(57)【要約】【課題】振動板の破片等の異物によるノズル詰まりを防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】流路形成基板１０の一方面側に振動板及び圧電素子３００を形成する工程と、流路形成基板１０の他方面側から振動板に達するまでエッチングすることにより圧力発生室１２と共に圧力発生室１２の長手方向一端部に連通する連通部１３を形成する工程と、流路形成基板１０及び振動板を所定の液体２００中に浸漬した状態で振動板の連通部１３に対向する領域に連通部１３に開口する貫通部１１０を形成する工程と、貫通部１１０を含む流路内を洗浄する工程とを有することにより、流路内への異物の付着が防止される。【選択図】      図４
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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形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に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を具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記流路形成基板の一方面側に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の他方面側から前記振動板に達するまでエッチングすることにより前記圧力発生室と共に当該圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部を形成する工程と、前記流路形成基板及び前記振動板を所定の液体中に浸漬した状態で前記振動板の前記連通部に対向する領域に当該連通部に開口する貫通部を形成する工程と、当該貫通部を含む流路内を洗浄する工程とを有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２】
請求項１において、前記液体が、多価アルコール類であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項２において、前記多価アルコール類が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール又はグリセリンの何れかであることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記液体の粘度が、１０〜１０００（ｍＰａ・ｓ）であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記貫通部を形成する工程では、流動している液体中に前記流路形成基板及び前記振動板を浸漬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６】
ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に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を具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記流路形成基板の一方面側に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の他方面側から前記振動板に達するまでエッチングすることにより前記圧力発生室と共に当該圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部を形成する工程と、前記連通部に対向する領域の前記振動板上に液状のワックスを流し込み当該液状のワックスを固化する工程と、前記連通部に対向する領域の前記振動板に当該連通部に開口する貫通部を形成する工程と、前記固化したワックスを液化して除去すると共に前記貫通部を含む流路内を洗浄する工程とを有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７】
請求項６において、前記ワックスを固化する際の収縮力により前記連通部に対向する領域の前記振動板が切断分離された場合に、前記貫通部を形成する工程を省略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】
請求項６又は７において、温水、石油系溶剤、アルコール類又はアルカリ溶液類によって前記ワックスを除去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６〜８の何れかにおいて、前記ワックスの融点が、１４０℃以下であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかにおいて、前記貫通部を形成する工程では、機械加工、レーザ加工又は液体の圧力により前記振動板を除去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１１】
請求項１〜１０の何れかにおいて、前記圧力発生室及び前記連通部を形成する工程の前に、前記貫通部を介して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を前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合する工程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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴を吐出する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に供給されたインクを圧電素子によって加圧することにより、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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室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には、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。そして、たわみ振動モードのアクチュエータを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが知られている。
【０００３】
また、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、各圧力発生室の共通のインク室となるリザーバが設けられており、このリザーバから各圧力発生室にインクが供給される。このようなリザーバとしては、流路形成基板に設けられた連通部とリザーバ形成基板のリザーバ部とを弾性膜に形成された貫通孔を介して連通することにより形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６０３６６号公報（［００５６］、第２図）
【特許文献２】
特開平５−１１２０１３号公報（第５頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような連通部とリザーバ部とを連通する貫通孔は、例えば、所定のピン等で振動板を機械的に除去することにより形成されているため、破壊された振動板の破片が飛散して貫通孔の周縁部に付着して残留し、この破片がインク中に混入することよってノズル詰まり等の吐出不良が発生するという問題がある。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だけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドの製造方法においても、同様に存在する。
【０００６】
ここで、液室等が形成された構成部材と共に液室に連通する流路の一部を切断して吐出口を形成する際に、切断時に生じる異物が吐出口から液室内に侵入するのを防止するために、液室内を加圧状態で流体を満たして切断する方法がある（例えば、特許文献２参照）。かかる方法は、流路の端部を切断により形成する際には有用であるが、流路の途中の貫通孔を形成する場合には適用できない。また、圧電素子を用いたヘッドにこの方法を適用した場合、液体の圧力によって液室（圧力発生室）に対向する振動板が破壊される虞もある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、振動板の破片等の異物によるノズル詰まりを防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に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を具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、前記流路形成基板の一方面側に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の他方面側から前記振動板に達するまでエッチングすることにより前記圧力発生室と共に当該圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部を形成する工程と、前記流路形成基板及び前記振動板を所定の液体中に浸漬した状態で前記振動板の前記連通部に対向する領域に当該連通部に開口する貫通部を形成する工程と、当該貫通部を含む流路内を洗浄する工程とを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。
【０００９】
かかる第１の態様では、液体中で貫通部を形成することにより、振動板の破片等の異物が飛散することがない。また、液体の存在により静電気等によって異物が流路内に付着するのを防止することができ、洗浄工程により異物が確実に除去される。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記液体が、多価アルコール類であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００１１】
かかる第２の態様では、液体によって周囲に悪影響を及ぼすことなく貫通部を形成することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記多価アルコール類が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール又はグリセリンの何れかであることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００１３】
かかる第３の態様では、液体によって周囲に悪影響を及ぼすことなく貫通部を形成することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記液体の粘度が、１０〜１０００（ｍＰａ・ｓ）であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００１５】
かかる第４の態様では、所定の粘度の液体を用いることにより、異物の付着が確実に防止されると共に、液体を比較的容易に除去することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記貫通部を形成する工程では、流動している液体中に前記流路形成基板及び前記振動板を浸漬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。
【００１７】
かかる第５の態様では、流路の内面に異物が付着するのをより確実に防止できる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に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を具備する液体噴射ヘッドの製造方法において、前記流路形成基板の一方面側に前記振動板及び前記圧電素子を形成する工程と、前記流路形成基板の他方面側から前記振動板に達するまでエッチングすることにより前記圧力発生室と共に当該圧力発生室の長手方向一端部に連通する連通部を形成する工程と、前記連通部に対向する領域の前記振動板上に液状のワックスを流し込み当該液状のワックスを固化する工程と、前記連通部に対向する領域の前記振動板に当該連通部に開口する貫通部を形成する工程と、前記固化したワックスを液化して除去すると共に前記貫通部を含む流路内を洗浄する工程とを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。
【００１９】
かかる第６の態様では、振動板上にワックスの層を設けておくことで、貫通部を形成する際に、振動板の破片等の異物がワックスに付着し、異物の飛散が防止される。
【００２０】
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記ワックスを固化する際の収縮力により前記連通部に対向する領域の前記振動板が切断分離された場合に、前記貫通部を形成する工程を省略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。
【００２１】
かかる第７の態様では、液状のワックスを固化する際の収縮力により振動板が切断されるため、さらに振動板を除去する工程を設けることがない。したがって、製造工程を著しく簡略化できる。
【００２２】
本発明の第８の態様は、第６又は７の態様において、温水、石油系溶剤、アルコール類又はアルカリ溶液類によって前記ワックスを除去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。
【００２３】
かかる第８の態様では、ワックスを容易且つ確実に除去することができる。
【００２４】
本発明の第９の態様は、第６〜８の何れかの態様において、前記ワックスの融点が、１４０℃以下であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
【００２５】
かかる第９の態様では、ワックスの熱によって周囲に悪影響を及ぼすことなく貫通部を良好に形成することができる。
【００２６】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様において、前記貫通部を形成する工程では、機械加工、レーザ加工又は液体の圧力により前記振動板を除去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。
【００２７】
かかる第１０の態様では、振動板を確実且つ良好に除去して貫通部を形成することができる。
【００２８】
本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記圧力発生室及び前記連通部を形成する工程の前に、前記貫通部を介して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を前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合する工程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。
【００２９】
かかる第１１の態様では、圧力発生室等を形成する際、また貫通部を形成する際に、リザーバ形成基板によって流路形成基板の剛性が確保される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、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からなり、その両面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０、及び後述する圧力発生室を形成する際にマスクとして用いられる保護膜５５が設けられている。この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が幅方向に並設され、その長手方向外側には、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連通部１３が形成され、この連通部１３は各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。
【００３１】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、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、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００３２】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。また、圧力発生室１２及び連通部１３は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２より浅く形成されており、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。すなわち、インク供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
【００３３】
なお、このような流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択する。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合、流路形成基板１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉ程度と比較的高密度に圧力発生室１２を配列する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００３４】
この流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０−６／℃］であるガラスセラミックス、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。ここで、このノズル開口２１の大きさと圧力発生室１２の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数等に応じて最適化される。例えば、１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノズル開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要がある。
【００３５】
一方、流路形成基板１０に設けられた弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜３μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。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を各圧力発生室１２毎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３２０という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子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、各圧力発生室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。なお、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、流路形成基板１０の端部近傍まで引き出され図示しない外部配線等が連結されるリード電極９０が接続されている。
【００３６】
また、このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、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の幅方向に亘って形成されている。そして、リザーバ部３１は、振動板（弾性膜５０及び下電極膜６０）を貫通して設けられる貫通部１１０を介して流路形成基板１０の連通部１３と連通され、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００が構成されている。なお、詳しくは後述するが、本発明では、流路形成基板１０及び振動板を液体中に浸漬させた状態で貫通部１１０を形成することにより、ノズル詰まり等の吐出不良を防止している。
【００３７】
また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、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で、その空間を密封可能な圧電素子保持部３３が設けられている。そして、圧電素子３００の少なくとも圧電体能動部３２０は、この圧電素子保持部３３内に密封され、大気中の水分等の外部環境に起因する圧電素子３００の破壊を防止している。このようなリザーバ形成基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、例えば、本実施形態では、厚さが４００μｍ程度の流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３８】
また、リザーバ形成基板３０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。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。そして、この固定板４２のリザーバ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、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止され、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部３２となっている。なお、リザーバ１００の長手方向略中央部外側のコンプライアンス基板４０上には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口３５が形成されている。さらに、リザーバ形成基板３０には、インク導入口３５とリザーバ１００の側壁とを連通するインク導入路３６が設けられている。
【００３９】
このように構成したインクジェット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口３５からインクを取り込み、リザーバ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、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、上電極膜８０と下電極膜６０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、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、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。
【００４０】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。なお、図３及び図４は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板１０となるシリコン単結晶基板のウェハを約１１００℃の拡散炉で熱酸化することにより、二酸化シリコンからなる弾性膜５０及び圧力発生室１２を形成する際のマスクとなる保護膜５５を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、例えば、白金等からなる下電極膜６０を弾性膜５０の全面に形成後、所定形状にパターニングする。次に、図３（ｃ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの金属、あるいは導電性酸化物等からなる上電極膜８０とを順次積層し、これらを同時にパターニングして圧電素子３００を形成する。次いで、図３（ｄ）に示すように、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を流路形成基板１０の全面に亘って形成すると共に、各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００４１】
以上が膜形成プロセスである。次に、図４（ａ）に示すように、リザーバ部３１、圧電素子保持部３３等が形成されたリザーバ形成基板３０を流路形成基板１０の圧電素子３００側の面に接着剤等によって接合する。なお、このリザーバ形成基板３０上には、図示しないが、圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ等を搭載するための、例えば、金（Ａｕ）からなる配線パターンが予め設けられている。次いで、図４（ｂ）に示すように、流路形成基板１０のリザーバ形成基板３０とは反対側の面に形成されている保護膜５５を所定形状にパターニングし、この保護膜５５をマスクとして前述したアルカリ溶液による異方性エッチングを行うことにより、流路形成基板１０に圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。なお、このように異方性エッチングを行う際には、リザーバ形成基板３０の表面を封止した状態で行う。
【００４２】
次に、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合体を所定の液体２００中に浸漬し、連通部１３，リザーバ部３１等のインク流路となる部分に液体２００が充填された状態とする。そして、連通部１３に対向する領域の振動板（弾性膜５０及び下電極膜６０）を切断除去することにより貫通部１１０を形成する。例えば、本実施形態では、リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１側から連通部１３の開口縁部に対応する領域の振動板にレーザ光１２０を集光させて照射し、連通部１３の開口縁部に沿ってレーザ光１２０を走査するようにした。これにより、弾性膜５０及び下電極膜６０が局所的に熱加工されて連通部１３の開口縁部に沿って切断される。そして、連通部１３に対向する領域の弾性膜５０及び下電極膜６０が一体的に切断除去されて貫通部１１０が形成される（図４（ｄ））。
【００４３】
このとき弾性膜５０及び下電極膜６０の破片等の異物が形成されてしまうが、本発明では液体２００中で貫通部１１０を形成しているため、この異物が周囲に飛散して静電気等によってインク流路内に付着するのを防止することができる。また、貫通部１１０を形成する際に、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合体を流動した液体２００中に浸漬するようすれば、インク流路内に異物が付着するのをより確実に防止することができる。そして、振動板に貫通部１１０を形成する際に発生した異物は、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合体を液体２００内から取り出す際に、液体２００と共に除去される。
【００４４】
その後、例えば、純水等により、貫通部１１０を含むインク流路を洗浄することにより、すなわち、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合体を洗浄することにより液体２００を完全に除去する。このとき、インク流路内に異物が残留していたとしても、その量は微量であり洗浄工程によって容易に除去することができる。これにより、インク流路内の異物が完全に除去され、充填したインクに異物が混入することがなく、ノズル詰まり等の吐出不良の発生を防止することができる。
【００４５】
ここで、貫通部１１０を形成する際に用いる液体２００としては、周囲の部材、例えば、リザーバ形成基板３０上に設けられた配線パターン等に影響を及ぼさないものであれば、特に限定されないが、多価アルコール類を用いることが好ましい。具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール又はグリセリン等を挙げることができる。このような多価アルコール類を用いることにより、配線パターン等、周囲の部材に悪影響を及ぼすことがない。また、多価アルコール類は、水溶性であるため、洗浄工程において比較的容易に除去することができる。また、液体２００の粘度は、１０〜１０００（ｍＰａ・ｓ）程度であることが好ましい。液体２００がこの程度の粘度であれば、取り扱いが容易であり、また洗浄工程において比較的容易に除去することができ製造効率が向上する。
【００４６】
なお、貫通部１１０の形成には、ＱスイッチＹＡＧレーザ発振器によって発振されるレーザ光を用いることが好ましい。例えば、本実施形態では、ＱスイッチＹＡＧレーザ発振器によって約１０ｍＷ程度（繰り返し周波数１ｋＨｚ）の出力で発振された基本波長（１０６４ｎｍ）のレーザ光を下電極膜６０側から振動板に照射することにより貫通部１１０を形成した。このようにレーザ加工により貫通部１１０を形成することで、貫通部１１０の周囲の弾性膜５０及び下電極膜６０にクラック等が発生するのを防止でき、異物の発生が抑えられる。また、本実施形態では、貫通部１１０の形成に、ＱスイッチＹＡＧレーザ発振器を用いるようにしたが、これに限定されず、例えば、ＱスイッチＹＡＧレーザ発振器よりもパルス幅の小さいレーザ光を発振可能なフェトム秒レーザ発振器を用いることもできる。
【００４７】
また、本実施形態では、レーザ加工により振動板を切断して貫通部１１０を形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、ピンを物理的に接触させる等、機械加工により振動板に亀裂を生じさせて貫通部１１０を形成するようにしてもよい。また、図５に示すように、リザーバ部３１内に所定の液体、例えば、上述した液体２００を流入させ、液体２００によって振動板に圧力を付与することにより振動板を除去するようにしてもよい。本実施形態のように、振動板の膜厚が比較的薄い場合には、液体２００の圧力により貫通部１１０を比較的容易に形成できる。なお、振動板に圧力を付与するための液体と、振動板等を浸漬するための液体とは必ずしも同じ液体である必要はない。その後は、流路形成基板１０のリザーバ形成基板３０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３０にコンプライアンス基板４０を接合して各チップサイズに分割することにより、図１に示すような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００４８】
（実施形態２）
図６は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。本実施形態は、貫通部１１０の形成方法の他の例である。詳細には、実施形態１と同様に、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接合し、エッチングにより圧力発生室１２等を形成後、図６（ａ）に示すように、連通部１３に対向する領域の振動板上、すなわち、リザーバ部３１内に溶融したワックス２１０を流し込み、流し込んだワックス２１０を冷却して固化させる。このとき、ワックス２１０は、図６（ｂ）に矢印で示すように内側に収縮しながら固化する。そして、図６（ｃ）に示すように、ワックス２１０を介して振動板をレーザ加工することにより振動板を切断分離して貫通部１１０を形成する。その後、インク流路内のワックス２１０を溶融させて除去すると共に、実施形態１と同様にインク流路内を洗浄する。
【００４９】
ここで、ワックス２１０の種類は、特に限定されないが、比較的容易に除去可能なもの、例えば、洗浄工程において、温水、石油系溶剤、アルコール類又はアルカリ溶液により除去可能なものであることが好ましい。また、ワックス２１０の融点は、１４０℃以下であることが好ましい。これにより、ワックス２１０を溶融させる際の熱によって圧電素子３００等が破壊されるのを防止することができる。
【００５０】
このような本実施形態の製造方法では、貫通部１１０を形成する際に、振動板上にワックス２１０が設けられているため、振動板を切断分離する際に発生する振動板の破片等の異物が、ワックス２１０に付着して周囲に飛散することがない。したがって、実施形態１と同様に、異物によるノズル詰まり等の吐出不良の発生を防止することができる。また、本実施形態では、大気中で貫通部１１０を形成するようにしたが、勿論、実施形態１と同様に液体中で貫通部１１０を形成するようにすれば、異物がインク流路内に付着するのをさらに確実に防止することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、ワックス２１０を固化した後、レーザ加工により振動板に貫通部１１０を形成するようにしたが、これに限定されず、勿論、機械加工等で貫通部１１０を形成してもよい。また、ワックス２１０を固化する際の収縮力によって振動板に亀裂を生じさせることにより貫通部１１０を形成するようにしてもよい。この場合には、レーザ加工等によって振動板を切断することなく貫通部１１０を形成することができる。これにより、振動板を切断するための装置、例えば、レーザ発振器等が必要なくなるため、製造コストを著しく低減することができる。
【００５２】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の本実施形態１及び２では、連通部１３の開口部分と略同一の大きさの開口である貫通部１１０を形成した例を説明したが、これに限定されず、貫通部は、図７に示すように、連通部１３の開口領域の振動板に形成された複数の貫通孔１１０ａで構成されていてもよい。なお、このような複数の貫通孔１１０ａは、実施形態１と同様に、レーザ光１２０を走査して弾性膜５０及び下電極膜６０を切断して、各貫通孔１１０ａとなる領域の弾性膜５０及び下電極膜６０を一体的に除去することにより形成することができる。また、貫通孔１１０ａの大きさが比較的小さい場合には、各貫通孔１１０ａとなる領域の弾性膜５０及び下電極膜６０にレーザ光を照射し、これら弾性膜５０及び下電極膜６０を熱加工により除去するようにしてもよい。
【００５３】
また、上述の各実施形態では、リザーバ部３１側から振動板を切断除去するようにしたが、これに限定されず、勿論、連通部１３側から振動板を切断除去するようにしてもよい。また、上述の各実施形態では、流路形成基板１０にリザーバ形成基板３０を接合後に貫通部１１０を形成するようにしたが、勿論、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接合する前に貫通部１１０を形成するようにしてもよい。さらに、上述の実施形態各では、連通部１３を複数の圧力発生室１２に対応する領域に連続的に形成し、各インク供給路１４を介して複数の圧力発生室１２と連通するようにしたが、これに限定されず、例えば、連通部１３は各圧力発生室１２毎に独立して形成するようにしてもよい。なお、この場合には、貫通部１１０も各連通部１３毎に独立して設けるようにするのが好ましい。
【００５４】
また、上述の各実施形態は、成膜及びリソグラフィプロセスを応用することにより製造できる薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、基板を積層して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシートを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体層を形成するもの、又は水熱法等の結晶成長により圧電体層を形成するもの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘッドに本発明を採用することができる。
【００５５】
また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、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８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。図８に示すように、インクジェット式記録ヘッド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３に沿ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図示しない紙送りモータの駆動力により回転できるようになっており、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。
【００５６】
なお、以上の説明では、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを例示したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。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（面発光ディスプレー）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を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドを示す平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの他の製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】他の実施形態に係る記録ヘッドの一例を示す断面図である。
【図８】一実施形態に係る記録装置の概略図である。
【符号の説明】
１０  流路形成基板、  １１  隔壁、  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  ノズル開口、  ３０リザーバ形成基板、  ３１  リザーバ部、  ４０  コンプライアンス基板、  ５０  弾性膜、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ８０  上電極膜、  １００  リザーバ、  １１０  貫通部、  ２００  液体、  ３００  圧電素子
【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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【図８】
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