(57)【要約】【課題】圧力発生室等の圧力変動の吸収効率のよい、コストを低減した、小型の液体噴射ヘッドを得ること。【解決手段】リザーバー部３２が貫通孔３３上にも形成されているので、コンプライアンス基板４０の封止膜４１の面積を大きく取ることができ、圧力変動の吸収効率がよくできる。また、流路形成基板１０、保護基板３０、リザーバー形成基板３５の積み重ねられた方向の貫通孔３３の上にもリザーバー部３２の一部が形成されているので、貫通孔３３を避けて、これらの基板を広げてリザーバー部３２を形成した場合と比較して、コストを抑えた、小型のインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。【選択図】図７
2018024261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する複数のノズル開口が並んで配置された液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口に連通した圧力発生室に前記液体を供給する液体供給路を有する流路形成基板と、
前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の圧力を変化させる圧電素子と、
前記圧電素子と接続された駆動回路と、
前記圧電素子を保護する圧電素子保持部、および、前記駆動回路が配置された貫通孔を有する保護基板と、
前記駆動回路と接続された配線基板と、
前記配線基板が配置された開口を有し、前記貫通孔を覆うリザーバー形成基板と、
前記保護基板および前記リザーバー形成基板に一部が形成されたリザーバー部と、を備えた
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
液体を噴射する複数のノズル開口が並んで配置された液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口に連通した圧力発生室に前記液体を供給する液体供給路を有する流路形成基板と、
前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の圧力を変化させる圧電素子と、
前記圧電素子と接続された駆動回路と、
前記圧電素子を保護する圧電素子保持部、および、前記駆動回路が配置された貫通孔を有する保護基板と、
前記駆動回路と接続された配線基板であって、前記駆動回路を挟む位置に配置された複数の配線基板と、
前記貫通孔を覆うリザーバー形成基板と、
前記保護基板および前記リザーバー形成基板に一部が形成されたリザーバー部と、を備えた
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、さらに、
前記リザーバー形成基板は、前記配線基板が配置された開口を有する、
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、さらに、
複数の前記配線基板であって、前記駆動回路を挟む位置に配置された複数の前記配線基板を備える、
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、さらに、
前記配線基板は、前記流路形成基板上に形成された電極を介して前記駆動回路と接続された、
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、さらに、
前記リザーバー部は、導入口から前記液体を供給される、
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、さらに、
前記圧電素子保持部は、前記圧電素子毎に前記圧電素子を保護する、
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、さらに、
前記リザーバー部を封止し、前記リザーバー部の圧力変動を吸収する圧力吸収部材を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項９】
液体を噴射する複数のノズル開口が並んで配置された液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口に連通した圧力発生室に前記液体を供給する液体供給路を有する流路形成基板と、
前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の圧力を変化させる圧電素子と、
前記圧電素子を保護する圧電素子保持部および前記圧電素子から引き出されたリード電極を露出させる貫通孔を有する保護基板と、
前記貫通孔に収められ、前記リード電極と接続された駆動回路と、
前記貫通孔上のリザーバー形成基板に一部が形成されたリザーバー部と、
前記リザーバー部を封止し、圧力吸収部材によって前記リザーバー部の圧力変動を吸収するコンプライアンス基板と、
前記駆動回路に接続された配線基板とを備え、
前記配線基板は、前記リザーバー形成基板に設けられた開口に挿入された
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
液体を噴射する複数のノズル開口が並んで配置された液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口に連通した圧力発生室に前記液体を供給する液体供給路を有する流路形成基板と、
前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の圧力を変化させる圧電素子と、
前記圧電素子を保護する圧電素子保持部および前記圧電素子から引き出されたリード電極を露出させる貫通孔を有する保護基板と、
前記貫通孔に収められ、前記リード電極と接続された駆動回路と、
前記貫通孔上のリザーバー形成基板に一部が形成されたリザーバー部と、
前記リザーバー部を封止し、圧力吸収部材によって前記リザーバー部の圧力変動を吸収するコンプライアンス基板と、
前記駆動回路に接続された複数の配線基板とを備え、
複数の前記配線基板は、前記駆動回路を挟む位置に配置された
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
液体を噴射する複数のノズル開口が並んで配置された液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口に連通した圧力発生室に前記液体を供給する液体供給路を有する流路形成基板と、
前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の圧力を変化させる圧電素子と、
前記圧電素子を保護する圧電素子保持部および前記圧電素子から引き出されたリード電極を露出させる貫通孔を有する保護基板と、
前記貫通孔に収められ、前記リード電極と接続された駆動回路と、
前記貫通孔上のリザーバー形成基板に一部が形成されたリザーバー部と、
前記リザーバー部を封止し、圧力吸収部材によって前記リザーバー部の圧力変動を吸収するコンプライアンス基板と、
前記駆動回路に接続された配線基板とを備え、
前記駆動回路および前記配線基板は、前記流路形成基板上に形成された電極を介して接続された
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
液体を噴射する複数のノズル開口が並んで配置された液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口に連通した圧力発生室に前記液体を供給する液体供給路を有する流路形成基板と、
前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の圧力を変化させる圧電素子と、
前記圧電素子を保護する圧電素子保持部および前記圧電素子から引き出されたリード電極を露出させる貫通孔を有する保護基板と、
前記貫通孔に収められ、前記リード電極と接続された駆動回路と、
前記貫通孔上のリザーバー形成基板に一部が形成されたリザーバー部と、
前記リザーバー部を封止し、圧力吸収部材によって前記リザーバー部の圧力変動を吸収するコンプライアンス基板とを備え、
前記保護基板は、前記リザーバー部の一部を形成する孔を有する
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１３】
液体を噴射する複数のノズル開口が並んで配置された液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口に連通した圧力発生室に前記液体を供給する液体供給路を有する流路形成基板と、
前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の圧力を変化させる圧電素子と、
前記圧電素子を保護する圧電素子保持部および前記圧電素子から引き出されたリード電極を露出させる貫通孔を有する保護基板と、
前記貫通孔に収められ、前記リード電極と接続された駆動回路と、
前記貫通孔上のリザーバー形成基板に一部が形成されたリザーバー部と、
前記リザーバー部を封止し、圧力吸収部材によって前記リザーバー部の圧力変動を吸収するコンプライアンス基板とを備え、
前記保護基板は、複数の前記圧電素子を収める圧電素子保持部を、複数の前記圧電素子に対応する領域に一体的に有する
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１４】
請求項１０〜請求項１３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、さらに、
前記駆動回路に接続された配線基板を備え、
前記配線基板は、前記リザーバー形成基板に設けられた開口に挿入された
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１５】
請求項９〜請求項１４のいずれか一項（ただし、請求項１０と、請求項１０を引用する請求項とを除く）に記載の液体噴射ヘッドにおいて、さらに、
前記駆動回路に接続された複数の配線基板を備え、
複数の前記配線基板は、前記駆動回路を挟む位置に配置された
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１６】
請求項９〜請求項１５のいずれか一項（ただし、請求項１１と、請求項１１を引用する請求項とを除く）に記載の液体噴射ヘッドにおいて、さらに、
前記駆動回路に接続された配線基板を備え、
前記駆動回路および前記配線基板は、前記流路形成基板上に形成された電極を介して接続された
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１７】
請求項９〜請求項１６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記リザーバー部は、導入口から液体を供給される
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１８】
請求項９〜請求項１７のいずれか一項（ただし、請求項１２と、請求項１２を引用する請求項とを除く）に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記保護基板は、前記リザーバー部の一部を形成する孔を有する
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１９】
請求項９〜請求項１８のいずれか一項（ただし、請求項１３と、請求項１３を引用する請求項とを除く）に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記保護基板は、複数の前記圧電素子を収める圧電素子保持部を、前記圧電素子毎に有する
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２０】
請求項１〜請求項１９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えた
ことを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力吸収部材を有する液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドとして、例えば、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室内のインクを加圧して、ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等がある。
また、圧電素子が形成された流路形成基板上に保護基板が接合されたヘッド本体が知られている。圧電素子の電極と駆動回路が実装された配線基板であるＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）基板とを接続するために、保護基板に貫通孔が形成され、圧電素子からリード電極が貫通孔へ引き出され、リード電極にＣＯＦ基板が貫通孔内で接続されている。さらに、リザーバー部の一面が圧力吸収部材である封止膜で封止され、圧力発生室等内の圧力変動が吸収されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２８２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リザーバー部を封止する圧力吸収部材の面積が大きいほど、圧力発生室等の圧力変動の吸収効率がよくなる。圧力吸収部材の面積を大きくするためには、リザーバー部を広げる必要がある。
保護基板に貫通孔を形成し、圧電素子からリード電極を貫通孔へ引き出し、リード電極とＣＯＦ基板とを貫通孔内で接続する構造においては、貫通孔を避けてリザーバー部を広げる必要がある。したがって、流路形成基板、保護基板、振動板等を、貫通孔を避ける方向に広げてリザーバー部を形成する必要があり、コストを抑えた、小型の液体噴射ヘッドを得るのが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
液体を噴射する複数のノズル開口が並んで配置された液体噴射ヘッドであって、前記ノズル開口に連通した圧力発生室に前記液体を供給する液体供給路を有する流路形成基板と、前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の圧力を変化させる圧電素子と、前記圧電素子を保護する圧電素子保持部および前記圧電素子から引き出されたリード電極を露出させる貫通孔を有する保護基板と、前記貫通孔に収められ、前記リード電極と接続された駆動回路と、前記貫通孔を覆うリザーバー形成基板と、前記貫通孔上の前記保護基板および前記リザーバー形成基板に一部が形成されたリザーバー部と、前記リザーバー部を封止し、圧力吸収部材によって前記リザーバー部の圧力変動を吸収するコンプライアンス基板とを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【０００７】
この適用例によれば、リザーバー部が貫通孔上にも形成されているので、コンプライアンス基板の圧力吸収部材の面積を大きく取れ、圧力変動の吸収効率がよくなる。また、流路形成基板、保護基板、リザーバー形成基板の積み重ねられた方向の貫通孔の上にもリザーバー部の一部が形成されているので、貫通孔を避けて、これらの基板を広げてリザーバー部を形成した場合と比較して、コストを抑えた、小型の液体噴射ヘッドが得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記液体噴射ヘッドであって、前記駆動回路に接続された配線基板が、前記リード電極が接続された方向とは異なる方向で接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、圧電素子から引き出されたリード電極が駆動回路に接続される方向とは異なる方向で、配線基板が駆動回路に接続されているので、圧電素子から引き出されるリード電極の方向に対し、より小型の液体噴射ヘッドが得られる。
【０００９】
［適用例３］
上記液体噴射ヘッドであって、前記駆動回路と前記リザーバー形成基板とに接触する熱伝導部材を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、駆動回路で発生した熱がリザーバー形成基板を介して逃げ、駆動回路で発生した熱による圧電素子の特性の変化、圧力発生室および液体供給路の容量の変動、流路形成基板、保護基板、リザーバー形成基板およびコンプライアンス基板の熱膨張差による各基板間の剥離が抑えられる。したがって、液体の噴射状態の変動が少なく、基板間からの液体の漏れが抑えられた耐久性の向上した液体噴射ヘッドが得られる。
【００１０】
［適用例４］
上記に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【００１１】
この適用例によれば、前述の効果を達成できる液体噴射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】インクジェット式記録装置の一例を示す概略斜視図。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの概略斜視図。
【図３】インクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図。
【図４】インクジェット式記録ヘッドの図２におけるＡ−Ａ断面斜視図。
【図５】インクジェット式記録ヘッドの図２におけるＡ−ＡおよびＢ−Ｂ断面斜視図。
【図６】インクジェット式記録ヘッドの構成を示す分解部分斜視図。
【図７】（ａ）はインクジェット式記録ヘッドの部分平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度は実際とは異なっている。
図１は、液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置１０００の一例を示す概略斜視図である。インクジェット式記録装置１０００は、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド１を備えている。
図１において、インクジェット式記録装置１０００は、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを備えている。記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａおよび２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。
【００１４】
記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物およびカラーインク組成物を吐出する。そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動する。一方、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ーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。図１中において、搬送方向を白抜き矢印で示した。
【００１５】
記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、インクジェット式記録ヘッド１を記録シートＳに対向する位置に備えている。図では、インクジェット式記録ヘッド１は、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂの記録シートＳ側に位置しており、直接図示されていない。
【００１６】
図２に、実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッド１を示す概略斜視図を示した。
インクジェット式記録ヘッド１の形状は略直方体である。直方体の最も広い面の一面の長手方向の両端に設けられた開口２２０から配線基板としてのフレキシブル基板２１０が挿入されている。長手方向は、図２中において白抜き矢印で示した。図１に示した記録シートＳの搬送方向とインクジェット式記録ヘッド１の長手方向は、一致している。ここで、一致しているとは、製造上生じる寸法誤差や搬送時に生じる搬送方向のずれによる誤差を含むものである。
【００１７】
２つのフレキシブル基板２１０が挿入された面の長手方向の中ほどには、２つのインク導入口２３０が設けられ、図１に示したカートリッジ２Ａおよび２Ｂからインクが供給される。
図３は、インクジェット式記録ヘッド１の概略構成を示す分解斜視図、図４は、インクジェット式記録ヘッド１の図２におけるＡ−Ａ断面斜視図、図５は、インクジェット式記録ヘッド１の図２におけるＡ−ＡおよびＢ−Ｂ断面斜視図である。
【００１８】
図２〜図５において、インクジェット式記録ヘッド１は、流路形成基板１０とノズルプレート２０と保護基板３０とリザーバー形成基板３５とコンプライアンス基板４０と駆動回路２００とフレキシブル基板２１０とを備えている。
流路形成基板１０とノズルプレート２０と保護基板３０とは、流路形成基板１０をノズルプレート２０と保護基板３０とで挟むように積み重ねられ、保護基板３０上には、リザーバー形成基板３５が積み重ねられ、さらにリザーバー形成基板３５上にコンプライアンス基板４０が積み重ねられている。
駆動回路２００は、流路形成基板１０とリザーバー形成基板３５との間で、保護基板３０に形成された貫通孔３３の中に配置されている。
【００１９】
図６は、インクジェット式記録ヘッド１のより詳しい構成を示す分解部分斜視図であり、リザーバー形成基板３５およびコンプライアンス基板４０が省略されている。図７（ａ）はインクジェット式記録ヘッド１の部分平面図であり、リザーバー形成基板３５およびコンプライアンス基板４０が省略されている。図７（ｂ）は図７（ａ）におけるインクジェット式記録ヘッド１のＣ−Ｃ断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）におけるインクジェット式記録ヘッド１のＤ−Ｄ部分断面図である。
流路形成基板１０は、例えば、面方位（１１０）のシリコン単結晶板からなる。流路形成基板１０には、異方性エッチングによって、複数の圧力発生室１２が２つの列１３をなすように形成されている。ここで、列１３は、インクジェット式記録ヘッド１の幅方向（長手方向に直交する方向）に並設されている。圧力発生室１２のインクジェット式記録ヘッド１の幅方向の断面形状は台形状で、圧力発生室１２は、インクジェット式記録ヘッド１の幅方向に長く形成されている。
【００２０】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には液体供給路としての連通部１４が形成され、さらに、連通部１４と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２に設けられた液体供給路としてのインク供給路１５を介して連通されている。インク供給路１５は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１４から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００２１】
ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２のインク供給路１５とは反対側の端部近傍に、外部と連通するノズル開口２１が穿設されている。
なお、ノズルプレート２０は、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板または不錆鋼などからなる。
流路形成基板１０とノズルプレート２０とは、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。
【００２２】
流路形成基板１０のノズルプレート２０が固着された面と対向する面には、振動板を構成する弾性膜５０が形成されている。例えば、弾性膜５０は、流路形成基板１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化して得られる二酸化シリコンからなる。
流路形成基板１０の弾性膜５０上には、酸化膜からなる絶縁体膜５５が形成されている。例えば、絶縁体膜５５は、酸化ジルコニウムからなり、スパッタリング法等によりジルコニウム膜を形成したのち、ジルコニウム膜を５００℃〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより得られる。ここで、弾性膜５０と絶縁体膜５５とで振動板が構成される。
【００２３】
さらに、この絶縁体膜５５上には、白金（Ｐｔ）などの金属やルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ）などの金属酸化物からなる下電極６０と、ペロブスカイト構造の圧電体層７０と、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）などの金属からなる上電極８０とが形成され、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極６０、圧電体層７０および上電極８０を含む部分をいう。
【００２４】
例えば、下電極６０は、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ）などの金属酸化物等からなる下電極膜を絶縁体膜５５の全面に形成後、所定形状にパターニングして得られる。
例えば、圧電体層７０および上電極８０は以下の方法で形成することができる。
先ず、下電極６０および絶縁体膜５５上に、圧電材料からなる圧電体層膜を形成する。圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層膜を用いることができる。
圧電体層膜の製造方法としては、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層膜を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いることができる。
なお、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いてもよい。さらに、これらの液相法による圧電体層膜の製造方法に限定されず、スパッタリングなどの気相成長を用いた圧電体層膜の製造方法であってもよい。
【００２５】
ゾル−ゲル法を詳しく説明すると、まず金属有機化合物を含むゾル（溶液）を塗布する。次いで、塗布により得られる圧電体前駆体膜を、所定温度に加熱して一定時間乾燥させ、ゾルの溶媒を蒸発させることで圧電体前駆体膜を乾燥させる。さらに、大気雰囲気下において一定の温度で一定時間、圧電体前駆体膜を脱脂する。
なお、ここで言う脱脂とは、ゾル膜の有機成分を、例えば、ＮＯ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等として離脱させることである。
【００２６】
このような塗布・乾燥・脱脂の工程を、所定回数、例えば、２回繰り返すことで、圧電体前駆体膜を所定厚に形成し、この圧電体前駆体膜を拡散炉等で加熱処理することによって結晶化させて圧電体膜を形成する。すなわち、圧電体前駆体膜を焼成することで結晶が成長して圧電体膜が形成される。
焼成温度は、６５０℃〜８５０℃程度であることが好ましく、例えば、約７００℃で３０分間、圧電体前駆体膜を焼成して圧電体膜を形成する。このような条件で形成した圧電体膜の結晶は（１００）面に優先配向する。
上述した塗布・乾燥・脱脂・焼成の工程を、複数回繰り返すことにより、多層の圧電体膜からなる所定厚さの圧電体層膜を形成する。
【００２７】
圧電体層膜の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の強誘電性圧電性材料に、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等を用いてもよい。また、鉛を圧電材料に含まない、いわゆる非鉛の圧電材料からなる圧電素子を用いてもよい。
【００２８】
圧電体層膜形成した後は、例えば、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）などからなる上電極膜を圧電体層膜の全面に形成する。上電極膜は、スパッタリング法、例えば、ＤＣまたはＲＦスパッタリング法によって形成することができる。
【００２９】
圧電体層膜および上電極膜を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして、下電極６０、圧電体層７０および上電極８０を備えた圧電素子３００を形成する。
【００３０】
一般的には、圧電素子３００のいずれか一方の電極を共通電極とし、他方の電極および圧電体層７０を各圧力発生室１２にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされたいずれか一方の電極および圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。
なお、実施形態では、下電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路２００や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。いずれの場合においても、圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる弾性膜５０および絶縁体膜５５（振動板）とを合わせて圧電アクチュエーターと称する。
【００３１】
また、このような各圧電素子３００を構成する上電極８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなる引き出し電極としてのリード電極９０が接続されており、このリード電極９０は、圧力発生室１２の列１３の間の領域まで引き出されている。
【００３２】
リード電極９０は、流路形成基板１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層を形成し、その後、例えば、レジスト等からなる図示しないマスクパターンを介して金属層を圧電素子３００毎にパターニングすることによってリード電極９０を形成することによって得られる。
【００３３】
保護基板３０は、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態の圧電素子保持部３１を有する。圧電素子保持部３１は、各圧力発生室１２の２つの列１３に対応して２つ設けられている。
圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、保護基板３０が接着剤５６によって接着されている。
接着は、保護基板３０とは別に用意した圧電素子３００が形成された流路形成基板１０と保護基板３０とを、圧電素子３００が圧電素子保持部３１に収まるように向かい合わせ、接着剤５６によって接着する。
接着は、接着面をプライマーで処理後、接着剤５６を保護基板３０の接着面に転写後、流路形成基板１０と保護基板３０とを貼り合せ、仮接着し硬化することで行なう。
【００３４】
なお、実施形態では、各圧電素子保持部３１は、各圧力発生室１２の列１３に対応する領域に一体的に設けられているが、圧電素子３００毎に独立して設けられていてもよい。
保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成する。
【００３５】
また、保護基板３０には、流路形成基板１０の連通部１４に対応する領域から圧電素子保持部３１上にわたってリザーバー部３２が設けられている。このリザーバー部３２は、実施形態では、圧力発生室１２の列１３に沿って設けられており、流路形成基板１０の連通部１４と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００を構成している。
【００３６】
さらに、保護基板３０の長手方向（図中の白抜き矢印方向）に直交する方向の略中央部、すなわち、圧力発生室１２の列１３間の対向する領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。
貫通孔３３は、例えば、ドライエッチングによって形成できる。ドライエッチングとしては、例えば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いることができる。例えば、深堀ＲＩＥを用いることができる。深堀ＲＩＥとは、アスペクト比の高い（狭く深い）反応性イオンエッチングをいう。深く掘る手法は通常高密度プラズマを使い、サンプルを低温に冷やす方法とボッシュプロセスと呼ばれるエッチング技術を用いる方法、またはその両方を用いる。
【００３７】
ボッシュプロセスは、エッチングとエッチング側壁保護を繰り返しながら行うエッチング手法でアスペクト比の高いエッチングが可能である。
プロセスは以下の２つの処理を繰り返す。場合によってはさらにステップが増えることもある。
エッチングステップ：主に六フッ化硫黄（ＳＦ６）を用いて等方エッチングを行う。エッチング穴底面に保護膜が付いている場合があるので底面の保護膜を除去する働きもある。
保護ステップ：テフロン（登録商標）系のガス（Ｃ４Ｆ８など）を用いて側壁を保護する。側壁を保護することで横方向のエッチングを抑制する。
保護膜により横方向のエッチングが抑制されるため細く深い（高アスペクト比）穴を掘ることができる。側壁の角度はほぼ垂直にすることができ、また、プロセス条件を変えることで他の角度にもできる。
高密度プラズマを発生する方法は主に、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）ＲＩＥ、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）ＲＩＥと呼ばれるマイクロ波を用いた方法等が用いられる。
【００３８】
圧電素子３００から引き出されたリード電極９０は、少なくともその先端部が貫通孔３３の底部に露出している。
駆動回路２００は貫通孔３３内に収められている。貫通孔３３に露出したリード電極９０の先端部に駆動回路２００は載せられ、リード電極９０の先端部と駆動回路２００の図示しない端子とが接続されている。
【００３９】
駆動信号は、例えば、駆動電源信号等の駆動ＩＣを駆動させるための駆動系信号のほか、シリアル信号（ＳＩ）等の各種制御系信号を含み、配線は、それぞれの信号が供給される複数の配線で構成される。
【００４０】
保護基板３０上には、リザーバー形成基板３５が積み重ねられ、貫通孔３３上にリザーバー部３２の一部を形成している。また、リザーバー形成基板３５には、長手方向（図中の白抜き矢印方向）に直交する方向の略中央部に貫通孔３３に蓋をするように長手方向にわたって桁３６が形成されている。ここで、桁３６と駆動回路２００との間には、熱伝導部材４００が挟まれ、桁３６と駆動回路２００とに接触している。
熱伝導部材４００としては、接着剤等の樹脂、シリコングリース、セラミックフィラーをシリコンに高充填したグリース、放熱シートを用いることができる。
【００４１】
リザーバー形成基板３５の上には、圧力吸収部材としての封止膜４１および固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成されている。この固定板４２のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００４２】
インクジェット式記録ヘッド１では、カートリッジ２Ａおよび２Ｂからインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極６０と上電極８０との間に電圧が印加される。電圧の印加によって、弾性膜５０および圧電体層７０がたわみ変形し、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００４３】
インクジェット式記録ヘッド１は、インク供給手段であるインクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置１０００に搭載される。
【００４４】
このような実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）リザーバー部３２が貫通孔３３上にも形成されているので、コンプライアンス基板４０の封止膜４１の面積を大きく取ることができ、圧力変動の吸収効率がよくできる。
特に、カートリッジ２Ａおよび２Ｂを、インクジェット式記録ヘッド１と繋げる際にリザーバー部３２、圧力発生室１２、連通部１４およびインク供給路１５内に発生する大きな圧力変動を吸収することができる。
また、流路形成基板１０、保護基板３０、リザーバー形成基板３５の積み重ねられた方向の貫通孔３３の上にもリザーバー部３２の一部が形成されているので、貫通孔３３を避けて、これらの基板を広げてリザーバー部３２を形成した場合と比較して、コストを抑えた、小型のインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４５】
（２）圧電素子３００から引き出されたリード電極９０が駆動回路２００に接続される方向とは異なる方向で、フレキシブル基板２１０が駆動回路２００に接続されているので、圧電素子３００から引き出されるリード電極９０の方向に対し、より小型のインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４６】
（３）駆動回路２００で発生した熱がリザーバー形成基板３５を介して逃げ、駆動回路２００で発生した熱による圧電素子３００の特性の変化、圧力発生室１２、連通部１４およびインク供給路１５の容量の変動、流路形成基板１０、保護基板３０、リザーバー形成基板３５およびコンプライアンス基板４０の熱膨張差による各基板間の剥離を抑えることができる。したがって、インクの吐出状態の変動が少なく、基板間からのインクの漏れが抑えられた耐久性の向上したインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４７】
（４）前述の効果を達成できるインクジェット式記録装置１０００を得ることができる。
【００４８】
上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。
その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００４９】
１…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、１Ａ，１Ｂ…記録ヘッドユニット、２Ａ，２Ｂ…カートリッジ、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、６…駆動モーター、７…タイミングベルト、８…プラテン、１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、１３…列、１４…液体供給路としての連通部、１５…液体供給路としてのインク供給路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル開口、３０…保護基板、３１…圧電素子保持部、３２…リザーバー部、３３…貫通孔、３５…リザーバー形成基板、３６…桁、４０…コンプライアンス基板、４１…圧力吸収部材としての封止膜、４２…固定板、４３…開口部、５０…弾性膜、５５…絶縁体膜、５６…接着剤、６０…下電極、７０…圧電体層、８０…上電極、９０…リード電極、１００…マニホールド、２００…駆動回路、２１０…配線基板としてのフレキシブル基板、２２０…開口、２３０…インク導入口、３００…圧電素子、４００…熱伝導部材、１０００…インクジェット式記録装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月29日(2017.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する複数のノズル開口が並んで配置された液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口に連通した圧力発生室に前記液体を供給する液体供給路を有する流路形成基板と、
前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の圧力を変化させる圧電素子と、
前記圧電素子と接続された駆動回路と、
前記圧電素子を保護する圧電素子保持部、および、前記駆動回路が配置された貫通孔を有する保護基板と、
前記貫通孔を覆うリザーバー形成基板と、
前記保護基板および前記リザーバー形成基板に一部が形成されたリザーバー部と、
前記リザーバー部を封止し、圧力吸収部材によって前記リザーバー部の圧力変動を吸収するコンプライアンス基板と、を備え、
前記流路形成基板と前記保護基板とが積み重ねられた方向において、前記貫通孔に重なる位置に、前記リザーバー部と前記圧力吸収部材とがある
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。