(57)【要約】【課題】コンプライアンスを減少させて液体の吐出特性を向上すると共に小型化した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】流路形成基板１０と、圧力発生素子３００と、圧電素子保持部３１が設けられた保護基板３０とを具備し、保護基板３０上の圧電素子保持部３１に相対向する領域に形成されたリザーバ１００と、該リザーバ１００の流路形成基板１０とは反対側の面に形成されたコンプライアンス基板４０と、保護基板３０の圧力発生室の長手方向の一端部側に設けられてリザーバ１００と個別流路とを連通する貫通孔１０１と、コンプライアンス基板４０の圧力発生室１２の長手方向の他端部側に設けられて貯留手段からリザーバ１００に液体を供給する導入路４５と、コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に相対向する領域の少なくとも貫通孔１０１に相対向する領域から導入路４５の周囲にかけて、可撓性を有する可撓部４６とを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を有する個別流路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の前記圧力発生室に相対向する領域に設けられた圧力発生素子と、前記流路形成基板の前記圧力発生素子側の面に接合されると共に、前記圧力発生素子を配置する圧電素子保持部が一方面側に設けられた保護基板とを具備し、
前記保護基板上の他方面側であって前記圧電素子保持部に相対向する領域に形成されたリザーバと、該リザーバの前記流路形成基板とは反対側の面に形成されたコンプライアンス基板と、前記保護基板の前記圧力発生室の長手方向の一端部側に設けられて前記リザーバと前記個別流路とを連通する貫通孔と、前記コンプライアンス基板の前記圧力発生室の長手方向の他端部側に設けられて液体が貯留された貯留手段から前記リザーバに液体を供給する導入路と、前記コンプライアンス基板の前記リザーバに相対向する領域の少なくとも前記貫通孔に相対向する領域から前記導入路の周囲にかけて、可撓性を有する可撓部とが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２】
前記コンプライアンス基板の前記可撓部が、前記圧力発生室の長手方向に亘って連続して設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記コンプライアンス基板上には、前記導入路に連通する導入孔が設けられたヘッドケースが接合されていると共に、前記ヘッドケース上には、前記圧力発生素子を駆動する駆動回路が実装されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記流路形成基板上には、前記保護基板に並設されると共に当該保護基板とは不連続な駆動回路が実装されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記貫通孔が、複数の個別流路からなる個別流路群毎に独立して設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記貫通孔が、各個別流路毎に独立して設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記個別流路の幅方向の断面積が、少なくとも前記圧力発生室と、前記圧力発生室の一端部に連通して、当該圧力発生室の幅方向の断面積よりも小さな断面積を有し、且つ前記リザーバから供給される液体に流路抵抗を生じさせる液体供給路とで構成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記個別流路が、前記圧力発生室からなると共に、前記貫通孔が前記リザーバから供給される液体に流路抵抗を生じさせる液体供給路として機能することを特徴とする請求項６記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記保護基板上には、前記リザーバの側面を画成するリザーバ形成基板が接合されていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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す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。
【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の長手方向一端部側に圧力発生室の短手方向に亘って設けられて各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着剤を介して接合されて、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】
このような特許文献１の構成では、リザーバとして、圧力発生室の長手方向一端部側にリザーバの一部を構成する連通部が設けられているため、インクジェット式記録ヘッドが圧力発生室の長手方向で大型化してしまうという問題がある。
【０００４】
また、流路形成基板に接合されたリザーバ形成基板の圧電素子保持部に相対向する領域にリザーバを設けたものがある（例えば、特許文献２及び３参照）。
【０００５】
これによれば、インクジェット式記録ヘッドを圧力発生室の長手方向で小型化することができるものの、インクを吐出した際の圧力発生室から隣接する圧力発生室へのコンプライアンスによって、インク吐出特性が悪化してしまうという問題がある。
【０００６】
また、インクが貯留された貯留手段等からインクを導入した際のコンプライアンスも発生してしまい、インク吐出に悪影響が生じてしまうという問題がある。
【０００７】
さらに、リザーバ形成基板上に圧電素子を駆動するための駆動回路を実装すると、コンプライアンスを生じさせるコンプライアンス基板を配置することができないという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２１９２４３号公報（第３〜５図、第６〜８頁）
【特許文献２】特開２００１−１０５６１１号公報（第６〜８図、第８〜９頁）
【特許文献３】特開２００４−１０６３１６号公報（第１１図、第６頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、コンプライアンスを減少させて液体の吐出特性を向上すると共に小型化した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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の第１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を有する個別流路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の前記圧力発生室に相対向する領域に設けられた圧力発生素子と、前記流路形成基板の前記圧力発生素子側の面に接合されると共に、前記圧力発生素子を配置する圧電素子保持部が一方面側に設けられた保護基板とを具備し、前記保護基板上の他方面側であって前記圧電素子保持部に相対向する領域に形成されたリザーバと、該リザーバの前記流路形成基板とは反対側の面に形成されたコンプライアンス基板と、前記保護基板の前記圧力発生室の長手方向の一端部側に設けられて前記リザーバと前記個別流路とを連通する貫通孔と、前記コンプライアンス基板の前記圧力発生室の長手方向の他端部側に設けられて液体が貯留された貯留手段から前記リザーバに液体を供給する導入路と、前記コンプライアンス基板の前記リザーバに相対向する領域の少なくとも前記貫通孔に相対向する領域から前記導入路の周囲にかけて、可撓性を有する可撓部とが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。
かかる第１の態様では、保護基板上の圧電素子保持部に相対向する領域にリザーバを設けるようにしたため、液体噴射ヘッドの圧力発生室の長手方向の幅を小さくすることができ、小型化を図ることができる。また、リザーバをコンプライアンス基板で封止し、コンプライアンス基板のリザーバに相対向する領域の貫通孔に相対向する領域及び導入路の周囲に可撓部を設けるようにしたため、液体を吐出した際の圧力発生室の応力変化によるコンプライアンスを貫通孔に相対向する領域の可撓部によって低減させることができる。また、液体が貯留された貯留手段からリザーバに液体が供給された際のコンプライアンスを導入路の周囲の可撓部によって低減させることができる。これにより、液体吐出特性を向上することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、前記コンプライアンス基板の前記可撓部が、前記圧力発生室の長手方向に亘って連続して設けられていることを特徴とする第１の態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第２の態様では、可撓部を広い面積で設けることができ、リザーバ内のコンプライアンスをさらに確実に低減させることができる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、前記コンプライアンス基板上には、前記導入路に連通する導入孔が設けられたヘッドケースが接合されていると共に、前記ヘッドケース上には、前記圧力発生素子を駆動する駆動回路が実装されていることを特徴とする第１又は２の態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第３の態様では、ヘッドケース上に駆動回路を実装することで、保護基板上にコンプライアンス基板を設けることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様は、前記流路形成基板上には、前記保護基板に並設されると共に当該保護基板とは不連続な駆動回路が実装されていることを特徴とする第１又は２の態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第４の態様では、保護基板上にコンプライアンス基板を設けることができると共に、駆動回路と圧電素子とを接続するボンディングワイヤ等の駆動配線が不要となり、圧電素子を高密度に配設することができる。また、駆動回路を保護基板とは不連続とすることで、保護基板を流路形成基板上に実装する際に、耐液体性を有する接着剤を用いる必要がなく、製造工程を簡略化することができると共に製造コストを低減することができる。
【００１４】
本発明の第５の態様は、前記貫通孔が、複数の個別流路からなる個別流路群毎に独立して設けられていることを特徴とする第１〜４の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第５の態様では、保護基板と流路形成基板との位置合わせを容易にして、液体供給不良等が発生するのを防止することができる。
【００１５】
本発明の第６の態様は、前記貫通孔が、各個別流路毎に独立して設けられていることを特徴とする第１〜４の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第６の態様では、液体を吐出した圧力発生室のコンプライアンスが隣接する圧力発生室に影響するのを防止することができる。
【００１６】
本発明の第７の態様は、前記個別流路の幅方向の断面積が、少なくとも前記圧力発生室と、前記圧力発生室の一端部に連通して、当該圧力発生室の幅方向の断面積よりも小さな断面積を有し、且つ前記リザーバから供給される液体に流路抵抗を生じさせる液体供給路とで構成されていることを特徴とする第１〜６の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第７の態様では、液体供給路によって、液体に流路抵抗を生じさせることができ、液体吐出特性を向上することができる。
【００１７】
本発明の第８の態様は、前記個別流路が、前記圧力発生室からなると共に、前記貫通孔が前記リザーバから供給される液体に流路抵抗を生じさせる液体供給路として機能することを特徴とする第６の態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第８の態様では、流路形成基板に圧力発生室のみが形成されるため、液体噴射ヘッドの圧力発生室の長手方向である幅方向の小型化をさらに図ることができる。
【００１８】
本発明の第９の態様は、前記保護基板上には、前記リザーバの側面を画成するリザーバ形成基板が接合されていることを特徴とする第１〜８の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第９の態様では、保護基板３０の加工を容易にして、製造コストを低減することができる。
【００１９】
本発明の第１０の態様は、第１〜９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。
【００２０】
かかる第１０の態様では、小型化及び液体噴射特性を向上した液体噴射装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′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、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００２２】
流路形成基板１０には、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がその幅方向（短手方向）に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、圧力発生室１２と共に詳しくは後述するノズル開口毎に個別流路を構成する液体供給路の一例であるインク供給路１４と連通部１３とが隔壁１１によって区画されている。
【００２３】
インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通部１３は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通部１３を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。
【００２４】
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通部１３とからなる個別流路が複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００２５】
流路形成基板１０の圧力発生室１２等の個別流路が開口する面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４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形成部材の一例でノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
【００２６】
一方、このような流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５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１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍ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。本実施形態では、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。
【００２７】
また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、流路形成基板１０のインク供給路１４とは反対側の端部近傍まで延設された金（Ａｕ）等のリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加される。
【００２８】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、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有する圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が、接着剤３５等によって接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に配置されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部３１は、密封されていても、密封されていなくてもよい。また、圧電素子保持部３１は、各圧電素子３００毎に独立して設けてもよく、複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにしてもよい。本実施形態では、圧電素子保持部３１を複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにした。
【００２９】
さらに、保護基板３０上の圧電素子保持部３１に相対向する領域には、複数の個別流路の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００が設けられている。本実施形態では、リザーバ１００は、保護基板３０の流路形成基板１０との接合面とは反対側の面に設けられた凹部で形成されている。すなわち、保護基板３０の流路形成基板１０とは反対側に開口しており、リザーバ１００の開口は詳しくは後述するコンプライアンス基板４０によって封止されている。なお、リザーバ１００は、複数の個別流路の短手方向（幅方向）に亘って連続して設けられている。また、リザーバ１００は、圧力発生室１２の長手方向で保護基板３０の両端部近傍まで設けられており、リザーバ１００の一端部側は、個別流路の端部に相対向する領域まで設けられている。
【００３０】
また、保護基板３０には、個別流路である連通部１３の端部に一端が連通すると共に、リザーバ１００の一端部に他端が連通する厚さ方向に貫通した貫通孔１０１が設けられている。貫通孔１０１は、本実施形態では、複数の個別流路である連通部１３に亘って１つ設けられている。そして、リザーバ１００からのインクは、貫通孔１０１を介して各個別流路である連通部１３、インク供給路１４及び圧力発生室１２に供給される。
【００３１】
このような保護基板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好ましく、本実施形態では、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いる。
【００３２】
また、保護基板３０のリザーバ１００が開口する面側には、封止膜４１及び固定板４２からなるコンプライアンス基板４０が接合され、コンプライアンス基板４０によってリザーバ１００の開口が封止されている。
【００３３】
封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料、例えば、厚さが数μｍ程度のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム等からなる。
【００３４】
また、固定板４２は、例えば、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属などの硬質の材料からなる。固定板４２は、図２に示すように、保護基板３０のリザーバ１００の周囲に亘って設けられており、リザーバ１００に相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。また、固定板４２には、開口部４３側に突出する突出部４４が設けられており、この突出部４４には、厚さ方向に貫通してインクが貯留された貯留手段（図示なし）からのインクをリザーバに供給するための導入路４５が設けられている。本実施形態では、突出部４４を、貫通孔１０１とは反対側に、且つ圧力発生室１２の並設方向の一部をリザーバ１００に相対向する領域まで庇状に突出させるように設けた。このため、導入路４５は、保護基板３０に設けられた貫通孔１０１とは圧力発生室１２の長手方向における反対側の端部に設けるようにした。このように、導入路４５を保護基板３０の貫通孔１０１とは反対側の端部に設けることによって、貯留手段から導入されたインクの動圧による影響が貫通孔１０１を介して圧力発生室１２に及ぼされるのを低減させることができる。
【００３５】
そして、このような固定板４２の開口部４３によって、リザーバ１００の一方面は、可撓性を有する封止膜４１のみで封止された撓み変形可能な可撓部４６となっている。すなわち、本実施形態では、可撓部４６は、リザーバ１００に相対向する領域の保護基板３０の貫通孔１０１に相対向する領域と、リザーバ１００に相対向する領域の固定板４２の導入路４５の周囲とに設けられており、可撓部４６は、これらの貫通孔１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けられている。このように、可撓部４６を貫通孔１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けることで、可撓部４６を広い面積で形成することができ、リザーバ１００内のコンプライアンスを増大させて、圧力変動の悪影響によるクロストークの発生を確実に低減させることができる。
【００３６】
また、コンプライアンス基板４０上には、ヘッドケース１２０が接合されている。ヘッドケース１２０には、コンプライアンス基板４０の開口部４３に相対向する領域に凹部１２１が設けられており、この凹部１２１によって可撓部４６の撓み変形が適宜行われるようになっている。
【００３７】
さらに、ヘッドケース１２０には、コンプライアンス基板４０の導入路４５に連通する液体導入口の一例であるインク導入口１２２が厚さ方向に貫通して設けられている。このインク導入口１２２は、インクが貯留された貯留手段（図示なし）に連通し、貯留手段からのインクがインク導入口１２２を介して導入される。
【００３８】
また、ヘッドケース１２０上には、圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が実装されている。駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、各圧電素子３００から圧電素子保持部３１の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と、駆動回路２００とがボンディングワイヤ等からなる駆動配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００３９】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部のインクが貯留された貯留手段からインク導入口１２２及び導入路４５を介してインクを取り込み、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、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膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、圧電素子３００及び振動板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からインクが吐出する。
【００４０】
このように本実施形態では、保護基板３０上の圧電素子保持部３１に相対向する領域にリザーバ１００を設けるようにしたため、インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室１２の長手方向の幅を小さくすることができ、小型化を図ることができる。
【００４１】
また、コンプライアンス基板４０上にヘッドケース１２０を設け、このヘッドケース１２０上に圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００を設けるようにしたため、保護基板３０上に可撓部４６を有するコンプライアンス基板４０を設けることができる。そして、リザーバ１００をコンプライアンス基板４０で封止し、コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に相対向する領域の貫通孔１０１に相対向する領域及び導入路４５の周囲に可撓部４６を設けるようにしたため、インクを吐出した際の圧力発生室１２の応力変化によるコンプライアンスを貫通孔１０１に相対向する領域の可撓部４６によって増大させるため圧力変動による悪影響を低減させることができる。また、インクが貯留された貯留手段からリザーバ１００にインクが供給された際の圧力変動による悪影響を導入路４５の周囲の可撓部４６によって低減させることができる。これにより、インク吐出特性を向上することができる。
【００４２】
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〜図１０を参照して説明する。
【００４３】
まず、図３（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、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、厚さが約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。
【００４４】
次に、図３（ｂ）に示すように、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。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５３）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００４５】
次いで、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次に、図３（ｄ）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、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。
【００４６】
なお、圧電素子３００を構成する圧電体層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や、これにニオブ、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が用いられる。その組成は、圧電素子３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ３（ＰＺ）、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／２Ｔａ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。また、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されないが、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−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。勿論、ＭＯＤ法を用いて圧電体層７０を形成するようにしても良い。
【００４７】
次に、図４（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００４８】
次に、図４（ｂ）に示すように、保護基板用ウェハ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。ここで、この保護基板用ウェハ１３０には、圧電素子保持部３１、リザーバ１００及び貫通孔１０１が予め形成されている。なお、この保護基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、保護基板用ウェハ１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。
【００４９】
次いで、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、研磨及びウェットエッチングによって、流路形成基板用ウェハ１１０を、約７０μｍの厚さとなるように加工した。次いで、図５（ａ）に示すように、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５４を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図５（ｂ）に示すように、このマスク膜５４を介して流路形成基板用ウェハ１１０をＫＯＨ等のアルカリ水溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、インク供給路１４及び連通部１３からなる個別流路を形成する。
【００５０】
なお、流路形成基板用ウェハ１１０に個別流路を形成する際には、保護基板用ウェハ１３０の流路形成基板用ウェハ１１０側とは反対側の表面を、耐アルカリ性を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等からなる封止フィルムで封止するのが好ましい。また、本実施形態では、保護基板用ウェハ１３０に予めリザーバ１００及び貫通孔１０１を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０とを接合後、流路形成基板用ウェハ１１０をウェットエッチングして圧力発生室１２等を形成する際に、同時にウェットエッチングによりリザーバ１００及び貫通孔１０１を形成するようにしてもよい。これにより製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００５１】
その後は、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ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。そして、流路形成基板用ウェハ１１０の保護基板用ウェハ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、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０及びヘッドケース１２０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が製造される。
【００５２】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの平面図及びそのＢ−Ｂ′断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５３】
図６に示すように、コンプライアンス基板４０Ａは、封止膜４１と固定板４２Ａとで構成されている。固定板４２Ａは、リザーバ１００に相対向する領域の貫通孔１０１に相対向する領域に開口する開口部４３Ａと、リザーバ１００に相対向する領域の導入路４５が設けられた突出部４４の周囲に開口する開口部４３Ｂとが設けられ、これら開口部４３Ａ及び４３Ｂを不連続とする梁部４７が設けられている。すなわち、コンプライアンス基板４０Ａのリザーバ１００に相対向する領域の少なくとも貫通孔１０１に相対向する領域から導入路４５の周囲にかけて、可撓性を有する可撓部が形成されているが、その可撓部の途中に梁部４７が形成されている。このような固定板４２Ａによって、リザーバ１００の一方面が封止膜４１のみで封止された開口部４３Ａによる可撓部４６Ａと、開口部４３Ｂによる可撓部４６Ｂとが不連続となるように設けられている。
【００５４】
このような構成としても、上述した実施形態１と同様に、インクジェット式記録ヘッドの小型化を図ることができると共に、保護基板３０上にコンプライアンス基板４０Ａを設けることができ、リザーバ１００へのインク供給時及びインク吐出時のコンプライアンスを低減することができる。また、可撓部が大きいと可撓部自身の自重によって、可撓部がリザーバ１００側に撓み流路を狭くすることになるが、このような梁構成を用いれば、リザーバ１００の流路として容積を確保しつつ、圧力変動の悪影響を低減できる。
【００５５】
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５６】
図７に示すように、本実施形態では、駆動ＩＣからなる駆動回路２００Ａは、ヘッドケース１２０上に実装されておらず、流路形成基板１０上に保護基板３０に並設されて実装されている。また、駆動回路２００Ａは、保護基板３０とは不連続となるように設けられている。
【００５７】
このような駆動回路２００Ａは、圧電素子３００から引き出されたリード電極９０に異方性導電性接着剤（ＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＦ及びＮＣＰ等）や、超音波接合などによって直接実装することができる。なお、このような駆動回路２００Ａは、駆動ＩＣに限定されず、例えば、駆動ＩＣが実装されたテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）等であってもよい。
【００５８】
このように、駆動回路２００Ａを流路形成基板１０上に保護基板３０とは不連続となるようにリード電極９０に直接実装することで、ボンディングワイヤからなる接続配線が不要となり、圧電素子３００を高密度に配設することができる。また、ヘッドケース１２０上に駆動回路２００Ａを実装するための配線が不要となり、小型化することができる。
【００５９】
さらに、駆動回路２００Ａを保護基板３０とは不連続とすることで、駆動回路２００Ａを流路形成基板１０上に実装する際に、保護基板３０を流路形成基板１０に接着する接着剤のように耐インク性の接着剤が不要となる。すなわち、保護基板３０は、圧電素子保持部３１内にインクが侵入して圧電素子３００がインクにより破壊されるのを防止するために、流路形成基板１０上に耐インク性を有する接着剤で接着する必要があるが、駆動回路２００Ａを保護基板３０と不連続とすることで、保護基板３０のみを耐インク性の接着剤で接着し、駆動回路２００Ａを異方性導電性接着剤や超音波接合により接合することができる。これにより、製造工程を簡略化することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００６０】
（実施形態４）
図８は、本発明の実施形態４に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図９は、インクジェット式記録ヘッドの平面図及び断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６１】
図示するように、本実施形態の保護基板３０Ａには、貫通孔１０１Ａが、各個別流路毎に独立して設けられている。このような構成としても、上述した実施形態１と同様に、インクジェット式記録ヘッドの小型化を図ることができると共に、保護基板３０Ａ上にコンプライアンス基板４０を設けることができ、リザーバ１００へのインク供給時及びインク吐出時のコンプライアンスを低減することができる。
【００６２】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明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。例えば、上述した実施形態１〜４では、個別流路として、圧力発生室１２、インク供給路１４及び連通部１３を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、連通部１３を設けないようにしてもよい。また、上述した実施形態４のように、各個別流路毎に独立した貫通孔１０１Ａを設けた場合には、貫通孔１０１Ａを圧力発生室１２にインクを供給する際に流路抵抗を生じさせるインク供給路として機能させることで、流路形成基板１０にインク供給路１４及び連通部１３を設けないようにしてもよい。これにより、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを形成すればよく、さらに圧力発生室１２の長手方向の幅を小さくすることができると共に、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００６３】
また、上述した実施形態１〜４では、コンプライアンス基板４０を封止膜４１と固定板４２、４２Ａとで構成し、固定板４２、４２Ａの開口部４３、４３Ａ、４３Ｂによって可撓部４６、４６Ａ、４６Ｂを形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、一枚の板状部材の厚さを部分的に薄くすることで可撓部４６、４６Ａ、４６Ｂ等を形成するようにしてもよい。
【００６４】
また、上述した実施形態１〜４では、保護基板３０、３０Ａ上に封止膜４１及び固定板４２、４２Ａからなるコンプライアンス基板４０、４０Ａを設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、コンプライアンス基板４０、４０Ａの固定板４２、４２Ａを保護基板３０、３０Ａ上に接合した後、この固定板４２、４２Ａ上に封止膜４１を接合するようにしてもよい。すなわち、封止膜４１と固定板４２、４２Ａとを上下入れ替えるようにしてもよい。これにより、リザーバ１００の厚さ方向の容積をさらに増大させることができる。
【００６５】
また、上述した実施形態１〜４では、保護基板３０、３０Ａの流路形成基板１０とは反対側の面に凹形状のリザーバ１００を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、保護基板３０上にリザーバ１００の側面を画成するリザーバ形成基板を別途設けるようにしてもよい。なお、リザーバ形成基板としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料や、樹脂材料などを用いることができる。このように、保護基板３０上にリザーバ形成基板を設けることで、保護基板の加工が容易になり、製造コストを低減することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００６９】
上述した実施形態においては、圧力発生素子とし圧電素子を用いて説明したが、振動板と電極を所定の隙間を開けて配置し、静電気力で振動板の振動を制御する、いわゆる静電アクチュエータを圧力発生素子として用いても良い。また、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の製造方法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（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が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの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平面図及び断面図である。
【図７】実施形態３に係る記録ヘッドの断面図である。
【図８】実施形態４に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図９】実施形態４に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図１０】一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク供給路、  １５  連通路、  １６  保護膜、  １６ａ  残渣、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０、３０Ａ  保護基板、  ３１  リザーバ部、  ４０、４０Ａ  コンプライアンス基板、  ４１  封止膜、  ４２、４２Ａ  固定板、  ４３、４３Ａ、４３Ｂ  開口部、  ４５  導入路、  ４６、４６Ａ、４６Ｂ  可撓部、  ４７  梁部、  ５０  弾性膜、  ５１  絶縁体膜、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  １００  リザーバ、  １０１、１０１Ａ  貫通孔、  １１０  流路形成基板用ウェハ、  １２０  ヘッドケース、  １３０  保護基板用ウェハ、  ２００、２００Ａ  駆動回路、  ２１０  駆動配線、  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】
2007301736.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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