド及びその製造方法を提供する。  【解決手段】  異なる信号により駆動される複数の圧電素子を備える液体噴射ヘッドであって、複数の圧電素子（３００）が形成された流路形成基板（１０）、全体が接地されたシリコンで形成された接合基板（３０）、接合基板上に形成され、それぞれに異なる信号が供給される複数の信号線（２００）を備え、複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線（２０３）における単位長さあたりの接合基板への接触面積は、他の信号線における単位長さあたりの接合基板への接触面積より大きく形成されている。【選択図】    図２
2006272659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる信号により駆動される複数の圧力発生素子を備える液体噴射ヘッドであって、
複数の該圧力発生素子が形成された流路形成基板と、
接地されたシリコンで形成された接合基板と、
該接合基板上に形成され、それぞれに異なる信号が供給される複数の信号線と、を備え、
該複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線における該接合基板への接触面積は、該他の信号線における該接合基板への接触面積より大きく形成されていること、を特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
異なる信号により駆動される複数の圧力発生素子を備える液体噴射ヘッドであって、
複数の該圧力発生素子が形成された流路形成基板と、
接地されたシリコンで形成された接合基板と、
該接合基板上に形成され、それぞれに異なる信号が供給される複数の信号線と、を備え、
該複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線における配線幅は、該他の信号線における配線幅より大きく形成されていること、を特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
電源配線をさらに備え、
該電源配線における該接合基板への接触面積が、前記他の信号線における該接合基板への接触面積より大きく形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
電源配線をさらに備え、
該電源配線における配線幅が、前記他の信号線における配線幅より大きく形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線は、電源配線、前記圧力発生素子の駆動信号配線、前記圧力発生素子の共通電極配線であること、を特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記複数の信号線には、グランド配線が含まれており、
前記接合基板と前記複数の信号線との間に絶縁膜が形成されており、
前記グランド配線における前記絶縁膜の一部が除去されて当該グランド配線と前記接合基板とが接していることにより、前記接合基板が接地されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
異なる信号により駆動される複数の圧力発生素子を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、
複数の該圧力発生素子を備える流路形成基板を形成する工程と、
該流路形成基板上に該複数の圧力発生素子を含む空間を形成する接合基板を形成する工程と、
該接合基板の該圧力発生素子を含む空間側とは反対側の面に、該圧力発生素子と該圧力発生素子を駆動する駆動装置とを電気的に接続するための複数の信号線を形成する工程と、を備え、
該複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線における該接合基板への接触面積を、該他の信号線における該接合基板への接触面積より大きく形成すること、を特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項８】
異なる信号により駆動される複数の圧力発生素子を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、
複数の該圧力発生素子を備える流路形成基板を形成する工程と、
該流路形成基板上に該複数の圧力発生素子を含む空間を形成する接合基板を形成する工程と、
該接合基板の該圧力発生素子を含む空間側とは反対側の面に、該圧力発生素子と該圧力発生素子を駆動する駆動装置とを電気的に接続するための複数の信号線を形成する工程と、を備え、
該複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線における配線幅を、該他の信号線における配線幅より大きく形成すること、を特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドに関し、特に、圧力発生素子が高密度に形成されたヘッドにおいて、ノイズによる誤動作を簡便に防止するヘッドの構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録ヘッドには、複数の圧電素子が設けられており、各圧電素子に対する駆動信号を出力する駆動ＩＣから、各圧電素子に駆動信号を供給するために、複数の信号線が多数配線されている。このような信号線と平行して電源配線も配線されている。
【０００３】
ここで電源立ち上げ時における電源ノイズや、隣接する信号線にノイズが乗っている場合に、後段の回路にノイズの影響が及ぼされないようにした半導体集積回路が提案されていた。特開平７−７４６１０号公報はこのような回路の例であり、電源電圧の変動をキャパシタが検出し、信号線のノードがＬレベルのとき、電源電圧の変更によりノードのレベルが上昇しないようにその上昇を抑圧するＧＮＤレベル電圧を供給するトランジスタを信号線ごとに設けるものであった（特許文献１）。この発明によれば、電源立ち上げ時やノイズによる電源電圧の変動が生じても、この電源ノイズによる回路の誤動作を防止することができていた。
【特許文献１】特開平７−７４６１０号公報（段落００２９〜００３０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記公報記載の発明によれば、信号線ごとにトランジスタやキャパシタを含む回路を提供しなければならないため、高密度実装が必要な部分においては適用することが難しかった。
【０００５】
例えば、インクジェット式記録ヘッドに代表されるような液体噴射ヘッドは、近年の高精細度化に対応するためヘッド一つあたりに搭載する圧電素子の数も増えている。一つの駆動ＩＣに多数の圧電素子のための制御信号を供給し、そこから一定の電圧振幅の駆動信号を各圧電素子に供給しなければならない。このような液体噴射ヘッドにおいては、複数の複雑な形状をしたシリコン基板を積層するために構造自体が複雑であるため、制御信号を供給する信号線の各々にノイズ対策のための回路をさらに設けることは、現実不可能であった。また、ノイズの防止が必須の課題であるとすれば、従来のようなノイズ防止回路を設けるための面積を拡張することを要するが、このような回路のための面積は、高密度実装の要求にある程度の譲歩を余儀なくされるものであった。
【０００６】
ノイズにより論理状態の誤判定が生ずると、誤った印刷制御がされ、不要なインク吐出や必要なインク吐出の不全が発生する以上、高密度実装を犠牲にして、止むを得ず、ノイズ防止回路を信号線毎に設けなければならなかったのである。
【０００７】
そこで、本発明は、配線密度の低減を防止しながら、ノイズによる誤動作を簡便に防止するための液体噴射ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、異なる信号により駆動される複数の圧力発生素子を備える液体噴射ヘッドであって、複数の圧力発生素子が形成された流路形成基板と、接地されたシリコンで形成された接合基板と、接合基板上に形成され、それぞれに異なる信号が供給される複数の信号線と、を備え、複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線における接合基板への接触面積は、他の信号線における接合基板への接触面積より大きく形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、異なる信号により駆動される複数の圧力発生素子を備える液体噴射ヘッドであって、複数の圧力発生素子が形成された流路形成基板と、接地されたシリコンで形成された接合基板と、接合基板上に形成され、それぞれに異なる信号が供給される複数の信号線と、を備え、複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線における配線幅は、他の信号線における配線幅より大きく形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、異なる信号により駆動される複数の圧力発生素子を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、複数の圧力発生素子を備える流路形成基板を形成する工程と、流路形成基板上に複数の圧力発生素子を含む空間を形成する接合基板を形成する工程と、接合基板の圧力発生素子を含む空間側とは反対側の面に、圧力発生素子と圧力発生素子を駆動する駆動装置とを電気的に接続するための複数の信号線を形成する工程と、を備え、複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線における接合基板への接触面積を、他の信号線における接合基板への接触面積より大きく形成すること、を特徴とする。
【００１１】
また本発明は、異なる信号により駆動される複数の圧力発生素子を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、複数の圧力発生素子を備える流路形成基板を形成する工程と、流路形成基板上に複数の圧力発生素子を含む空間を形成する接合基板を形成する工程と、接合基板の圧力発生素子を含む空間側とは反対側の面に、圧力発生素子と圧力発生素子を駆動する駆動装置とを電気的に接続するための複数の信号線を形成する工程と、を備え、複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線における配線幅を、他の信号線における配線幅より大きく形成すること、を特徴とする。
【００１２】
液体噴射ヘッドには多数のチャネルを備え、チャネル毎に圧力発生素子が設けられており、それぞれの圧力発生素子に駆動信号を供給する信号線が多数形成されている。特にこれら信号線に駆動信号を供給する駆動装置に周辺において信号線が集まってくる結果、駆動装置周辺は高密度に信号線や電源線が配線されることになる。このとき、この信号線が配線される接合基板の本体は接地されているものとすれば、この接合基板上に形成される信号線のそれぞれは、その信号線の有する浮遊容量と経路抵抗を介して接地されることになる。ここで、本発明によれば、信号線のうちノイズが発生する可能性に高い信号線の幅が、他の信号線のそれより大きく設定され形成されている。浮遊容量は電極面積に比例するため、信号線の面積や幅が大きい場合には浮遊容量も大きくなり、高い周波数成分に対しインピーダンスをより低くすることができ、また、より低い周波数成分にまでインピーダンスを低い状態とすることができる。したがって、ノイズ成分の電圧振幅を低減させることができ、誤動作を生じることを防止することが可能となる。
【００１３】
ここで、「液体噴射ヘッド」とは、いわゆるインクを吐出しうるインクジェット式記録ヘッドを含む概念であるが、インク以外の液体を吐出する工業的用途に使用される液体吐出手段全体をも含むものとする。例えば、アルカリ性溶液、カラーフィルター製造用の色材、有機ＥＬ表示装置、ＥＦＤ（面発光表示装置）等の電極パターン用材料、バイオチップ製造用試料溶液等を吐出させるものでもよい。
【００１４】
さらに本発明において、電源配線を備える場合、この電源配線における接合基板への接触面積が、前記他の信号線における接合基板への接触面積より大きく形成されていることは好ましい。また、電源配線における配線幅が、前記他の信号線における配線幅より大きく形成されていることは好ましい。
【００１５】
電源線には、電源投入時のノイズや動作時のノイズが発生することがあるが、このノイズ成分が信号線に干渉すると、回路の誤動作を引き起こすことがある。本発明の構成によれば、電源線の幅が、信号線のそれより大きく設定されている。このため、電源線における浮遊容量が大きくなり、高い周波数成分に対しインピーダンスをより低くすることができ、また、より低い周波数成分にまでインピーダンスを低い状態とすることができる。したがって、電源線におけるノイズ成分の電圧振幅を低減させることができ、他の信号線に誤動作を引き起こすことを防止できる。
【００１６】
ここで、上記複数の信号線のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線は、電源配線、圧力発生素子の駆動信号配線、圧力発生素子の共通電極配線であることを特徴とする。電源配線には、電源投入／切断時のスイッチングノイズが混入することがあり、駆動信号配線や共通電極配線には、圧力発生素子を駆動するためのパルス信号を含み、高調波成分等、ノイズになりうる成分を含んでいるからである。
【００１７】
さらに、複数の信号線には、グランド配線が含まれており、接合基板と複数の信号線との間に絶縁膜が形成されており、グランド配線における絶縁膜の一部が除去されてグランド配線と接合基板とが接していることにより、接合基板が接地されていることは好ましい。本発明においては、接合基板を形成するシリコンが接地されているが、信号線にグランド配線（ＧＮＤ配線、接地線）が含まれている場合、そのグランド配線と接合基板とを絶縁する絶縁膜を除去して両者を接続すれば、簡単に接合基板の接地が行える。
【００１８】
本発明は、上記液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする印刷装置でもある。ここで「印刷装置」とは、いわゆるインクによる印字を行うプリンタを含むが、インク以外の液体（上記参照）を吐出する工業的用途に使用される吐出装置全体をも含むものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
以下の実施形態は本発明の液体噴射ヘッドとして、インクジェット式記録ヘッドを例示するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、変形して適用可能である。
【００２０】
（実施形態１）
図１に基づいて、本発明の原理を説明する。  図１Ａは信号線Ｓ１〜Ｓ５、高電位電源配線Ｖｄｄ、低電位電源配線Ｖｓｓが平行に敷設されている様子を示す平面図であり、図１Ｂはその断面図である。これら信号線と電源配線は、接合基板であるシリコン基板上に絶縁膜を隔ててパターニングされて敷設されている。ここで低電位電源配線Ｖｓｓは、グランド配線である場合、そのグランド配線と接合基板との間の絶縁膜が一部除去されていることで、シリコン基板はグランド配線を介して接地されていることは、好ましい。
【００２１】
信号線Ｓ１〜Ｓ５には、それぞれ異なる信号が供給されている。これら複数の信号線Ｓ１〜Ｓ５のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線が信号線Ｓ３である。本発明において、このノイズが発生する可能性の高い信号線Ｓ３における接合基板への接触面積（信号線Ｓ３の配線幅ｄ３）が、他の信号線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５における接合基板への接触面積（信号線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５の配線幅ｄ１、ｄ２、ｄ４、ｄ５）より大きく形成されている点に特徴がある。
【００２２】
図１Ｃに、これら信号線及び電源配線の浮遊容量及び接地電位までの経路抵抗を考慮して場合の等価回路を示す。図１Ｃに示すように、各信号線Ｓ１〜Ｓ５と接地電位との間には浮遊容量Ｃ１〜Ｃ５が存在する。この浮遊容量は経路抵抗Ｒ１〜Ｒ５と直列接続されている。また、高電位電源配線Ｖｄｄと接地電位との間は、同じく浮遊容量Ｃ０及び経路抵抗Ｒ０の直列接続が、高電位電源の負荷抵抗Ｒｄｄと並列に接続されている。低電位電源配線Ｖｓｓと接地電位との間は、浮遊容量Ｃ６及び経路抵抗Ｒ６の直列接続が、低電位電源の負荷抵抗Ｒｓｓと並列に接続されている。但し、低電位電源配線Ｖｓｓがグランド配線であるとすれば、Ｃ６及びＲ６は事実上無視できる。
【００２３】
ここで、ノイズが発生する可能性の高い信号線Ｓ３の配線幅ｄ３が他の信号線の配線幅より多く、
ｄ３＞ｄ１、ｄ２、ｄ４、ｄ５
という関係ある。浮遊容量は、電極面積に比例するため、各信号線の面積ｓ１〜ｓ５は、
ｓ３＞ｓ１、ｓ２、ｓ４、ｓ５
という関係になる。ノイズの発生する信号線Ｓ３の浮遊容量Ｃ３が他の信号線より大きいので、信号線同士の比較において、経路抵抗がほぼ等しいものと仮定すれば、信号線Ｓ３のカットオフ周波数が他の信号線のカットオフ周波数よりも低くなる。
【００２４】
例えば、信号線自体の経路抵抗をｒとすると、信号線Ｓ３のカットオフ周波数ｆｃは、
ｆｃ＝１／２πＣ３（ｒ＋Ｒ３）
となる。配線幅を大きくし、配線面積を上げれば、それだけカットオフ周波数が低くなり、また、同じ周波数成分であればより、電圧振幅が下がることが期待できる。つまり、ノイズに含まれる高調波成分のうち、比較的高い周波数成分に対しインピーダンスをより低くすることができ、また、比較的低い周波数成分にまでインピーダンスを低い状態とすることができる。したがって、当該信号線Ｓ３についてのノイズの電圧振幅を低減させることができるのである。
【００２５】
信号線におけるノイズの電圧振幅が大きいと、駆動装置である駆動ＩＣで論理状態を異なるものと判定され、誤動作を生じることがあるが、本発明のように、ノイズの発生が予想される信号線（例えばＳ３）の配線幅を大きくすることで、この誤動作の発生を防止することが可能となる。ノイズが発生する可能性のある信号線のノイズレベルが低下すれば、他の信号線に対するノイズの干渉も少なくなる。
【００２６】
なお、経路抵抗が小さい程ノイズ低減効果が大きいため、配線が設けられる基板の抵抗もある程度低い方がノイズ低減効果が高い。例えば、基板がシリコンである場合、信号自体のクロストークやレベル低下が問題にならない範囲で、シリコン基板に不純物を適量混入させて面積抵抗を下げ、ノイズレベルを下げるようにしてもよい。特に、信号線Ｓ１〜Ｓ５に隣接した低電位電源配線Ｖｓｓがグランド配線であるものとすれば、このグランド配線と信号線Ｓ１〜Ｓ５が形成される領域のシリコン基板の不純物密度を上げるだけで、面積抵抗を下げることができる。本実施形態は、上記図１の原理をインクジェット式記録ヘッドの信号配線に適用したものである。
【００２７】
無論、総ての信号線の配線幅を広くすれば、ノイズレベルは下げられるが、配線幅の増大は、配線の高密度化の要求と相反するものである。ここで信号線ごとに供給される信号の種類や、配線の引き回しが異なることから、信号線間のノイズレベルは必ずしも同じではない。そこで、本発明では、ノイズのレベルが高いと実装上予想される信号に限って信号線の配線幅、または、配線面積を大きくすることで、配線密度の低減を極力抑えるように工夫してある点にも特徴がある。特に、ノイズが発生する可能性の高い、電源配線、圧力発生素子のための駆動信号配線、圧力発生素子のための共通電極配線の配線幅、または、配線面積を大きくすることで、ヘッドの小型化を実現しつつ、電源線におけるノイズ成分の電圧振幅を低減させることができ、他の信号線に誤動作を引き起こすことを防止できる。続いてこの原理を利用した本実施形態のインクジェット式記録ヘッドを説明する。
【００２８】
図２に、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図を示す。図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）はその断面図である。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドは、複数の圧電素子３００が形成された流路形成基板１０、基板が接地されたシリコンで形成された接合基板３０、及び接合基板上に形成された各々に異なる信号が供給される複数の信号線群２００を備えるものである。この信号線群２００において、特に、本発明では、ノイズが発生する可能性の高い信号線（ここでは２０３としている）における接合基板３０への接触面積（配線幅）が、他の信号線（２０１、２０２、２０４、２０５とする）における接合基板への接触面積（配線幅）より大きく形成されている点に特徴がある。さらに詳しく各構造を説明する。
【００３０】
流路形成基板１０は、本実施形態では、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板をエッチングすることにより、その一方の面に、複数の隔壁によって区画された縦長の圧力発生室１２が複数形成されている。圧力発生室１２の長手方向一端の外側には、連通部１３が形成されており、この連通部１３が各圧力発生室１２とインク供給路１４を介して連通している。流路形成基板１０の厚みは、圧力発生室１２を形成する密度に合わせて適宜選択される。例えば１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度のノズル密度、すなわち圧力発生室１２のピッチとする場合には、厚みを１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは２２０μｍ程度とすることにより、隔壁の剛性を一定以上に保ち隔壁の撓みによるクロストークを防止することができる。例えば１インチ当たり３６０個（３６０ｄｐｉ）程度の高密度なノズル密度となる場合には、流路形成基板１０の厚みは１００μｍ程度にすることが好ましい。この流路形成基板１０のインクが接することとなる圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４の内壁表面には、耐インク性を呈する材料からなる保護膜１００が形成されている。耐インク性を呈する材料とは、例えば五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）であり、５０ｎｍ程度の厚みに形成されていればよい。この酸化タンタルからなる保護膜１００は耐インク性能が非常に優れているため、長期間圧力発生室の形状を維持可能になっている。
【００３１】
流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口した開口面側には、ノズルプレート２０が貼り合わせられている。ノズルプレートには、各圧力発生室１２に対応させたピッチでノズル２１が形成されている。このノズルプレート２０は例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）やガラスセラミックス、シリコンで形成されている。ノズルプレート２０の厚みは、例えば０．０１〜１ｍｍ程度で、線膨張係数が少なく（例えば３００℃以下で２．５〜４．５×１０-6／℃である。
【００３２】
流路形成基板１０の開口面側の反対側には、弾性膜５０を介して圧電素子３００が複数設けられている。弾性膜５０は、厚み約１μｍの酸化シリコンによる絶縁膜であって、圧電素子３００の変形に応じて変形することにより、圧力発生室１２に圧力変化を及ぼすものである。弾性膜５０上には、さらに絶縁体膜５１が形成されている。絶縁体膜５１には、圧電素子に電界を印加するための一方の電極となる下電極膜６０が総ての圧電素子３００に共通してパターニングされている。圧電体層７０は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体セラミックスや、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス、またはイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体セラミックスであり、ペロブスカイト型結晶構造を有するセラミック結晶体である。圧電体層７０は、圧力発生室１２の長手方向に沿って弾性膜５０に十分な変形を及ぼすことができる程度の長さに成形されている。上電極膜８０は、圧電体層７０の上に形成されており、圧電素子３００に電界を印加するための他方の電極となっている。例えば下電極膜６０は約０．２μｍ、圧電体層７０は約１μｍ、上電極膜８０は約０．１μｍの厚みにそれぞれ形成されている。上下電極膜は、例えば白金（Ｐｔ）等で形成されている。圧電素子の上下の電極は総て電気的に独立させてもよいが、配線が複雑になるので、通常本実施形態のように、一方の電極膜（ここでは下電極膜６０）を共通電極としている。各圧電素子３００には、密着層９１と金属層９２からなる積層構造のリード電極９０がパターニングされており、上電極膜８０への電圧供給線となっている。金属層９２は例えば金（Ａｕ）等で形成されている。上電極膜と下電極膜とは総てを電気的に別々に配線してもよいし、共通電極を上電極膜とし、個別電極を下電極膜としてもよい。
【００３３】
弾性膜５０の連通部１３の周辺部に対応する領域には、弾性膜５０及び絶縁体膜５１が除去された貫通部５４が形成されている。貫通部５４の内縁部には、弾性膜５０と絶縁体膜５１の端部を覆って金からなる金属膜５３が形成されている。この金属膜５３上には、密着層９１及び金属層９２からなるリード電極９０と同一の層構造がパターニングされている。
【００３４】
接合基板３０は、このような圧電素子３００の集合を、圧電素子３００の駆動による変形運動を阻害しない程度のマージンを含めた空間を形成する基板である。接合基板３０には、この圧電素子３００の上部を共通して覆い、空間を形成する圧電素子保持部３２が形成されている。また、流路形成基板１０の連通部１３に対応する位置に、連通部１３と共通する空間を形成して、インクの貯留空間を形成するリザーバ部３１も形成されている。接合基板３０は、流路形成基板１０の形成材料であるシリコンと熱膨張率の略同一の材料であることが好ましいため、シリコンを用いる。この、この接合基板３０の表面には、当該接合基板を熱酸化させて形成した二酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示せず）が形成されている。
【００３５】
接合基板３０の圧電素子保持部３２とリザーバ部３１との間であり、流路形成基板１０におけるインク供給路１４に対応する領域には、接合基板を厚さ方向に貫通する貫通孔が、図示しない位置に設けられている。
【００３６】
接合基板３０と流路形成基板１０とは、接着層３５が形成されており、両基板を密封接合している。接着層のための接着剤に特に限定はないが、インク耐性のある接着剤、例えばエポキシ系樹脂接着剤が用いられる。
【００３７】
接合基板３０のリザーバ部３１の上部には、厚さ６μｍ程度のポリフェニレンサイファイド（ＰＰＳ）からなる弾性膜４１が、押え基板４２で押さえられた構造を有するコンプライアンス基板４０が貼り合わせられている。このコンプライアンス基板４０は、リザーバ部３１にインクが流入した際に生じるインクの瞬時的な過圧状態を、弾性膜４１の弾性伸張によって緩和するものであり、インクの適正な充填を行うための圧力調整部品となっている。
【００３８】
また、接合基板３０の、圧電素子保持部３２とは反対側の面には、本発明に係る信号線群２００がパターニングされて形成されている。信号線群２００の上には、駆動装置である駆動ＩＣ２１０が直接電気的に接続した状態でフリップチップ実装されている。この駆動ＩＣ２１０からは、各圧電素子３００から接合基板３０の外側にまで引き出されたリード電極９０の先端部と駆動ＩＣ２１０とを接続する駆動配線２２０により、圧電素子３００と電気的に接続されている。図示しない制御部からの駆動信号は、信号線群２００によって駆動ＩＣ２１０にまで供給されて入力され、当該駆動ＩＣ２１０からの出力は、駆動配線２２０及びリード電極９０を介して各圧電素子３００に対してパルス電圧が供給されている。なお、信号線群２００から駆動ＩＣ２１０へ、及び駆動ＩＣ２１０から各圧電素子への実装は、ワイヤーボンディングにより実装することも可能である。
【００３９】
図３（ａ）及び（ｂ）において、信号線群２００のうち、信号線２０３の配線幅Ｄ１が他の信号線２０１、２０２、２０４、２０５の配線幅Ｄ０よりも大きくなっている点に本願発明の特徴がある。すなわち、上記図１で説明した原理が適用されている。
図３（ａ）に示すように、本実施形態では、高密度に配線される接合基板３０上の信号線群２００についてこの原理を適用し、接合基板３０を接地し、ノイズの発生する可能性の高い信号線２０３の配線幅Ｄ１を、他の信号線２０１、２０２、２０４、２０５の配線幅Ｄ０より大きくしたのである。駆動ＩＣ２１０に接続される信号線２０３のノイズが低減することで、インクジェット式記録ヘッドの誤動作を抑制しているのである。
【００４０】
（製造方法）
次にこれらのインクジェット式記録ヘッドの製造方法を簡単に説明する。
図２に示す流路形成基板１０と圧電素子３００の集合体は、まず、流路形成基板１０の一方の面に圧電素子３００を形成してから、他方の面をウェットエッチングして形成される。
【００４１】
まず、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板をウェハ形状のまま、約１１００℃の拡散炉で熱酸化させ、弾性膜５０となる二酸化シリコン膜を形成し、次いで、弾性膜５０上にジルコニウム層をスパッタ法等で形成してから５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５１を形成する。
【００４２】
次いで、所定の金属、例えば白金とイリジウムとを絶縁体膜５１上に積層して下電極膜６０を形成してから、図３（ａ）に示すような所定形状にパターニングする。次いで、所定の方法を用いて圧電体層７０を形成する。圧電体の形成方法には、ゾル・ゲル法やＭＯＤ法等種々の方法が適用できる。ゾル・ゲル法を適用する場合、強誘電体セラミックスの前駆体、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の前駆体材料となる金属アルコキシド溶液の塗布、脱脂、乾燥からなる工程により形成される圧電体薄膜を複数層積層する。圧電体薄膜を必要な厚みまで積層してから最後に焼成して結晶成長をさせ、圧電体層７０を完成させる。圧電体層７０上には、所定の金属、例えばイリジウムをスパッタ法等で積層して、上電極膜８０を形成する。これらの工程によって、圧電体層が一対の電極膜で狭持された圧電素子の構造ができあがるので、上電極膜８０、圧電体層７０を一気にエッチングで除去して、個々の圧電素子３００の形状に成形する。
【００４３】
続いて、上電極膜８０上にさらに窒化シリコン（ＳｉＮ）等の、流路形成基板のシリコン材料とはエッチングレートの異なる材料を用いて、金属膜５３を形成する。そして圧電素子３００に対向する領域の金属膜を除去し、リザーバ部に対応する領域のみに金属膜５３を残す。
【００４４】
次いで、圧電素子３００の上電極膜８０に接続するリード電極９０を形成する。まず密着層９１を形成し、次いで金属層９２を形成する。このとき金属膜５３上にも密着層９１と金属層９２からなる層が形成される。この金属層９２と密着層９１とを所定のマスクパターンによりパターニングすることにより、リード電極９０の形状を形成する。なお、密着層９１としては、チタン（Ｔｉ）、チタンタングステン化合物（ＴｉＷ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等を適用でき、金属層９２としては、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等を適用できる。
【００４５】
上記流路形成基板用シリコン単結晶基板とは別のリザーバ形成用シリコン単結晶基板には、接合基板３０としての形状を形成しておく。すなわち、リザーバ形成用シリコン単結晶基板の片面を制御エッチングして圧電素子保持部３２、及び、リザーバ部３１となる凹部を形成しておく。
また、このリザーバ形成用シリコン単結晶基板の、圧電素子保持部３２を形成する面とは反対側の面には、本発明に係る信号線群２００が形成される。すなわち、図示しない制御部からの駆動信号を供給するための信号線群を、このシリコン単結晶基板の面にフリップチップ実装またはワイヤーボンディングに対応させたパターン形状でパターニングする。このとき、図３（ａ）に示すように、ノイズが発生する可能性の高い信号線２０３の配線幅をＤ１に、その他の信号線２０１、２０２、２０４、２０５の配線幅をＤ０となるようにパターニングをする。
【００４６】
このリザーバ形成用シリコン単結晶基板が、圧電素子保持部３２が圧電素子３００を覆うように、リザーバ部３１が連通部１３と連通するように位置合わせされて、接着層３５により流路形成基板１０と貼り合わせられる。
【００４７】
次に、流路形成基板用シリコン単結晶基板をある程度の厚さとなるまで研磨して、さらに弗化硝酸によってウェットエッチングすることにより、流路形成基板用シリコン単結晶基板を、約７０μｍの厚みに形成する。次に、流路形成基板用シリコン単結晶基板に窒化シリコンからなるマスク膜を形成して、上記したような異方性エッチングを行って、流路形成基板用シリコン単結晶基板に、圧力発生室１２、連通部１３、及びインク供給路１４等の形状が形成される。具体的には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチング液により、弾性膜５０、金属膜５３、及び密着層９１が露出するまでエッチングすることにより、圧力発生室１２、連通部１３、及びインク供給路１４を一気に形成する。シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、シリコンが徐々に浸食され、（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この（１１１）面と所定角（約７０度）をなし、かつ、（１１０）面と所定角（約３５度）をなす第２の（１１１）面とを出現する。ここで、（１１０）面と（１１１）面とのエッチングレートの差が１：１８０という性質を利用することで、（１１１）面を大きく浸食させるのである。圧力発生室１２の長辺が第１の（１１１）面となり短辺を第２の（１１１）面となっている。エッチングを流路形成基板１０の厚みを貫通するまで実施することによって、平行四辺形形状の圧力発生室１２が高密度に形成されるのである。
【００４８】
ここで、連通部１３とリザーバ部３１との境界部が、金属膜５３によって封止されているので、流路形成基板用シリコン単結晶基板側からリザーバ形成用シリコン単結晶基板へエッチング液が回り込むこともなく、リザーバ形成用シリコン単結晶基板をエッチングしてしまうこともない。
【００４９】
リザーバ部３１が形成された後に、接合基板３０上の配線基板上に、駆動ＩＣ２１０をフリップチップ実装する。すなわち、接合基板３０上に形成された信号線群２００のパターン上のフリップチップ実装されるパターン位置に、駆動ＩＣ２１０の電極が位置するようにして電気的に接続する。なお、信号線群２００から駆動ＩＣ２１０へ、及び駆動ＩＣ２１０から各圧電素子への実装は、ワイヤーボンディングにより実装することも可能である。それから、駆動ＩＣ２１０の圧電素子用の出力端子とリード電極９０とが駆動配線２２０によって電気的に接続される。その後、流路形成基板用シリコン単結晶基板とリザーバ形成用シリコン単結晶基板とが、ダイシング等で基板の形状に切り出される。そして、流路形成基板１０の、接合基板３０とは反対側に、ノズル２１が穿設されているノズルプレート２０が所定の接着剤により接合される。以上の工程により、図２に示すような、インクジェット式記録ヘッドの形状が形成される。
【００５０】
以上、本実施形態１によれば、信号線群２００のうち、ノイズが発生する可能性の高い信号線２０３が、他の信号線より、単位長さあたりの配線面積、すなわち配線幅が広くなるように形成されているので、信号線２０３に発生するノイズの電圧振幅を相対的に低くすることができる。
【００５１】
（実施形態２）
本発明の実施形態２は、信号線の他に、電源配線のノイズに対応したものである。
図４を参照して、本発明の原理を説明する。図４Ａは信号線Ｓ１〜Ｓ５、高電位電源配線Ｖｄｄ’、低電位電源配線Ｖｓｓ’が平行に敷設されている様子を示す平面図であり、図４Ｂはその断面図である。これら信号線と電源配線は、シリコン基板上に絶縁膜を隔ててパターニングされて敷設されている。また低電位電源配線Ｖｓｓ’がグランド配線である場合には、そのグランド配線と接合基板との間の絶縁膜が一部除去されていることで、シリコン基板はグランド配線を介して接地することが好ましい。
【００５２】
信号線Ｓ１〜Ｓ５については、実施形態１の原理と同じように、信号線Ｓ３に発生するノイズが大きいものとして、このノイズが発生する可能性の高い信号線Ｓ３における単位長さあたりの接合基板への接触面積（信号線Ｓ３の配線幅ｄ３）が、他の信号線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５における単位長さあたりの接合基板への接触面積（信号線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５の配線幅ｄ１、ｄ２、ｄ４、ｄ５）より大きく形成されている。
【００５３】
さらに、本実施形態２では、高電位電源配線Ｖｄｄ’と低電位電源配線Ｖｓｓ’の双方にノイズが発生する可能性が高いものとして、これら高電位電源配線Ｖｄｄ’及び低電位電源配線Ｖｓｓ’における接合基板への接触面積（両電源配線の配線幅ｄ０’及びｄ６’）が、他の信号線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５における接合基板への接触面積（信号線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５の配線幅ｄ１、ｄ２、ｄ４、ｄ５）より大きく形成されている点にも特徴がある。
【００５４】
図４Ｃに、これら信号線及び電源配線の浮遊容量及び接地電位までの経路抵抗を考慮して場合の等価回路を示す。図４Ｃに示すように、各信号線Ｓ１〜Ｓ５と接地電位との間には浮遊容量Ｃ１〜Ｃ５が存在する。この浮遊容量は経路抵抗Ｒ１〜Ｒ５と直列接続されている。また、高電位電源配線Ｖｄｄ’と接地電位との間は、浮遊容量Ｃ０’及び経路抵抗Ｒ０’の直列接続が、高電位電源の負荷抵抗Ｒｄｄと並列に接続されている。低電位電源配線Ｖｓｓ’と接地電位との間は、浮遊容量Ｃ６’及び経路抵抗Ｒ６’の直列接続が、低電位電源の負荷抵抗Ｒｓｓと並列に接続されている。そして、この実施形態２における高電位電源配線Ｖｄｄ’及び低電位電源配線Ｖｓｓ’の配線幅ｄ０’及びｄ６’は、従来の配線幅よりも大きくなっている。このため、従来の電源配線よりも、ノイズのカットオフ周波数ｆｃが、浮遊容量Ｃ０’及びＣ６’や経路抵抗Ｒ０’及びＲ６’が上昇した分、低下している。また、インピーダンスも同様に低下している。このため、電源配線で発生するノイズに含まれる高調波成分のうち、比較的高い周波数成分に対しインピーダンスをより低くすることができ、また、比較的低い周波数成分にまでインピーダンスを低い状態とすることができる。したがって、これら電源配線についてのノイズの電圧振幅を低減させることができるのである。
【００５５】
また、経路抵抗が小さい程ノイズ低減効果が大きいため、電源配線が敷設される基板の抵抗も低い方がノイズ低減効果が高い。例えば、基板がシリコンである場合、信号線に発生するクロストークや信号レベルの低下が問題にならない範囲で、シリコン基板に不純物を適量混入させて面積抵抗を下げ、ノイズレベルを下げるようにしてもよい。
【００５６】
インクジェット式記録ヘッドを製造する場合には、この原理に準じて電源配線の配線幅を大きくパターニングすればよい。例えば、上記実施形態１で説明したインクジェット式記録ヘッドであれば、駆動ＩＣ２１０には、信号線の他に、電源配線も接続されるものである（図示しない）。そこで、この電源配線に本発明を適用し、電源配線の配線幅を従来より大きく設定すればよいのである。
【００５７】
上記実施形態２によれば、電源配線においても本発明を適用することで、ノイズレベルを低減させることが可能である。すなわち、従来、電源配線にはスイッチングノイズ等が混入することがあり、この駆動ＩＣに誤動作を引き起こす原因となっていたが、本実施形態２によれば、ノイズの発生が予想される電源配線の配線幅を大きくしたので、電源配線において生じるノズルを原因とする誤動作の発生を抑制することが可能となる。電源配線のノイズレベルが低下すれば、他の信号線に対するノイズの干渉も少なくなるのである。
【００５８】
（実施形態３）
本実施形態３は、上記インクジェット式記録ヘッドによる印刷を実施するための印刷装置に関する。
図５は、当該印刷装置の構造を説明する斜視図である。図５に示すように、この印刷装置には、装置本体４に水平方向にキャリッジ軸５が取り付けられている。そしてこのキャリッジ軸５には、キャリッジ３が軸方向に移動自在に取り付けられている。キャリッジ３には、一対のインクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂが水平方向に移動可能に設けられている。インクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂには、インクカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱自在に設けられている。キャリッジ３には、図示しない複数の歯車とタイミングベルト７によって、駆動モータ６の回転力が軸方向の移動運動の力として及ぼされるように構成されている。装置本体４には、キャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラにより供給された印刷用紙がプラテン８上を、軸方向とは垂直な方向に搬送されるように構成されている。
上記構成において、インクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、図示しない制御装置からの制御信号や電源が図示しない信号線や電源配線により供給されているが、このインクジェット式記録ヘッドにおいて本発明の信号線や電源配線が適用されている。このため、ノイズに強い印刷装置となっている。
【００５９】
（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、インクジェット式記録ヘッドの接合基板上の信号線や電源配線に本発明を適用していたが、これに限定されない。例えば、接合基板以外の基板に高密度の信号線が敷設されるような場合であれば、その基板上の信号線や電源配線に本発明を適用可能である。
【００６０】
また、上記実施形態では、圧力発生室内のインクをノズル開口から吐出させるための圧力発生素子として圧電素子を用いて説明したが、圧電素子に限定される必要はない。
【００６１】
また、インクを吐出するヘッド以外の他の用途の液体噴射ヘッドに本発明を適用して、同様に、信号配線密度の減少を極力抑えながらのノイズ削減効果が期待できる。すなわち、液体噴射ヘッドの基本構成は上述したものに限定されることはなく、インク以外の液体を吐出する液体噴射ヘッドに適用することができる。例えばインク以外の液体として、アルカリ性の液体を噴射させたり、液晶表示装置のカラーフィルタ製造用の色材を吐出させたり、有機ＥＬ表示装置、ＦＥＤ（面発光表示装置）等の電極形成に用いられる電極材料を吐出させたりすることが可能である。またバイオチップ製造の試料用有機材料を吐出させてもよい。いずれの液体を吐出する液体噴射ヘッドであっても、本発明の効果を奏することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１Ａ】実施形態１における原理を説明する信号線パターンの平面図
【図１Ｂ】実施形態１における原理を説明する信号線パターンの断面図
【図１Ｃ】実施形態１における信号線パターンの等価回路図
【図２】本発明の実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図
【図３】本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図
【図４Ａ】実施形態２における原理を説明する信号線パターンの平面図
【図４Ｂ】実施形態２における原理を説明する信号線パターンの断面図
【図４Ｃ】実施形態２における信号線パターンの等価回路図
【図５】実施形態３に係る印刷装置の概略斜視図
【符号の説明】
【００６３】
１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、１３…連通部、１４…インク供給路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…接合基板、３１…リザーバ部、３２…圧電素子保持部、３５…接着層、４０…コンプライアンス基板、４１…弾性膜、４２…ＳＵＳ基板、５０…弾性膜、５１…絶縁体膜、５３…金属膜、５４…貫通部、６０…下電極膜、７０…圧電体層、８０…上電極膜、９０…リード電極、９１…密着層、９２…金属層、１００…保護膜、２００…信号線群、２０１−２０５…信号線、２１０…駆動ＩＣ、２２０…駆動配線、３００…圧電素子、Ｃ０-Ｃ６…浮遊容量、ｄ０−ｄ６…配線幅、Ｒ０-Ｒ６…経路抵抗、Ｒｄｄ…負荷抵抗、Ｒｓｓ…負荷抵抗、Ｓ１-Ｓ５…信号線、Ｖｄｄ…高電位電源配線、Ｖｓｓ…低電位電源配線
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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