(57)【要約】【課題】液体吐出特性を良好に保持できると共に安定した液体吐出特性を得ることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室１２が形成される流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側に振動板を介して設けられて圧力発生室１２内に圧力変化を生じさせる圧電素子３００とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、少なくとも圧電素子３００の長手方向端部近傍に対向する領域に圧電素子３００の並設方向に沿って連続的に設けられると共に複数の圧電素子３００に共通する共通電極６０に対向する領域に貫通部１１２を有する絶縁層１１０と、絶縁層１１０上に連続的に設けられて貫通部１１２を介して共通電極６０と電気的に接続される接続配線層１２０とを有することにより、共通電極６０の抵抗値が実質的に低下する。【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て前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、
少なくとも前記圧電素子の長手方向端部近傍に対向する領域に当該圧電素子の並設方向に沿って連続的に設けられると共に複数の圧電素子に共通する共通電極に対向する領域に貫通部を有する絶縁層と、該絶縁層上に連続的に設けられて前記貫通部を介して前記共通電極と電気的に接続される接続配線層とを有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、前記絶縁層の貫通部が、前記圧力発生室を区画する隔壁に対向する領域にそれぞれ設けられ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２において、前記圧力発生室に対向する領域の前記絶縁層が除去されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記圧電素子の個別電極から引き出される引き出し電極が前記流路形成基板の端部近傍まで延設され、且つ前記引き出し配線の少なくとも先端部近傍は、前記絶縁層及び前記接続配線層が除去されて表面が露出した露出部となっていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４において、前記引き出し電極の露出部が、前記接続配線層と同一層からなり当該接続配線層とは独立する独立配線層とそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５において、前記引き出し電極の露出部が、前記独立配線層によって覆われていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項４〜６の何れかにおいて、前記圧力発生室の列の外側に対応する領域の前記共通電極上に前記引き出し電極と同一層からなり当該引き出し電極とは独立した積層電極層を有し、該積層電極層が前記接続配線層と電気的に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、前記絶縁層が、感光性樹脂からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項８において、前記感光性樹脂が、ポリイミドであることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れかにおいて、前記絶縁層が、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酸化珪素、窒化珪素又は酸化タンタルからなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかにおいて、前記共通電極の膜厚が、０．５μｍ以下であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかにおいて、前記圧力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチングにより形成され、前記圧電素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたものであることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかの液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【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液滴を吐出させる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に、液体としてインク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。
【０００３】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００４】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【０００５】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、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提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
これによれば圧電素子を振動板に貼付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、かつ簡便な手法で圧電素子を高密度に作り付けることができるばかりでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２８６１３１号公報（第３図、段落［００１３］）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように圧電素子を高密度に配列したインクジェット式記録ヘッドでは、各圧電素子の一方の電極（共通電極）が複数の圧電素子に共通して設けられているため、多数の圧電素子を同時に駆動して多数のインク滴を一度に吐出させると、電圧降下が発生して圧電素子の変位量が不安定となり、インク吐出特性が低下するという問題がある。
【０００９】
このような問題は、圧電素子の共通電極の厚さを厚くすることによって解決することはできるが、この共通電極は振動板の一部を構成しているため、圧電素子の駆動による振動板の変位量が低下してしまうという問題がある。また、共通電極の面積を広げることによってもこのような問題を解決することはできるが、ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
【００１０】
なお、薄膜で形成された圧電素子の電極はその膜厚が薄いため抵抗値が比較的高く、このような問題が特に生じやすい。また、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はなく、勿論、インク以外の液滴を吐出する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑み、液体吐出特性を良好に保持できると共に安定した液体吐出特性を得ることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【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て前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、少なくとも前記圧電素子の長手方向端部近傍に対向する領域に当該圧電素子の並設方向に沿って連続的に設けられると共に複数の圧電素子に共通する共通電極に対向する領域に貫通部を有する絶縁層と、該絶縁層上に連続的に設けられて前記貫通部を介して前記共通電極と電気的に接続される接続配線層とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１３】
かかる第１の態様では、接続配線層によって共通電極の抵抗値が実質的に低下するため、圧電素子を駆動する際の電圧降下が防止され、液体吐出特性が常に良好に保持される。また、接続配線層が絶縁層を介して圧電素子に対向する領域にも連続的に形成できる。したがって、ヘッドを大型化することなく接続配線層を所望の大きさで形成することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記絶縁層の貫通部が、前記圧力発生室を区画する隔壁に対向する領域にそれぞれ設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１５】
かかる第２の態様では、共通電極と接続配線層とが所定間隔で電気的に接続されるため、共通電極全体の実質的な抵抗値が略均一になり、ノズル開口毎の液体吐出特性のばらつきが防止される。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記圧力発生室に対向する領域の前記絶縁層が除去されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１７】
かかる第３の態様では、圧電素子の駆動による振動板の変位が、絶縁層によって阻害されることがなく、液体吐出特性が良好に保持される。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記圧電素子の個別電極から引き出される引き出し電極が前記流路形成基板の端部近傍まで延設され、且つ前記引き出し配線の少なくとも先端部近傍は、前記絶縁層及び前記接続配線層が除去されて表面が露出した露出部となっていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１９】
かかる第４の態様では各引き出し電極が、この露出部で圧電素子を駆動するための駆動ＩＣと電気的に接続される。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記引き出し電極の露出部が、前記接続配線層と同一層からなり当該接続配線層とは独立する独立配線層とそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２１】
かかる第５の態様では、各引き出し電極の抵抗値が実質的に低下するため、液体吐出特性がより確実に安定する。
【００２２】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記引き出し電極の露出部が、前記独立配線層によって覆われていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２３】
かかる第６の態様では、接続配線層をパターニングする際に、引き出し電極が除去されるのを防止できる。
【００２４】
本発明の第７の態様は、第４〜６の何れかの態様において、前記圧力発生室の列の外側に対応する領域の前記共通電極上に前記引き出し電極と同一層からなり当該引き出し電極とは独立した積層電極層を有し、該積層電極層が前記接続配線層と電気的に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２５】
かかる第７の態様では、積層電極層によって共通電極の抵抗値をさらに低下させることができ、液体吐出特性がより確実に安定する。
【００２６】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記絶縁層が、感光性樹脂からなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２７】
かかる第８の態様では、絶縁層を比較的容易且つ高精度に形成できる。
【００２８】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記感光性樹脂が、ポリイミドであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２９】
かかる第９の態様では、所定の感光性樹脂を用いることにより、高い絶縁性を有する絶縁層を比較的容易に形成できる。
【００３０】
本発明の第１０の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記絶縁層が、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酸化珪素、窒化珪素又は酸化タンタルからなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００３１】
かかる第１０の態様では、所定の材料を用いることにより、高い絶縁性を有する絶縁層を比較的容易に形成できる。
【００３２】
本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記共通電極の膜厚が、０．５μｍ以下であることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００３３】
かかる第１１の態様では、共通電極の膜厚が比較的薄くても、常に良好な液体吐出特性が得られる。
【００３４】
本発明の第１２の態様は、第１〜１１の何れかの態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチングにより形成され、前記圧電素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたものであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００３５】
かかる第１２の態様では、高密度のノズル開口を有する液体噴射ヘッドを大量に且つ比較的容易に製造することができる。
【００３６】
本発明の第１３の態様は、第１〜１２の何れかの態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
【００３７】
かかる第１３の態様では、インク吐出特性を安定させ、信頼性を向上した液体噴射装置を実現することができる。
【００３８】
【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の断面図であり、図３は、実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの配線構造を示す平面図である。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、その一方の面には、異方性エッチングにより形成された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、圧力発生室１２の長手方向外側には、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連通部１３が形成され、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。また、この流路形成基板１０の一方の面は開口面となり、他方の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が形成されている。
【００３９】
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。
【００４０】
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。この圧力発生室１２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。
【００４１】
なお、このような圧力発生室１２等が形成される流路形成基板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ことが好ましい。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合には、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を配置する場合には、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１２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。
【００４２】
また、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、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口２１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。
【００４３】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜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１μｍ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。
【００４４】
ここで、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなり、インク供給路１４とは反対側の端部近傍から流路形成基板１０の端部近傍まで延設される引き出し電極９０が接続されている。そして、この引き出し電極９０の先端部近傍には、図示しないが、圧電素子３００を駆動するための駆動回路に繋がる外部配線が接続される。
【００４５】
また、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０は、圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に延設され、且つ圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍でパターニングされている。すなわち、本実施形態では、下電極膜６０は、流路形成基板１０の後述する引き出し電極９０が延設される領域のみが除去され、その他の領域に全面に亘って設けられている。また、本実施形態では、圧力発生室１２の列の外側に対応する領域の下電極膜６０上に、引き出し電極９０と同一の層からなり且つ引き出し電極９０とは独立した積層電極層９５が設けられている。
【００４６】
そして、このような圧電素子３００の長手方向端部近傍に対向する領域には、絶縁材料からなり圧電素子３００の並設方向に沿って延設される絶縁層１１０を有する。例えば、本実施形態では、絶縁層１１０は、圧力発生室１２の列の周囲に亘って連続的に設けられており、圧力発生室１２の列に対応する領域は開口部１１１となっている。
【００４７】
また、この絶縁層１１０上には、導電材料からなる接続配線層１２０が連続的に設けられており、この接続配線層１２０と下電極膜６０とは、絶縁層１１０に設けられた複数の貫通部１１２を介して電気的に接続されている。ここで、絶縁層１１０に設けられる貫通部１１２は、比較的等間隔で配置されていることが好ましく、例えば、本実施形態では、各圧電素子３００の引き出し電極９０側の端部近傍に延設されている絶縁層１１０の各隔壁１１に対向する領域に、それぞれ貫通部１１２を設けるようにした。なお、この貫通部１１２の大きさも、特に限定されないが、２０μｍ以下であることが好ましい。
また、本実施形態では、圧力発生室１２の列の外側に対向する領域、すなわち、下電極膜６０上に設けられた積層電極層９５に対向する領域にも貫通部１１３が設けられており、この貫通部１１３を介しても積層電極層９５（下電極膜６０）と接続配線層１２０とが電気的に接続されている。
【００４８】
このように、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０に接続配線層１２０を電気的に接続することにより、下電極膜６０の抵抗値を実質的に低下する。また、同様に、下電極膜６０上に積層電極層９５を設けることによっても、下電極膜６０の抵抗値が実質的に低下する。したがって、多数の圧電素子を同時に駆動しても電圧降下が発生することがなく、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。
【００４９】
また、接続配線層１２０が圧電素子３００の端部に対向する領域に絶縁層１１０を介して設けられているため、接続配線層１２０を設けるためのスペースを確保する必要がない。したがって、ヘッドを大型化することなくインク吐出特性を安定させることができる。さらに、接続配線層１２０と下電極膜６０とを絶縁層１１０の複数の貫通部１１２，１１３を介して電気的に接続するようにしたので、下電極膜６０の各部分での抵抗値が略一定となり、各圧電素子３００の駆動による振動板の変位量が安定する。これにより、各ノズル開口から吐出されるインクの吐出特性を均一化することができる。
また、本実施形態では、絶縁層１１０及び接続配線層１２０を圧力発生室１２の列に対向する領域の外側に設けているため、接続配線層１２０によって振動板の変位が阻害されることがない。したがって、接続配線層１２０の厚さを比較的厚くすることができ、下電極膜６０の抵抗値を確実に低下させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、各圧電素子３００の引き出し電極９０側の端部近傍に延設されている絶縁層１１０の各隔壁１１に対向する領域に、それぞれ貫通部１１２を設けるようにしたが、この貫通部１１２の数及び位置は特に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、圧電素子３００の引き出し電極９０とは反対側の端部近傍に延設されている絶縁層１１０に所定間隔で貫通部１１２Ａを設けるようにしてもよい。
また、接続配線層１２０を設ける領域も特に限定されず、下電極膜６０の抵抗値等の条件を考慮して適宜決定されればよい。例えば、図５に示すように、接続配線層１２０は、圧電素子３００の引き出し電極９０側の端部近傍に対向する領域及び圧力発生室１２の列の外側に対向する領域のみに設けられていてもよい。
【００５１】
さらに、絶縁層１１０は、下電極膜６０及び上電極膜８０間の短絡防止、すなわち、接続配線層１２０と上電極膜８０及び引き出し電極９０との電気的接触を防止するためのものである。したがって、本実施形態では、絶縁層１１０が、圧力発生室１２の列の外側に対向する領域にも設けられているが、図６に示すように、少なくとも圧電素子３００の長手方向端部近傍に対応する領域に設けられていればよい。
【００５２】
なお、流路形成基板１０の圧電素子３００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おり、弾性膜５０を貫通して設けられた貫通孔５１を介して流路形成基板１０の連通部１３と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１００を構成している。このリザーバ形成基板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、本実施形態では、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した。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３２が設けられ、圧電素子３００はこの圧電素子保持部３２内に密封されている。
【００５３】
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。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のみで封止されている。
【００５４】
なお、このような本実施形態の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、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発生室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、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内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００５５】
以下、このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法の一例について、図７及び図８を参照して説明する。なお、図７及び図８は、圧力発生室１２の幅方向の一部を示す断面図である。まず、図７（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℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性膜５０を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、スパッタリングで下電極膜６０を弾性膜５０の全面に形成後、下電極膜６０をパターニングして全体パターンを形成する。この下電極膜６０の材料としては、白金（Ｐｔ）等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７０は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金が好適である。
【００５６】
次に、図７（ｃ）に示すように、圧電体層７０を成膜する。この圧電体層７０は、結晶が配向していることが好ましい。例えば、本実施形態では、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７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層７０とした。圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。なお、この圧電体層７０の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。
【００５７】
何れにしても、このように成膜された圧電体層７０は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、且つ本実施形態では、圧電体層７０は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍである。
【００５８】
次に、図７（ｄ）に示すように、上電極膜８０を成膜する。上電極膜８０は、導電性の高い材料であればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。次に、図７（ｅ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子３００のパターニングを行う。次いで、図８（ａ）に示すように、引き出し電極９０及び積層電極層９５を形成する。例えば、本実施形態では、金（Ａｕ）等からなる引き出し電極９０となる金属膜９０Ａを流路形成基板１０の全面に亘って形成し、その後、この金属膜９０Ａを圧電素子３００毎にパターニングすることによって各引き出し電極９０とする。また、このとき、圧力発生室１２の列の外側に対向する領域の金属膜９０Ａを残すことにより積層電極層９５とする。
【００５９】
次に、図８（ｂ）に示すように、圧力発生室１２の列の周囲に絶縁層１１０を形成すると共に所定位置に貫通部１１２，１１３を形成する。すなわち、流路形成基板１０の全面に絶縁層１１０を形成後、エッチングすることによって開口部１１１（図示なし）及び貫通部１１２，１１３を形成して所定パターンとする。この絶縁層１１０の材質としては、例えば、ポリイミド等の感光性樹脂を用いることが好ましい。これにより、絶縁層１１０を比較的容易且つ高精度に形成することができる。また、絶縁層１１０の材質としては、比較的絶縁性の優れたものであれば特に限定されず、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、酸化珪素、窒化珪素又は酸化タンタル等を用いるようにしてもよい。
【００６０】
次に、図８（ｃ）に示すように、絶縁層１１０上に接続配線層１２０を形成する。すなわち、流路形成基板１０の全面に接続配線層１２０を成膜後、エッチングすることによって所定パターンとする。この接続配線層１２０は、上述したように下電極膜６０の抵抗値を低下させるためのものであるため、少なくとも下電極膜６０よりも固有抵抗の小さい金属を用いることが望ましく、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等が挙げられる。例えば、本実施形態では、金（Ａｕ）をスパッタリングによって形成している。
【００６１】
なお、接続配線層１２０を形成する際、図９（ａ）に示すように、引き出し電極９０の先端部近傍は、絶縁層１１０が除去され表面が露出した露出部９０ａとなっている。したがって、接続配線層１２０をパターニングすることにより、引き出し電極９０の露出部９０ａも同時にパターニングされる場合がある。このため、接続配線層１２０をパターニングする際に、図９（ｂ）に示すように、引き出し電極９０の露出部９０ａに対向する領域に接続配線層１２０とは独立した独立配線層１３０を残すようにしてもよい。
この独立配線層１３０の大きさは特に限定されないが、露出部９０ａを覆い且つ露出部９０ａと略同一形状であることが好ましい。これにより、接続配線層１２０を形成する際に引き出し電極９０の露出部９０ａが除去されることなく、且つ各引き出し電極９０が短絡することがない。
【００６２】
以上が膜形成プロセスである。このようにして膜形成を行った後、前述したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エッチングを行い、図８（ｄ）に示すように、圧力発生室１２等を形成する。なお、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、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毎に分割する。そして、分割した流路形成基板１０に、リザーバ形成基板３０及びコンプライアンス基板４０を順次接着して一体化することによってインクジェット式記録ヘッドとする。
【００６３】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、下電極膜６０上に積層電極層９５を設けるようにしたが、この積層電極層９５は、接続配線層１２０によって下電極膜６０の抵抗値を十分に低下させることができれば、勿論設けなくてもよい。また、例えば、上述の実施形態では、絶縁層１１０の圧力発生室１２の列に対向する領域に開口部１１１を設けるようにしたが、絶縁層１１０の厚さが振動板の変位を妨げない程度の厚さであれば、勿論、この開口部１１１は設けなくてもよい。また、例えば、上述の実施形態では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造され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、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００６４】
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１０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１０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上に搬送されるようになっている。
【００６５】
また、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一例として説明したが、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に係る記録ヘッドの分解斜視図。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの配線構造を示す平面図。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの配線構造の変形例を示す平面図。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの配線構造の変形例を示す平面図。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの配線構造の変形例を示す平面図。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図８】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図９】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程の変形例を示す平面図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図。
【符号の説明】
１０　流路形成基板、　１２　圧力発生室、　２０　ノズルプレート、　２１ノズル開口、　３０　リザーバ形成基板、　４０　コンプライアンス基板、　６０　下電極膜、　７０　圧電体層、　８０　上電極膜、　９０　引き出し電極、　９５　積層電極層、　１００　リザーバ、　１１０　絶縁層、　１１１　開口部、　１２０　接続配線層、　１３０　独立配線層、　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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【図９】
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【図１０】
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