(57)【要約】【課題】流路形成基板とリザーバ形成基板との接合部に異物が挟み込まれても両者を接合する際の押圧力により振動板等に割れを生起することがない液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】ノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が設けられるとともに、インク供給路１５及びインク流通路１４を介して圧力発生室１２に連通する連通部１３が設けられた流路形成基板１０と、該流路形成基板１０の一方面側に形成した振動板を介して設けられる下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０からなる圧電素子３００と、前記振動板及び圧電素子３００を構成する膜と同様の少なくとも一層の膜と、流路形成基板１０の前記一方面側に接着剤３５を介して接合され連通部１３に連通するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０とを有し、前記膜のうち少なくとも一層は、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域のうちインク供給路１５及びインク流通路１４に対応する部分が、他の領域に対応する部分よりも厚く形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられるとともに、液体流路を介して前記圧力発生室に連通する連通部が設けられた流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に形成した振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子と、前記振動板及び圧電素子を構成する膜と同様の材料からなる少なくとも一層の膜と、前記流路形成基板の前記一方面側に接着剤を介して接合され前記連通部に連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを有し、
前記膜のうち少なくとも一層は、前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板との接合領域のうち前記液体流路に対応する部分が、前記圧力発生室に対応する前記振動板及び圧電素子を構成する膜よりも厚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】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記膜の厚膜部分は、前記接合領域を超え、前記圧力発生室の手前まで至っていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記膜の厚膜部分は、厚さ方向で前記液体流路側に向けて厚くなるように構成してあることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する液体噴ヘッドにおいて、
前記厚膜部分を有する膜は、前記振動板として機能する酸化シリコン膜であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する液体噴ヘッドにおいて、
前記厚膜部分を有する膜は、前記振動板として機能する酸化ジルコニウム膜であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する液体噴ヘッドにおいて、
前記厚膜部分を有する膜は、前記圧電素子を構成する膜と同様の少なくとも一層の膜であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載する液体噴射ヘッドを有することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、液体流路を介して複数の圧力発生室に連通し前記圧力発生室の共通の液体室となるリザーバの一部を構成する連通部とが設けられる流路形成基板の一方面側に振動板を形成する工程と、前記振動板の上に下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成する工程と、前記振動板及び圧電素子を構成する膜と同様の材料からなる少なくとも一層の膜を形成する工程と、前記連通部と連通して前記リザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記一方面側に接着剤を介して接合する工程と、前記流路形成基板を他方面側からウェットエッチングすることにより前記圧力発生室、液体流路及び連通部を形成する工程とを有するとともに、
前記振動板は、シリコン基板である前記流路形成基板の表面に形成する酸化シリコン膜を含むものとし、この酸化シリコン膜の形成は、前記流路形成基板の表面を熱酸化させて酸化シリコン膜を形成する工程と、この酸化シリコン膜の上に他の膜を形成する工程と、前記他の膜のうち、前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板との接合領域における前記液体流路に対応する部分を開口させる工程と、前記開口を設けた側から前記流路形成基板を再度熱酸化させることにより前記液体流路に対応する部分が、他の領域に対応する部分よりも厚い酸化シリコン膜となるように構成する工程とをさらに有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に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、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室とこの圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合され連通部と共にリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１９２４３号公報（第３〜５図、第６〜８頁）
【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、流路形成基板とリザーバ形成基板との接着領域に異物が存在する場合、大きな異物は洗浄することにより除去することができるものの、微小な異物は洗浄により除去するのが困難であると共に、洗浄して異物を除去しても、静電気等によって再付着してしまうという問題がある。ここで、流路形成基板とリザーバ形成基板との接合領域には、前記連通部と前記圧力発生室とを連通する液体流路であるインク供給路等が形成され、しかもこのインク供給路等が形成された部分にはこれを封止する振動板の一部等が延設されている。
【０００５】
このため、前記流路形成基板と前記リザーバ部との接合領域のうち前記液体流路に対応する部分に微小な異物が存在すると、異物がリザーバ形成基板に押圧されることにより振動板等に応力が印加され、振動板等に亀裂等の破壊が発生してしまうという問題がある。このように振動板等に亀裂等の破壊が発生すると圧電素子を正常に駆動できなくなると共に、インクが漏れる虞があり、漏れたインクによって圧電素子等が破壊されてしまう。
【０００６】
なお、このような問題はインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドに搭載されるアクチュエータだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータや、液体噴射ヘッド以外に搭載されるアクチュエータにおいても同様に存在する。
【０００７】
本発明は、上述の如き事情に鑑み、流路形成基板とリザーバ形成基板との接合部に異物が挟み込まれても流路形成基板とリザーバ形成基板とを接合する際の押圧力により前記液体流路に対応する部分の振動板等に割れを生起することがないように十分な強度を持たせ得る液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッド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】
上記目的を達成する本発明の態様は、
ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられるとともに、液体流路を介して前記圧力発生室に連通する連通部が設けられた流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に形成した振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子と、前記振動板及び圧電素子を構成する膜と同様の材料からなる少なくとも一層の膜と、前記流路形成基板の前記一方面側に接着剤を介して接合され前記連通部に連通するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを有し、
前記膜のうち少なくとも一層は、前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板との接合領域のうち前記液体流路に対応する部分が、前記圧力発生室に対応する前記振動板及び圧電素子を構成する膜よりも厚く形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
本態様によれば、流路形成基板の貫通部である液体流路に位置的に対応する膜の前記液体流路に対応する部分を厚くしたので、流路形成基板とリザーバ形成基板との接合時に前記液体流路に対応する領域に異物を挟み込んだまま、リザーバ基板を流路形成基板側に押圧しても、このときの応力に起因する前記膜に対する割れを有効に防止することができる。
【０００９】
ここで、前記膜の厚膜部分が、前記接合領域を超え、前記圧力発生室の手前まで至るように構成することで、さらに確実に前記膜の割れを防止し得る。
【００１０】
また、前記膜の厚膜部分は、厚さ方向で前記液体流路側に向けて厚くなるように構成することができる。この場合、前記接合時の接合面の高さ合わせを容易に行うことができるという効果を奏する。
【００１１】
また、前記厚膜部分を有する膜は、前記振動板として機能する酸化シリコン膜や、酸化ジルコニウム膜で好適に形成することができる。
【００１２】
さらに、前記厚膜部分を有する膜は、前記圧電素子を構成する膜と同様の少なくとも一層の膜で形成することもできる。
【００１３】
本発明の他の態様は、上記の何れか一つの態様に記載する液体噴射ヘッドを有することを特徴とする液体噴射装置にある。
本態様によれば、安定した動作の液体噴射装置を構成することができる。
【００１４】
本発明の他の態様は、
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、液体流路を介して複数の圧力発生室に連通し前記圧力発生室の共通の液体室となるリザーバの一部を構成する連通部とが設けられる流路形成基板の一方面側に振動板を形成する工程と、前記振動板の上に下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成する工程と、前記振動板及び圧電素子を構成する膜と同様の材料からなる少なくとも一層の膜を形成する工程と、前記連通部と連通して前記リザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記一方面側に接着剤を介して接合する工程と、前記流路形成基板を他方面側からウェットエッチングすることにより前記圧力発生室、液体流路及び連通部を形成する工程とを有するとともに、
前記振動板は、シリコン基板である前記流路形成基板の表面に形成する酸化シリコン膜を含むものとし、この酸化シリコン膜の形成は、前記流路形成基板の表面を熱酸化させて酸化シリコン膜を形成する工程と、この酸化シリコン膜の上に他の膜を形成する工程と、前記他の膜のうち、前記流路形成基板と前記リザーバ形成基板との接合領域における前記液体流路に対応する部分を開口させる工程と、前記開口を設けた側から前記流路形成基板を再度熱酸化させることにより前記液体流路に対応する部分が、他の領域に対応する部分よりも厚い酸化シリコン膜となるように構成する工程とをさらに有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
本態様において、流路形成基板の貫通部である液体流路に位置的に対応する膜は前記液体流路に対応する部分を厚くしたので、流路形成基板とリザーバ形成基板との接合時に前記液体流路に対応する領域に異物を挟み込んだまま、リザーバ基板を流路形成基板側に押圧しても、このときの応力に起因する前記膜に対する割れを有効に防止することができる。
ちなみに、このときの接合は、通常、多数の流路形成基板及び圧電素子を形成したウェハと、多数のリザーバ形成基板を形成したウェハ同士を接着剤で接合するが、接着剤を塗布した後、リザーバ形成基板を流路形成基板側に押圧した状態で加熱することにより行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図、図２は図１の平面図及びＡ−Ａ’断面図である。
【００１６】
両図に示すように、流路形成基板１０は、本形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、図示するように、その一方の面には、二酸化シリコンからなり厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に沿って並設されている。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連通部１３が形成されている。連通部１３と各圧力発生室１２とは、圧力発生室１２と略同一幅で形成されるインク流通路１４と、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されるインク供給路１５を介して連通されている。本形態においては、インク流通路１４及びインク供給路１５で液体流路を形成している。なお、連通部１３は、後述するリザーバ形成基板３０のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する。インク供給路１５は、インク流通路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。
【００１７】
流路形成基板１０の開口面側には、圧力発生室１２を形成する際のエッチングマスクとして用いられたマスク膜５１を介して、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連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤３５や熱溶着フィルム等を介して固着されている。
【００１８】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５が形成されている。これら弾性膜５０及び絶縁体膜５５は振動板として機能する。
【００１９】
圧電素子３００は下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０からなる。ここで、下電極膜６０は白金（Ｐｔ）及びイリジウム（Ｉｒ）からなり、厚さが、例えば約０．２μｍの膜として絶縁体膜５５上に形成してある。また、圧電体層７０はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなり、厚さが、例えば約１．０μｍの膜として下電極膜６０上に形成してある。さらに、上電極膜８０はイリジウム（Ｉｒ）からなり、厚さが、例えば約０．０５μｍの膜として圧電体層７０上に形成してある。これら、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０は、後述するプロセスで積層形成される。
【００２０】
なお、圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）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、ビスマス又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良い。また、その組成は、圧電素子の特性、用途等を考慮して適宜選択すれば良い。
【００２１】
本形態において圧電素子３００とは、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいい、一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、パターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層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。本形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何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振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。また、詳しくは後述するが、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、上電極用引き出し電極９０が接続されており、この上電極用引き出し電極９０を介して、各圧電素子３００に電圧が印加されるようになっている。
【００２２】
さらに、本形態における共通電極である下電極膜６０は、圧力発生室１２の長手方向で圧力発生室１２に対向する領域内に形成される。一方、圧力発生室１２の並設方向では複数の圧力発生室１２に対応する領域に亘って連続的に設けられている。また、下電極膜６０は、圧力発生室１２の並設方向で流路形成基板１０の端部近傍まで延設され、並設された複数の圧電素子３００及び上電極用引き出し電極９０の周囲を囲んで連続的に設けられている。一方、圧電素子３００を構成する圧電体層７０及び上電極膜８０は、基本的には圧力発生室１２に対向する領域内に設けられているが、圧力発生室１２の長手方向では、下電極膜６０の端部よりも外側まで延設されており、下電極膜６０の端面は圧電体層７０によって覆われている。
【００２３】
また、このような圧電素子３００を構成する各層は、無機絶縁材料からなる第１の絶縁膜１００によって覆われており、上電極用引き出し電極９０は、この第１の絶縁膜１００を介して各圧電素子３００の上電極膜８０に接続されている。さらに詳言すると、上電極用引き出し電極９０は、上電極膜８０に接続される第１のリード電極９１と、第１のリード電極９１に接続される第２のリード電極９４とで構成されている。そして、第１のリード電極９１が、この第１の絶縁膜１００上に延設され、その一端部近傍が第１の絶縁膜１００に形成されたコンタクトホール１０１を介して上電極膜８０に接続されている。また、この第１のリード電極９１及び圧電素子３００を構成する各層は、第１の絶縁膜１００と同様の無機絶縁材料で形成される第２の絶縁膜１０９によってさらに覆われている。上電極用引き出し電極９０を構成する第２のリード電極９４は、この第２の絶縁膜１０９上に延設され、その一端部が第２の絶縁膜１０９に形成されたコンタクトホール１１１を介して第１のリード電極９１の他端部に接続されている。そして、第２のリード電極９４の他端部近傍は、後述するリザーバ形成基板３０上に実装される駆動ＩＣと電気的に接続されるようになっている。
【００２４】
ここで、第１のリード電極９１は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）等で形成される密着層９２と、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等で形成される金属層９３とからなる。ちなみに、本形態では、第１のリード電極９１を構成する密着層９２がチタンタングステン（ＴｉＷ）からなり、金属層９３がアルミニウム（Ａｌ）からなり、その厚さは約１μｍである。第２のリード電極９４は、第１のリード電極９１と同様に、密着層９５と金属層９６とで構成されている。本形態では、第２のリード電極９４を構成する密着層９５がニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなり、金属層９６が金（Ａｕ）からなる。
【００２５】
第１及び第２の絶縁膜１００，１０９の材料は、無機絶縁材料であれば特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）等が挙げられる。中でも、無機アモルファス材料である、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等が好適である。
【００２６】
並設された圧力発生室１２に対応する領域の外側にある液体流路であるインク流通路１４及びインク供給路１５に対応する領域には、下電極膜６０及び上電極膜８０とは別に薄膜層が形成されている。本形態では、第１のリード電極９１と同一層（密着層９２及び金属層９３）からなる積層電極１４０が設けられている。ここで、積層電極１４０は下電極膜６０と電気的に接続されている。さらに、並設された圧電素子３００同士の間の領域には、例えば１０個の圧電素子３００に対して１本程度の割合で、積層電極１４０から連続する下電極用引き出し電極９８が設けられている。すなわち、下電極用引き出し電極９８は、第１のリード電極９１を構成する密着層９２及び金属層９３で構成されている。そして、この下電極用引き出し電極９８は、積層電極１４０から上電極用引き出し電極９０の引き出し方向に沿って延設され、第１の絶縁膜１００に設けられたコンタクトホール１０３を介して、圧力発生室１２に対応する領域の下電極膜６０に接続されている。ここで、下電極用引き出し電極９８等を構成する密着層９２は、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属層９３と下電極膜６０とが反応して相互拡散するのを防止するために設けられている。
【００２７】
かかる構成では、積層電極１４０によって圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０の抵抗値が実質的に低下するため、多数の圧電素子３００を同時に駆動しても電圧降下の発生を防止することができる。特に、複数の下電極用引き出し電極９８が、積層電極１４０から連続して形成されていることで、電圧降下の発生がより確実に防止され、常に良好で且つ安定したインク吐出特性を得ることができる。
【００２８】
さらに、積層電極１４０と振動板との間には、線膨張係数が振動板よりも大きく且つ積層電極１４０よりも小さい材料からなる応力緩和層１５０が設けられている。この応力緩和層１５０は、積層電極１４０の下側に、その全面に対応する領域に亘って連続的に設けられている。かかる応力緩和層１５０の材料は、線膨張係数が振動板よりも大きく且つ積層電極１４０よりも小さい材料であれば特に限定されない。例えば、本形態のように、振動板が弾性膜５０と絶縁体膜５５というように複数層で構成されている場合、応力緩和層１５０の材料は、基本的には前記複数層のうち線膨張係数が最小のものよりも大きく且つ積層電極１４０よりも小さい材料であれば良いが、振動板全体としての線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有するものであることが望ましい。具体的には、セラミックス材料等が応力緩和層１５０の材料として好適に用いられる。本形態では、圧電素子３００を構成する圧電体層７０と同一の層、すなわちチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で応力緩和層１５０を形成している。
【００２９】
このように積層電極１４０と振動板との間に応力緩和層１５０を設けることにより、振動板及び積層電極１４０の応力に起因して積層電極１４０の周囲で発生する振動板、特に弾性膜５０の割れを防止することができる。
【００３０】
一方、本形態において振動板を構成する弾性膜５０は、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域のうちインク供給路１５及びインク流通路１４に対応する部分が、他の領域に対応する部分よりも厚く形成されている。このことによっても振動板の割れを防止することができるが、この場合にはさらに流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接着剤３５を介して接合する際の異物の混入に起因する割れ防止にも対処し得る。この点については、後に詳述する。
【００３１】
なお、本形態では応力緩和層１５０を圧電体層７０と同一の層で形成しているが、応力緩和層１５０は、圧電素子３００を構成する圧電体層７０とは分離されている。このように、分離することにより圧電素子３００を変形させたときの応力伝播を効果的に抑制できるからである。
【００３２】
また、圧力発生室１２と連通部１３とを連通する液体流通路であるインク流通路１４及びインク供給路１５に対応する領域に形成される積層電極１４０の連通部１３側には、積層電極１４０とは電気的に不連続の不連続積層電極１６０が並設されている。この不連続積層電極１６０は、積層電極１４０と同様に、密着層９２及び金属層９３で構成されている。さらに、このような不連続積層電極１６０と振動板との間には、積層電極１４０に対応する領域から連続的に設けられた応力緩和層１５０が設けられている。
【００３３】
本形態における不連続積層電極１６０は、連通部１３の開口周縁部に対応する領域の振動板の上まで延設されており、弾性膜５０及び絶縁体膜５５に形成された貫通部５２を覆って形成され、流路形成基板１０を異方性エッチングでエッチングして連通部１３を形成する際のエッチングストップ層として機能させるようになっている。そして、連通部１３を形成した後に、貫通部５２に対向する領域の不連続積層電極１６０を除去する。
【００３４】
なお、積層電極１４０及び不連続積層電極１６０の下側の領域の下電極膜６０は、圧電素子３００を構成する下電極膜６０とは電気的に分離されているのが好ましい。
【００３５】
上述の如き流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、流路形成基板１０の連通部１３に対応する領域にリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバ部３１は、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の並設方向に沿って設けられており、上述したように流路形成基板１０の連通部１３と貫通部５２を介して連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１２０を構成している。また、リザーバ形成基板３０には、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３２内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。
【００３６】
また、リザーバ形成基板３０の圧電素子保持部３２のリザーバ部３１とは反対側の領域には、その厚さ方向に貫通して第２のリード電極９４が露出される露出孔３３が形成されている。そして、図示はしないが、この露出孔３３内に延設される接続配線によって、リザーバ形成基板３０上に実装される駆動ＩＣと、第２のリード電極９４及び下電極膜６０とが電気的に接続されている。
【００３７】
かかるリザーバ形成基板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い。このため、本形態では、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した。
【００３８】
ここで、リザーバ形成基板３０は、上述したように流路形成基板１０に接着剤３５によって接合されているが、このときの接合領域のうち液体流路であるインク供給路１５及びインク流通路１４に対向する領域の流路形成基板１０上には、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０、応力緩和層１５０、積層電極１４０及び不連続積層電極１６０等が形成されており、リザーバ形成基板３０は、実際には、これらの上に接着剤３５によって接合されている。すなわち、振動板及び圧電素子３００を構成する膜と同様の膜である弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０のみならず応力緩和層１５０、積層電極１４０及び不連続積層電極１６０が、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域のうちインク供給路１５及びインク流通路１４に対向する領域でリザーバ形成基板３０との間に介在させられている。
【００３９】
かくして、本形態では、積層電極１４０の連通部１３側に、積層電極１４０とは電気的に分離された不連続積層電極１６０を設け、積層電極１４０とともに、この不連続積層電極１６０上にリザーバ形成基板３０を接着剤３５によって接合するようになっている。
【００４０】
これにより、リザーバ形成基板３０と流路形成基板１０とを極めて良好に接合することができ、リザーバ１２０内のインクが流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との間から浸透して圧電素子保持部３２内に侵入するのを防止することができる。したがって、インクによる圧電素子３００の破壊を確実に防止することができる。さらに、不連続積層電極１６０と積層電極１４０とは、電気的に分離されているため、例え不連続積層電極１６０までインクが浸透したとしても、インクに電圧が印加されて電気分解を起こし、気体や異物が生成される結果、インク滴の吐出不良の原因となることもない。
【００４１】
応力緩和層１５０は、不連続積層電極１６０に対応する領域と、積層電極１４０に対応する領域とに分離されていても、上述したような圧電素子保持部３２内へのインクの侵入は防止することはできるが、振動板の破壊を防止するという観点から、積層電極１４０及び不連続積層電極１６０に対応する領域に連続的に形成するようにしている。応力緩和層１５０が、積層電極１４０に対応する領域と、不連続積層電極１６０に対応する領域とに分離されていると、応力緩和層１５０の端部に対応する領域の振動板に応力集中が生じてクラック等が発生しやすくなってしまうからである。
【００４２】
さらに、リザーバ形成基板３０上には、封止膜４１及び固定板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。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によってリザーバ部３１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）で形成される。この固定板４２のリザーバ１２０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、リザーバ１２０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。
【００４３】
図３は図２（ｂ）の一部を拡大した断面図である。同図に示すように、本形態では、振動板及び圧電素子３００を構成する膜と同様の膜である弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０のみならず応力緩和層１５０、積層電極１４０及び不連続積層電極１６０が、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域のうちインク供給路１５及びインク流通路１４に対向する領域でリザーバ形成基板３０との間に介在させられている。このため、図４に示すように、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合の際、例えば積層電極１４０とリザーバ形成基板３０との間に異物４００を挟み込んでしまう場合がある。このように、異物４００を挟み込んだ場合、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域のうちインク供給路１５及びインク流通路１４に対向する領域でリザーバ形成基板３０との間に介在させられている弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０、応力緩和層１５０、積層電極１４０及び不連続積層電極１６０の何れもが、図４に示すように、圧電素子３００部分の弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０と同一の膜厚とした場合、接合時の応力により弾性膜５０、絶縁体膜５５等に割れ４０１を生起する場合がある。ちなみに、このときの接合は、多数の流路形成基板１０及び圧電素子３００を形成したウェハと、多数のリザーバ形成基板３０を形成したウェハ同士を接着剤３５で接合するが、接着剤３５を塗布した後、リザーバ形成基板３０を流路形成基板１０側に押圧した状態で加熱することにより行われる。
【００４４】
そこで、本形態においては、流路形成基板１０の表面に形成される弾性膜５０の、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域のうちインク供給路１５とインク流通路１４とに対応する部分が、他の領域に対応する部分よりも厚さ方向に厚くなって流路形成基板１０側に凸となるように形成されている。本形態では、特に前記厚膜部分は、前記接合領域を超え、圧力発生室１２の手前まで至っている。
【００４５】
かくして、本形態によれば、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合時にインク供給路１５とインク流通路１４とに対応する領域に異物４００を挟み込んだまま、リザーバ形成基板３０を流路形成基板１０側に押圧しても、このときの応力に起因する振動板等の割れを有効に防止することができる。ここで、本形態では、厚膜部分が、前記接合領域を超え、圧力発生室１２の手前まで至っているので、より確実に割れを防止し得る。
【００４６】
かかる本形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１２０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、リザーバ形成基板３０上に実装された図示しない駆動ＩＣ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膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力を高めてノズル開口２１からインク滴を吐出させる。
【００４７】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドＩの製造方法について、図５及び図６を参照して説明する。なお、図５及び図６は、圧力発生室の長手方向の断面図である。
【００４８】
まず、図５（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５３を形成する。なお、本形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）上に、他の膜である、例えば窒化シリコン膜５６を成膜する。
【００５０】
続いて、図５（ｃ）に示すように、窒化シリコン膜５６のうち、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域におけるインク供給路１５とインク流通路１４とに対応する部分を開口させて開口部５７を形成する。
【００５１】
次に、図５（ｄ）に示すように、開口部５７側から流路形成基板用ウェハ１１０（１０）を再度熱酸化させることによりインク供給路１５とインク流通路１４とに対応する部分が、他の領域に対応する部分よりも厚い弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）となるように厚膜部５０ａを形成する。
【００５２】
次に、図６（ａ）に示すように、窒化シリコン膜５６を除去した後、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。
【００５３】
続いて、絶縁体膜５５上に圧電素子３００、積層電極１４０、応力緩和層１５０、不連続積層電極１６０等を積層及びパターニングして形成するとともに、図６（ｂ）に示すように、予めリザーバ部３１、圧電素子保持部３２、露出孔３３等をそれぞれ形成したリザーバ形成基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５によって接着する。具体的には、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の圧電素子保持部３２が設けられた面に亘って接着剤３５を塗布し、流路形成基板用ウェハ１１０を流路形成基板用ウェハ１１０に所定の圧力で押圧することで両者を接合する。このとき、厚膜部５０ａにより剛性を高めた弾性膜５０により接合時の圧力に抗してこの弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０等における割れを未然に防止し得る。
【００５４】
また、このとき、不連続積層電極１６０は、第２のリード電極９４が設けられた領域と、その他の領域との高さ合わせを行って、接合領域の接着剤３５の量を均一化して余分な接着剤３５の流出や接合不良等を防止しているが、弾性膜５０の厚膜部５０ａは、流路形成基板１０側に凸となっているので、かかる高さ合わせの支障となることはなく剛性を高めることができる。ちなみに、接合領域の高さが異なる場合、リザーバ形成基板３０等に接着剤３５を不均一に塗布しなければならず煩雑である。また、接合領域の高さが異なる場合、均一に接着剤３５を塗布して接合すると、高い領域で接着剤３５が流出してしまう。
【００５５】
次いで、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにするとともに、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５１を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、マスク膜５１を介して流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）して、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２、連通部１３、インク流通路１４及びインク供給路１５等を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチング液によってエッチングすることより、圧力発生室１２、連通部１３、インク流通路１４及びインク供給路１５を同時に形成する。このとき、リザーバ部３１の底部に対応する不連続積層電極１６０部分が連通部１３を形成する際のエッチングストップ層として機能する。
【００５６】
その後は、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。このとき、連通部１３及びリザーバ部３１を仕切る不連続積層電極１６０も除去する。
【００５７】
その後、流路形成基板用ウェハ１１０のリザーバ形成基板用ウェハ１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、リザーバ形成基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、これら流路形成基板用ウェハ１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドＩが製造される。
【００５８】
（他の実施の形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、膜厚部を弾性膜５０に形成したが、これに限るものではない。振動板及び圧電素子３００を構成する膜と同様の少なくとも一層の膜であって、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域のうちインク供給路１５及びインク流通路１４に対応する部分に存在するものであれば特に制限はなく、部分的に所定の厚膜部を形成した場合、同様の割れ防止効果が得られる。また、厚膜部はリザーバ形成基板３０に向かって凸形状となっていても原理的には構わない。さらに、膜厚部は最低限度、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域のうちインク供給路１５及びインク流通路１４に対応する部分に形成されていれば良いが、圧力発生室１２の手前であれば、必ずしも前記部分に限定する必要もない。
【００５９】
なお、上述の実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドＩは、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に搭載される。図７は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。同図に示すように、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び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。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ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及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。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。
【００６０】
また、上述の実施の形態においては、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Ｉを説明したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの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もの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、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示す記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】図２（ｂ）の一部拡大断面図である。
【図４】図３に対応する従来の構造を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る記録装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｉ  インクジェット式記録ヘッド、  １０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク連通路、  １５  インク供給路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  リザーバ形成基板、  ３１  リザーバ部、  ３５  接着剤、  ５０  弾性膜、  ５０ａ  厚膜部、  ５３  二酸化シリコン膜、  ５５  絶縁体膜、５６  窒化シリコン膜、６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ８０  上電極膜、  １１０  流路形成基板用ウェハ、  １２０  リザーバ、  １３０  リザーバ形成基板用ウェハ、  １４０  積層電極、  １５０  応力緩和層、  １６０  不連続積層電極、  ３００  圧電素子、  ４００  異物
【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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