(57)【要約】【課題】ノズルプレート等の接合部に剥離を生じることのない液体吐出ヘッドを実現する。【解決手段】エネルギー発生素子である発熱抵抗体１２を有する素子基板１１を、液体流路１４等を形成する流路基板１３に接合する無機接着層１０ａや、ノズルプレート１６を素子基板１１および流路基板１３に接合する無機接着層１０ｂは、実質的に有機物を含まない金属酸化物の接着層であるため、有機物を含有する接着材を用いた場合に比べて耐熱性等に優れており、接合部の剥離によるトラブルを生じない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流路と、前記液体流路に連通する吐出口と、前記液体流路内の液体を前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子とを有する液体吐出構造体を備えた液体吐出ヘッドであって、前記液体吐出構造体が少なくとも１つの接合部によって接合された複数の構成部材からなり、前記接合部が、金属酸化物を主成分とし、有機物の含有量がゼロまたはゼロより大かつ０．５ｗｔ％以下である接着層を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
接着層が、有機物を含まない金属酸化物の接着材料によって形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
接着層の厚みが５０〜５００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
エネルギー発生素子が電気熱変換素子であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
エネルギー発生素子が電気機械変換素子であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
電気機械変換素子が、振動板、下部電極、圧電／電歪膜および上部電極を含む積層構造を有することを特徴とする請求項５記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
金属酸化物が、シリコン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、およびマグネシウムのうちの少なくとも１つの金属酸化物またはそれらの混合物、あるいはシリコン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、あるいはマグネシウムのうち少なくとも２種以上の金属を含む金属酸化物であることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の液体吐出ヘッド液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液体吐出データに基づいてインク等液体を吐出し画像を形成する液体吐出方式のプリンタ等に用いる液体吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等の液体吐出記録装置は、パソコンなどの印刷装置として用いると印字性能がよく、取り扱いが簡単であり、また、構成が簡単であるため低コストで製造できるなどの理由から広く普及している。このインクジェットプリンタ等に搭載される液体吐出ヘッドには、熱エネルギーによってインク等の液体中に気泡を発生させ、その気泡による圧力波により液滴を吐出させるもの、静電力により液滴を吸引吐出させるもの、圧電素子のような振動子による圧力波を利用したもの等、種々の方式がある。
【０００３】
近時、カラーのインクジェットプリンタが普及してきたが、その画像形成性能の向上、その中でも特に高解像度化および高速画像形成などの性能の向上が求められており、例えば液体吐出ヘッドの吐出口（ノズル）の高密度化や液体吐出ヘッドの長尺化により、これらの課題を解決するということが盛んに行われている。さらには、液体吐出ヘッドの高密度化、長尺化の極限の形態として、画像形成幅に対して同等以上の画像形成可能な幅を持つマルチノズルタイプのヘッド構造を目指すことが行われている。
【０００４】
図３は、電気熱変換素子によって熱エネルギーを発生させることで熱作用面に膜沸騰を生じさせ、液体内に気泡を形成し、液体を吐出させる方式（サーマルインクジェット方式）の液体吐出ヘッドの基本構造を示すもので、シリコン基板などで形成された素子基板１０１上に電気熱変換素子である発熱抵抗体１０２が形成され、流路基板１０３は素子基板１０１と接合されて液体流路１０４および共通液室１０５等を形成している。ノズルプレート１０６は、液体流路１０４の液体を吐出する吐出口１０７を有し、接合部１１０ａ、１１０ｂによって流路基板１０３および素子基板１０１の端面に接合されている。
【０００５】
発熱抵抗体１０２は、液体吐出データに基づいて電圧を印加されることにより、発熱し、接触している液体に膜沸騰を生じさせて液体内に気泡を形成し、液体流路１０４内にある液体を押圧し、吐出口１０７より液体を吐出させる。その後液体流路１０４には、オリフィス力により共通液室１０５から液体が供給され、再び液体吐出が可能な状態となり、吐出データに基づいた液体吐出が繰り返されることで画像形成が可能な構成となっている。
【０００６】
図４は、圧電／電歪膜を用いた電気機械変換素子である圧電／電歪素子を用いた液体吐出ヘッドの基本構造を示すもので、液体供給路２０５とこれに連通した液体加圧室２０４とを備えた流路基板２０３と、液体加圧室２０４上の振動板２０１に接合または直接成膜された圧電／電歪素子２０２と、吐出口２０７を有するノズルプレート２０６とによって構成されている。
【０００７】
流路基板２０３は、シリコン基板、ガラス、金属板、あるいは樹脂材料などから構成された基板であり、機械加工、金型加工、半導体製造プロセスのエッチング加工等により液体加圧室２０４や液体供給路２０５が溝加工されている。ノズルプレート２０６は、シリコン基板、ガラス、金属板、あるいは樹脂材料などを用いて、電鋳などにより、あらかじめ吐出口２０７を開口させたものや、半導体製造プロセスのエッチングなどによる穴開け加工によって平板状のプレート材に吐出口２０７を形成したものを、流路基板２０３に接合する。
【０００８】
流路基板２０３には、振動板２０１と、下部電極２０２ａ、圧電／電歪膜２０２ｂ、上部電極２０２ｃで構成された圧電／電歪素子２０２が、接合または直接成膜などにより形成されている。
【０００９】
液体加圧室２０４は、流路抵抗を調整する絞り流路２０８を通じて液体供給路２０５に繋がっている。
【００１０】
圧電／電歪素子２０２は、液体吐出データに基づいて上部電極２０２ｃと下部電極２０２ａとの間に印加された電界により、振動板２０１、流路基板２０３を介して液体加圧室２０４内の液体を加圧し、吐出口２０７より液体が吐出される。その後液体加圧室２０４には、液体供給路２０５より絞り流路２０８を通って液体が供給され再び液体吐出が可能な状態となり、吐出データに基づいた液体吐出が繰り返されることで画像が形成される。
【００１１】
図４の液体吐出ヘッドの製造においては、流路基板２０３とノズルプレート２０６との間の接合部２１０ａ、流路基板２０３と振動板２０１との接合部２１０ｂ、さらには例えば、圧電／電歪素子２０２の下部電極２０２ａと圧電／電歪膜２０２ｂとの接合部などにさまざまな接合方法が採用されている。
【００１２】
そして、上記のサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドと、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドのいずれにおいても、液体吐出ヘッドを、例えばインクジェットプリンタに適用する場合、以上説明した構成部材以外に、複数のインクを１つのチップで吐出可能にするために、個々のインクタンクから個々のインクを前述した液体吐出機構部に分離させたまま導くための部材が必要であり、また、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドおよび静電方式を用いたタイプの液体吐出ヘッドなどにおいては、圧電／電歪素子等のアクチュエータ部分を物理的または、使用環境の変化などから保護する目的で用いられる保護部材など様々な構成部材があり、これらの部材を液体吐出機構部と接合する必要がある。
【００１３】
これらの接合方法については、一般的には、有機系接着材による接合、拡散接合、または静電接合などの方式を用いて行われているが、有機系接着材による接合においては、その耐熱性に問題があり、接合後に行われる製造工程に対して有機材料の熱的分解温度はもとより、その軟化温度に達してしまうと、製造工程中に接合部のずれや剥離を起こしてしまう問題がある。またその使用時においても、有機系接着材の耐薬品性の問題から液体吐出ヘッドで吐出できる液体が制限されてしまい、液体吐出ヘッドの使用範囲が限定されるという問題がある。さらに使用耐久性においても、他の構造部材に対してヤング率の違いから応力が接合部に集中してしまうことや、有機系接着材の耐薬品性の問題から充分であるとはいえなかった。
【００１４】
また、拡散接合については、装置が大型化することと、処理条件が高温になるため、素材間の熱膨張係数を合わせなければならないなどの問題がある。静電接合についても、拡散接合と同様の問題がある。
【００１５】
こうした問題点に対して、例えば、特許文献１には、圧電素子を用いたタイプのインクジェットヘッドにおいて、流路基板と振動板との間を、水と有機溶剤とによる有機金属化合物の加水分解・脱水縮合反応生成物が熱処理されて生成された金属酸化物層によって接合したものが開示されている。
【特許文献１】特開平９−２２６１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に開示された構成を検討したところ、接合時に例えば２００℃の処理温度で、水と有機溶剤とによる有機金属化合物の加水分解・脱水縮合反応による生成物を用いて接合すると、接合部に残留する有機物のために使用時に接合部の剥離が発生し、耐久性が充分であるとはいえないことが分かった。
【００１７】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、液体吐出ヘッドの構成部材を低い温度で確実に接合し、かつその後の製造プロセスにおいても接合部の劣化を招くおそれがなく、また、液体吐出ヘッドの使用時の様々な使用環境においても、充分な耐久性および適応性を有する液体吐出ヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドは、液体流路と、前記液体流路に連通する吐出口と、前記液体流路内の液体を前記吐出口から吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子とを有する液体吐出構造体を備えた液体吐出ヘッドであって、前記液体吐出構造体が少なくとも１つの接合部によって接合された複数の構成部材からなり、前記接合部が、金属酸化物を主成分とし、有機物の含有量がゼロまたはゼロより大かつ０．５ｗｔ％以下である接着層を有することを特徴とする。
【００１９】
接着層が、有機物を含まない金属酸化物の接着材料によって形成されたものであるとよい。
【００２０】
接着層の厚みが５０〜５００μｍの範囲であるとよい。
【００２１】
エネルギー発生素子が電気熱変換素子であるとよい。
【００２２】
エネルギー発生素子が電気機械変換素子であってもよい。
【００２３】
電気機械変換素子が、振動板、下部電極、圧電／電歪膜および上部電極を含む積層構造を有するとよい。
【００２４】
金属酸化物が、シリコン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、およびマグネシウムのうちの少なくとも１つの金属酸化物またはそれらの混合物、あるいはシリコン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、あるいはマグネシウムのうち少なくとも２種以上の金属を含む金属酸化物であるとよい。
【発明の効果】
【００２５】
液体吐出ヘッドの製造工程において、例えば、吐出口を有するノズルプレートを、液体流路を形成する流路基板やエネルギー発生素子を有する素子基板に接合するための接合部に、実質的に有機物を含有しない金属酸化物の接着層を用いることで、有機物を含有する接着材料を用いた場合のような接合部の剥離等を防ぎ、優れた耐久性を有し、しかも吐出する液体の種類を限定することなく適応性に優れた液体吐出ヘッドを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は第１の実施の形態による液体吐出ヘッドの液体吐出構造体を示すもので、シリコン基板などで形成された素子基板１１上に電気熱変換素子（エネルギー発生素子）である発熱抵抗体１２が形成され、流路基板１３は、実質的に有機物を含まない金属酸化物からなる無機接着層１０ａによって素子基板１１と接合され、液体流路１４および共通液室１５等を形成している。ノズルプレート１６は、液体流路１４の液体を吐出する吐出口１７を有し、無機接着層１０ａと同様の無機接着層１０ｂによって流路基板１３および素子基板１１の端面に接合されている。
【００２７】
発熱抵抗体１２は、液体吐出データに基づいて電圧を印加されることにより、発熱し、接触している液体に膜沸騰を生じさせて液体内に気泡を形成し、液体流路１４内にある液体を押圧し、吐出口１７より液体を吐出させる。その後液体流路１４には、オリフィス力により共通液室１５から液体が供給され、再び液体吐出が可能な状態となり、吐出データに基づいた液体吐出が繰り返されることで画像形成が可能となる。
【００２８】
図２は第２の実施の形態による液体吐出ヘッドの液体吐出構造体を示すもので、液体供給路２５とこれに連通した液体流路である液体加圧室２４とを備えた流路基板２３と、液体加圧室２４上の振動板２１に接合または直接成膜された電気機械変換素子（エネルギー発生素子）である圧電／電歪素子２２と、吐出口２７を有するノズルプレート２６とによって構成されている。
【００２９】
流路基板２３は、シリコン基板、ガラス、金属板、あるいは樹脂材料などから構成された基板であり、機械加工、金型加工、半導体製造プロセスのエッチング加工等により液体加圧室２４や液体供給路２５が溝加工されている。ノズルプレート２６は、シリコン基板、ガラス、金属板、あるいは樹脂材料などを用いて、電鋳などにより、あらかじめ吐出口２７を開口させたものや、平板状のプレート材に、半導体製造プロセスのエッチングなどによる穴開け加工によって吐出口２７を形成したものを、実質的に有機物を含まない金属酸化物による無機接着層２０ａを介して流路基板２３に接合する。
【００３０】
流路基板２３上には、無機接着層２０ａと同様の無機接着層２０ｂによって振動板２１が接合され、振動板２１上に、下部電極２２ａ、圧電／電歪膜２２ｂ、上部電極２２ｃで構成された圧電／電歪素子２２が、接合または直接成膜などにより形成されている。
【００３１】
液体加圧室２４は、流路抵抗を調整する絞り流路２８を通じて液体供給路２５に繋がっている。
【００３２】
圧電／電歪素子２２は、液体吐出データに基づいて上部電極２２ｃと下部電極２２ａとの間に印加された電界により、振動板２１、流路基板２３を介して液体加圧室２４内の液体を加圧することで、吐出口２７より液体が吐出される。その後液体加圧室２４には、液体供給路２５より絞り流路２８を通って液体が供給され再び液体吐出が可能な状態となり、吐出データに基づいた液体吐出が繰り返されることで画像が形成される。
【００３３】
上記の液体吐出ヘッドにおいて、ノズルプレート、流路基板、発熱抵抗体を有する素子基板、圧電／電歪素子および振動板等の構成部材を接合する接合部のうちで、少なくとも１つの接合部が無機接着層によって接合されており、この無機接着層が実質的に有機物を含まない金属酸化物を主成分とするものであるため、接合プロセス中の加熱温度を低く抑えることが可能となり、かつ形成された無機接着層が耐熱性に優れているため、接合される構成部材の材料選択の多様性が増大する。しかも、接合プロセス以降の液体吐出ヘッドの製造プロセスにおいて、接合時の加熱温度より高い加熱温度を加える製造プロセスを実施しても、接合状態の低下を招くことがない。また、使用時においても、耐熱性および耐薬品性等に優れているため、適用範囲が広くしかも安価で長寿命である液体吐出ヘッドを実現できる。
【００３４】
無機接着層の残留有機物の含有量が５ｗｔ％以下であれば、上記のように耐久性等において優れた液体吐出ヘッドを確実に提供することが可能であり、好ましくは１ｗｔ％以下、より好ましくは０．５ｗｔ％以下である。
【００３５】
この場合の有機物含有量の測定方法は、加熱重量分析装置（ＴＧＡ）を用いて、測定条件として、２５℃（室温）から４００℃までの昇温を５℃／ｍｉｎのレートで行い、その重量減少分で有機物含有量の測定を行ったものである。
【００３６】
また、無機接着層の厚みは、５０ｎｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましい。無機接着層の厚みが、５０ｎｍ以下では、塗布工程の精度、被塗布物の面精度への要求仕様が厳しくなり実用的でなく好ましくない。無機接着層の厚みが５００μｍ以上では、被塗布物へ塗布後の塗布厚と、接合後の接着層の厚みとの差が大きくなり、接合後寸法精度を規制しづらくなる。無機接着層のより好ましい厚みは１００ｎｍ以上２００μｍ以下である。
【００３７】
無機接着層を形成する金属酸化物の材料は、シリコン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、あるいはマグネシウムのいずれか１つの金属酸化物、あるいはそれらの混合物、または、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、あるいはマグネシウムのうち、少なくとも２種以上の金属を含む金属酸化物混合物であるとよい。
【００３８】
上記の金属酸化物、またはそれらの混合物のうちから、接合される構成部材の材料の熱膨張率などの物性に合わせて、適宜混合調整した接着材料を使用することができる。
【００３９】
上記の接着材料は、液体吐出ヘッドの構成部材にスクリーン印刷、ロール印刷、ディッピング、スピンコート等の塗布法により塗布し、接合される構成部材を重ね合わせて、押圧固定またはそのままの状態で、乾燥処理、加熱処理を行うことにより接合を行う。
【００４０】
乾燥処理は５０℃から１５０℃の範囲で行い、加熱処理は、１００℃から３００℃の範囲で行う。
【００４１】
また、常温において、乾燥処理、加熱処理と同等の処理が可能な場合もあり、その場合は加熱処理がなくても接合できる。
【実施例１】
【００４２】
図１に示すサーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッドを以下のように製作する。素子基板１１上に、液体を吐出するエネルギーを発生させる発熱抵抗体１２と図示しない配線を形成する。この工程は、シリコン基板上に熱酸化膜（二酸化シリコン）を熱酸化法で形成し、次いで、発熱抵抗体層（ハフニウムボライド）と発熱抵抗体用配線層（アルミ）を順次スパッタや蒸着等で成膜する。次に、フォトリソグラフィ技術を使用して、発熱素子層（ハフニウムボライド）および発熱素子用配線層（アルミ）をパターニングし、発熱抵抗体１２と配線とを形成する。その後に、絶縁膜（二酸化シリコンや窒化シリコン）をＣＶＤやスパッタで形成し、フォトリソグラフィ技術を使用して、絶縁膜をパターニングしコンタクトホールを形成する。
【００４３】
シリコン基板以外でも、素子基板１１を形成する材料については、その他の発熱抵抗体層等の機能部を形成可能であれば、半導体基板等いかなる材料を用いてもかまわないが、液体吐出ヘッドの長尺化への対応、発熱抵抗体層等の形成方法、コスト等を考慮すればシリコン基板が好ましい。そして実際には、大判のシリコン基板上にそれぞれ素子基板１１となる複数の素子チップが作り込まれており、また、素子基板１１とともに液体流路形状を形成する流路基板１３も、それぞれ液体流路１４、共通液室１５、液体供給口１８となる溝形状を有する複数の素子部を、大判のシリコン基板上にパターニングやエッチング等のフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。
【００４４】
本実施例においてはシリコン基板を用いたが、流路基板を形成する材料についても、液体流路、共通液室、液体供給口等の形状を形成可能であれば、樹脂材料、半導体基板等いかなる材料を用いてもかまわない。
【００４５】
次に、素子基板１１と流路基板１３との接合方法を説明する。
【００４６】
素子基板１１となる複数の素子チップを形成した大判のシリコン基板に、無機接着層１０ａとなるマイカ（主成分  珪酸アルミナ）を主成分とする無機接着材料レズボンド９０７（COTRONICS 社製）をスクリーン印刷法により塗布し、同じく流路基板１３となる複数の素子部を形成した大判のシリコン基板を重ね合わせた後、８０℃で１時間乾燥処理し、さらに１２０℃で１時間３０分加熱処理して放冷し、厚さ５０μｍの無機接着層１０ａを形成した。
【００４７】
このようにして２つのシリコン基板の接合を行った接合基板を、素子基板１１や流路基板１３からなるチップ部毎に切断した後、電鋳法で作成したＮｉ製のノズルプレート１６に、無機接着層１０ｂとなるマイカ（主成分  珪酸アルミナ）を主成分とする無機接着材料レズボンド９０７（COTRONICS 社製）を塗布したのち、これらを重ね合わせ、９０℃で１時間乾燥処理し、さらに１５０℃で１時間３０分加熱処理させたあと放冷し、厚さ１０μｍの無機接着層１０ｂを形成した。このようにして、サーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッドを作成した。
【００４８】
本実施例のサーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、以下の処方のインクを用いて吐出耐久試験を行い、また、接合を行ったあと、無機接着層１０ａ、１０ｂの有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行った。その結果を末尾の表１に示す。なお、表１のインク吐出耐久試験結果の欄においては、吐出耐久試験において接着層の剥がれについての実用レベルに対する評価として、優れているものに○、ほぼ実用レベルに達しているものに△、実用レベルに達していないものに×の記号を付記している。
【００４９】
フードブラック          ２ｗｔ％
ジエチレングリコール  １０ｗｔ％
チオジグリコール        ５ｗｔ％
エタノール              ５ｗｔ％
水                    ７８ｗｔ％
【実施例２】
【００５０】
図２に示す圧電／電歪アクチュエータを用いたタイプの液体吐出ヘッドを以下のように製作した。シリコン基板からなる流路基板２３に、フォトリソグラフィ技術を用いて液体加圧室２４、絞り流路２８、液体供給路２５の基本形状を形成する。シリコン基板以外でも、液体加圧室２４、絞り流路２８、液体供給路２５等の形状を形成可能であれば、樹脂材料、半導体基板等いかなる材料を用いてもかまわないが、液体吐出ヘッドの長尺化への対応、液体流路形状の形成方法、コスト等を考慮すればシリコン基板が好ましい。
【００５１】
流路基板２３の上記基本形状を有する複数の素子部が、フォトリソグラフィ技術によって大判のシリコン基板上に作り込まれる。
【００５２】
次に、電鋳法を用いて吐出口２７を有するノズルプレート２６を複数形成した大判のＮｉ製ノズルプレートに、無機接着層２０ａを形成するためのジルコニア、シリカ主成分の無機接着材料アロンセラミックスＥ（東亜合成株式会社製）を塗布し、上述のごとく加工された流路基板２３となる大判のシリコン基板を重ね合わせた後、９０℃で１時間乾燥処理し、さらに１５０℃で１時間３０分加熱処理して放冷し、５０μｍの無機接着層２０ａを形成し接合を行った。
【００５３】
本実施例においてはノズルプレートとして、電鋳法を用いて吐出口の形状を形成したＮｉ製ノズルプレートを用いたが、所望の吐出口形状の形成が可能であれば、ＳＵＳ板、その他の金属板等を用いて打ち抜き加工を施して吐出口を形成したものや、その他の加工法で吐出口を形成した金属材料、フォトリソグラフィ法等を用いて吐出口を形成したシリコン基板などの半導体基板、射出成形やフォトリソグラフィ法を用いて吐出口を形成した樹脂材料等、ガラス等、様々な材料や加工方法を用いたノズルプレートを用いてもかまわない。
【００５４】
次に、１００μｍ厚のシリコン基板に、無機接着層２０ｂとなるジルコニア、シリカ主成分の無機接着材料アロンセラミックスＥ（東亜合成株式会社製）を塗布し、ノズルプレートを接合後のシリコン基板に重ね合わせた後、９０℃で１時間乾燥処理し、さらに１５０℃で１時間３０分加熱処理して放冷し、厚さ５μｍの無機接着層２０ｂを形成し接合を行った。その後シリコン基板上面を研磨し、シリコン基板を５μｍ厚にし、振動板２１を形成した。
【００５５】
下部電極２２ａとして、Ｐｔ電極をスパッタ法により５００ｎｍ厚に成膜した後、各素子部の液体加圧室２４の上部ごとに孤立した圧電／電歪膜２２ｂを成膜するため、マスクを施した後、圧電／電歪材料としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）をスパッタ法により３μｍ厚に成膜した。同様にマスクを施し、上部電極２２ｃとしてＰｔを５００ｎｍ厚にスパッタ法により成膜し、圧電／電歪素子２２を形成した。
【００５６】
次に、大判のシリコン基板を各素子部ごとに、ダイサーにより切り離して、液体吐出ヘッドを作成した。
【００５７】
本実施例においては、振動板材料としてシリコン基板を用いたが、振動板材料としては、その他の半導体基板、ＳＵＳ等の金属材料、金属酸化物材料、ガラス等、圧電／電歪素子による変形を振動板、流路基板、ノズルプレートにより形成された液体加圧室の容積変化に変換し、液体吐出が可能となる変位を得ることが可能であるものであれば、いかなる材料でも使用することができる。
【００５８】
また、本実施例においては下部電極、上部電極としてＰｔを、それぞれ５００ｎｍ厚で構成したが、駆動用電気信号線（図示せず）が下部電極と、上部電極とのいかなる位置に結線されていても、圧電／電歪膜にかかる駆動用電圧が、面内において、略等しく印加できる程度の抵抗値の材料、厚みであれば、その他の金属材料、導電性金属酸化物材料、導電ペースト等、いかなる材料であっても使用可能である。またその成膜方法に関しても、本実施例においてはスパッタ法を用いているが、その他にも蒸着法、ＣＶＤ法、コート法等さまざまな方式が適用できる。
【００５９】
本実施例において、圧電／電歪材料として、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）をスパッタ法により３μｍ厚に成膜したものを用いたが、圧電／電歪材料についてはその他に、例えば、ＰＭＮ（マグネシウム酸ニオブ酸鉛）、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウム酸ニオブ酸チタン酸鉛）、ＰＺＮ（亜鉛酸ニオブ酸鉛）、ＰＺＮ−ＰＴ（亜鉛酸ニオブ酸チタン酸鉛）、ＢＴＯ（チタン酸バリウム）、ＫＮ（ニオブ酸カリウム）、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）等が使用できる。
【００６０】
また、膜厚についても各圧電／電歪素子の特性に合わせて適宜設定できるものであり、圧電／電歪膜の成膜方法においても、本実施例において適用したスパッタ法の他に、ガスデポジット法、ＭＯＣＶＤ法、レーザＣＶＤ法、ゾル-ゲル法など様々な方式を選択できる。また圧電／電歪膜の特性を向上させるために、成膜中または成膜後の加熱、電圧印加等を行ってもかまわない。
【００６１】
本実施例においては、流路基板とノズルプレート間の接合部と、流路基板と振動板との接合部のみに無機接着層を用いたが、これら２つの接合部以外にも、振動板と下部電極との接合などにも適用できる。また、液体吐出ヘッドの構成、接合以外のその他の製造方法、加工順序など考慮して、無機接着層を適用する接合部を選択できる。
【００６２】
また、上記のユニモルフ型圧電／電歪素子以外の圧電／電歪素子を用いた液体吐出ヘッドにおいても、本発明は適用することができるが、ユニモルフ型圧電／電歪素子を用いた液体吐出ヘッドにおいて本発明は特に好適に適用できる。
【００６３】
本実施例で作成した液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行った。また接合を行った後、上記無機接着層の有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行った。これらの結果を末尾の表１に示す。
【実施例３】
【００６４】
実施例１における無機接着層１０ａの厚みを３００μｍ、無機接着層１０ｂの厚みを２０μｍとし、加熱処理は行わず、室温で２４時間放置することにより、接合処理を行った以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを作成した。
【００６５】
本実施例で作成した液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行った。また接合を行ったあと、各無機接着層１０ａ、１０ｂの有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行った。これらの結果を表１に示す。
【実施例４】
【００６６】
実施例２における無機接着層２０ａの厚みを２５０μｍ、無機接着層２０ｂの厚みを１０μｍとした以外は、実施例２と同様にして、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドを作成した。
【００６７】
本実施例で作成した液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行った。また接合を行った後、上記無機接着層の有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行った。これらの結果を表１に示す。
【実施例５】
【００６８】
実施例２における無機接着層２０ａ、２０ｂとして、シリカを主成分とする無機接着材料アロンセラミックスＣ（東亜合成株式会社製）を用い、無機接着層２０ａの厚みを３５０μｍ、無機接着層２０ｂの厚みを５μｍとした以外は、実施例２と同様にして、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドを作成した。
【００６９】
本実施例で作成した液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行った。また接合を行った後、上記無機接着層の有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行った結果、表１に示すように良好であった。
【実施例６】
【００７０】
実施例２における無機接着層２０ａ、２０ｂとして、アルミナを主成分とする無機接着材料アロンセラミックスＤ（東亜合成株式会社製）を用い、無機接着層２０ａの厚みを８０μｍ、無機接着層２０ｂの厚みを１０μｍとした以外は、実施例２と同様にして、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドを作成した。
【００７１】
本実施例で作成した液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行った。また接合を行った後、上記無機接着層の有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行った結果を表１に示す。
【００７２】
（比較例１）
実施例２と同様の構成の液体吐出ヘッドにおいて、ノズルプレートと流路基板の接合部において、加水分解・脱水縮合反応剤として、水＋エタノール＋イソプロピルアルコール＝１：１：４（重量比）の割合からなる混合溶剤を調合し、この混合溶剤とテトラエトキシシランを１：５（重量比）の割合で、１０分間攪拌混合し、アンモニア水を添加してｐＨ５に調整し、４時間熟成させて、加水分解・脱水縮合反応をすすめ、粘度が１センチポアズ前後の反応生成物を用いて、Ｎｉ製ノズルプレートに塗布し、流路基板を重ね合わせたあと、２００℃で３０分間加熱して接着層を２μｍに形成したこと、また、流路基板に塗布し、圧電／電歪素子を形成した振動板を張り合わせ、２００℃で３０分間加熱して接着層を２μｍに形成した以外は、実施例２と同様にして、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドを作成した。
【００７３】
本比較例で作成した液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行った。また接合を行った後、上記接着層の有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行った結果を表１に示す。
【００７４】
（比較例２）
比較例１と同様の接合部に、エポキシ樹脂接着剤を用い、塗布厚みを２０μｍとした以外は、実施例２と同様にして、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドを作成した。
【００７５】
本比較例で作成した液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行った結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
2005186508.tif 000003
【００７７】
以上の実験結果から、有機物含有量がゼロに近い無機接着層を用いることにより、耐久性に優れた液体吐出ヘッドを実現できることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施の形態による液体吐出ヘッドを示す模式断面図である。
【図２】第２の実施の形態による液体吐出ヘッドを示す模式断面図である。
【図３】一従来例を示すもので、（ａ）はその一部を破断して示す部分模式斜視図、（ｂ）は模式断面図である。
【図４】別の従来例を示すもので、（ａ）はその一部を破断して示す部分模式斜視図、（ｂ）は模式断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ    無機接着層
１１    素子基板
１２    発熱抵抗体
１３、２３    流路基板
１４    液体流路
１５    共通液室
１６、２６    ノズルプレート
１７、２７    吐出口
１８    液体供給口
２１    振動板
２２    圧電／電歪素子
２４    液体加圧室
２５    液体供給路
２８    絞り流路
【図１】
2005186508.tif 000004
【図２】
2005186508.tif 000005
【図３】
2005186508.tif 000006
【図４】
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