(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画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インクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に、前記圧電素子に対向する領域に空間を確保した状態で当該空間を密封する封止部を有すると共に各圧力発生室の共通インク室の少なくとも一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板を具備し、前記圧電素子が前記封止部の外側まで連続的に延設され、
前記流路形成基板の前記リザーバ形成基板が接合される領域には、前記圧電素子を構成する層であり且つ当該圧電素子とは不連続の層からなり最上層に前記上電極とは不連続の不連続上電極膜を有し前記圧電素子とは同一高さの接合層が設けられ、
前記リザーバ形成基板が前記接合層を構成する前記不連続上電極膜を含む前記圧電素子を構成するが実質的に駆動されない部分の上電極を構成する上電極膜に接合されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記圧電素子が実質的な駆動部である圧電体能動部と該圧電体能動部から連続する圧電体層を少なくとも有するが実質的に駆動されない圧電体非能動部とを有し、且つこの圧電体非能動部が前記封止部内から当該封止部の外側まで延設されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
前記圧電体非能動部の前記リザーバ形成基板が接合される領域には、前記圧電体能動部の下電極を構成する下電極膜からなり且つこの下電極とは不連続の不連続下電極膜が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
一端が外部配線に接続されるリード電極が、前記封止部の外側で前記圧電素子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
前記接合層が、各圧電素子の間にそれぞれ独立して設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のインクジェット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、特開平５−２８６１３１号公報に見られるように、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。
【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作り付けることができるばかりでなく、圧電アクチュエータ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】
一方、このように圧電素子を圧電材料のスパッタリングにより構成した場合、グリーンシートを焼成して構成されたものと略同一電圧で駆動すると、圧電素子が薄い分だけ高い電界が印加され、大気中の湿気を吸収した場合には駆動電極間のリーク電流が増加しやすく、ついには絶縁破壊に至るという問題がある。
【０００８】
このような問題を解決するために、圧電素子を封止するための封止部を有する封止基板を圧力発生室が形成される流路形成基板に接着した構造が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、圧電素子がパターニングされた流路形成基板上に封止基板が接着されるため、接着強度が低くなってしまうという問題がある。すなわち、圧電素子をパターニングすることによって、流路形成基板の封止基板との接合部分に段差が形成されてしまうため、封止基板を良好に接着できないという問題がある。
【００１０】
さらに、封止基板が圧電素子から延設されたリード電極上に接着する場合、流路形成基板と封止基板とを接着するための接着剤が、リード電極上に流れ出してしまう虞があり、この接着剤によってリード電極と圧電素子を駆動するための外部配線あるいは駆動回路と接続する接続配線の実装強度が低下してしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、流路形成基板と封止基板とを良好に接合することのでき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、インクを吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画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インクジェット式記録ヘッドにおいて、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に、前記圧電素子に対向する領域に空間を確保した状態で当該空間を密封する封止部を有すると共に各圧力発生室の共通インク室の少なくとも一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板を具備し、前記圧電素子が前記封止部の外側まで連続的に延設され、前記流路形成基板の前記リザーバ形成基板が接合される領域には、前記圧電素子を構成する層であり且つ当該圧電素子とは不連続の層からなり最上層に前記上電極とは不連続の不連続上電極膜を有し前記圧電素子とは同一高さの接合層が設けられ、前記リザーバ形成基板が前記接合層を構成する前記不連続上電極膜を含む前記圧電素子を構成するが実質的に駆動されない部分の上電極を構成する上電極膜に接合されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１３】
かかる第１の態様では、リザーバ形成基板が上電極膜に接合されているため、接合強度が向上すると共に封止部を確実に封止することができる。また、リザーバ形成基板は、接合層に介して流路形成基板と接合される。また、リザーバ形成基板の一部が圧電素子を介して流路形成基板と接合される。また、接合層を容易に形成できると共に、接合層の高さ合わせが容易となる。
【００１８】
本発明の第２の態様は、前記圧電素子が実質的な駆動部である圧電体能動部と該圧電体能動部から連続する圧電体層を少なくとも有するが実質的に駆動されない圧電体非能動部とを有し、且つこの圧電体非能動部が前記封止部内から当該封止部の外側まで延設されていることを特徴とする第１の態様のインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１９】
かかる第２の態様では、リザーバ形成基板が接合される領域の圧電素子が駆動されることがないため、リザーバ形成基板の接合状態を良好に保持できる。
【００２０】
本発明の第３の態様は、前記圧電体非能動部の前記リザーバ形成基板が接合される領域には、前記圧電体能動部の下電極を構成する下電極膜からなり且つこの下電極とは不連続の不連続下電極膜が設けられていることを特徴とする第２の態様のインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２１】
かかる第３の態様では、リザーバ形成基板が接合される領域の上電極膜の高さ合わせが容易となる。
【００２２】
本発明の第４の態様は、一端が外部配線に接続されるリード電極が、前記封止部の外側で前記圧電素子に電気的に接続されていることを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様のインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２３】
かかる第４の態様では、リザーバ形成基板が接合される領域にリード電極が形成されていないためリザーバ形成基板の接合強度が向上する。また、リザーバ形成基板を接着剤によって接合する場合、この接着剤がリード電極上にはみ出すことがなく、リード電極にワイヤボンディングによって配線を強固に接続することができる。
【００２４】
本発明の第５の態様は、前記接合層が、各圧電素子の間にそれぞれ独立して設けられていることを特徴とする第１〜４の何れか一つの態様のインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２５】
かかる第５の態様では、リザーバ形成基板が接合される面の段差が実質的になくなって略平坦となるため、リザーバ形成基板を良好に接合することができる。
【００３６】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか一つの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００３７】
かかる第６の態様では、ヘッドの破壊を防止して、耐久性及び信頼性を向上したインクジェット式記録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。
【００３９】
（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の平面図及びそのＡ−Ａ’断面図である。また、図３は、図２の平面図のＢ−Ｂ’断面図及びＣ−Ｃ’断面図である。
【００４０】
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る。流路形成基板１０としては、通常、１５０〜３００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは２２０μｍ程度の厚さのものが好適である。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。
【００４１】
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。
【００４２】
一方、流路形成基板１０の開口面には、シリコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１により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、後述するリザーバ形成基板３０のリザーバ部３１に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１００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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
また、圧電素子３００の長手方向一端部近傍には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が上電極膜８０から弾性膜５０上まで延設されており、このリード電極９０は、接続配線を介して後述する駆動回路１１０に電気的に接続されている。
【００４９】
この圧電素子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おり、上述のように流路形成基板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。
【００５０】
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。なお、本実施形態では、圧電素子保持部３２が圧電素子３００の列毎に設けられているが、勿論、この圧電素子保持部３２は、複数の圧電素子３００の列に亘って一体的に設けるようにしてもよい。
【００５１】
なお、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、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。これにより、熱硬化性の接着剤を用いた高温での接着であっても両者を確実に接着することができる。
【００５２】
また、このリザーバ形成基板３０の圧電素子保持部３２に対応する領域上には、各圧電素子３００を駆動するための、例えば、半導体集積回路（ＩＣ）等の駆動回路１１０が搭載されている。そして、この駆動回路１１０は、リザーバ形成基板３０の圧電素子保持部３２とリザーバ部３１との間の領域に設けられた貫通部３３を介して延設されたボンディングワイヤ等からなる接続配線１２０によって、各リード電極９０とそれぞれ電気的に接続されている。
【００５３】
ここで、各圧電素子３００は、リザーバ形成基板３０の圧電素子保持部３２の内側から貫通部３３に対向する領域まで連続的に延設されており、リード電極９０は、この貫通部３３内で延設されている。
【００５４】
また、本実施形態では、圧電素子３００は、圧力発生室１２に対応する領域に設けられて実質的な駆動部となる圧電体能動部３２０と、圧電体能動部３２０から連続する圧電体層を少なくとも有するが実質的に駆動されない圧電体非能動部３３０とを有し、この圧電体非能動部３３０が圧電素子保持部３２内から貫通部３３内まで延設されている。
【００５５】
この圧電体非能動部３３０は、本実施形態では、圧電体層７０と上電極膜８０とが圧電体能動部３２０から連続的に延設され、リザーバ形成基板３０が接合される領域の圧電体層７０の下側には、圧電体能動部３２０を構成する下電極膜６０と同一の層からなり且つ下電極膜６０とは不連続の不連続下電極膜６１が設けられている。
【００５６】
また、流路形成基板１０の圧電素子３００が形成される領域以外の領域、すなわち、流路形成基板１０のリザーバ形成基板３０が接合される領域には、圧電素子３００の上電極膜８０と同一層からなり且つこの上電極膜８０とは不連続の不連続上電極膜８１を有する接合層１３０が設けられている。
【００５７】
また、この接合層１３０は、本実施形態では、圧電素子３００を構成し且つ圧電素子３００とは不連続の層で形成されている。すなわち、本実施形態の接合層１３０は、不連続下電極膜６１と、圧電素子３００の圧電体層７０と同一層からなり且つこの圧電体層７０とは不連続の不連続圧電体層７１と、不連続上電極膜８１とからなり、圧電素子３００と略同一の高さで形成されている。
【００５８】
そして、リザーバ形成基板３０は、このような圧電体非能動部３３０を構成する上電極膜８０と、接合層１３０の不連続上電極膜８１とに、接着剤等によって接着されることになる。上述したように、この上電極膜８０と不連続上電極膜８１とは略同一の高さであり、リザーバ形成基板３０が接合される面に実質的に段差がないため、リザーバ形成基板３０を良好に接合することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態では、このような接合層１３０が、各圧電体非能動部３３０の間にもそれぞれ独立して設けられている（図３（ｂ）参照）。これにより、圧電素子３００が形成されている領域でも、リザーバ形成基板３０が接合される領域は、実質的に段差がなくなり略平坦となっている。
【００６０】
したがって、リザーバ形成基板３０を流路形成基板１０にさらに良好に接合することができ、圧電素子保持部３２も確実に封止することができる。すなわち、圧電素子３００と接合層１３０とが略同一の高さであり、流路形成基板１０のリザーバ形成基板３０が接合される全ての領域が実質的に略平坦となっているため、接着時の荷重を面内方向で容易に均一化することができ、両者を良好に接着することができる。
【００６１】
そして、これにより圧電素子保持部３２内に大気中の水分が侵入するのを確実に防止することができ、水分に起因する圧電素子３００の破壊を防止することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態では、圧電素子保持部３２の外側の貫通部３３内にリード電極９０を延設するようにしたので、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接着するための接着剤が、リード電極９０上まではみ出すことがないため、ワイヤボンディングによって接続配線１２０をリード電極９０に良好に接続することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、接合層１３０が圧電素子３００を構成する層で形成されているが、接合層１３０は、最上層に圧電素子３００の上電極膜８０とは不連続の不連続上電極膜８１を有していればよく、その他の層は、勿論、圧電素子３００を構成する層とは別の層で形成するようにしてもよい。
【００６４】
また、このようなリザーバ形成基板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。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、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部３４となっている。
【００６５】
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、駆動回路１１０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、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。
【００６６】
以上説明した本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法は、特に限定されないが、その一例を図４〜図６を参照して説明する。図４〜図６は、圧力発生室１２の長手方向の一部を示す断面図である。
【００６７】
まず、図４（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。
【００６８】
次に、図４（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を圧電素子３００に対応する領域にパターニングすると共に、リザーバ形成基板３０が接合される領域に圧電素子３００を構成する下電極膜６０とは不連続の不連続下電極膜６１を形成する。この下電極膜６０（不連続下電極膜６１）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。
【００６９】
次に、図４（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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
次に、図４（ｄ）に示すように、上電極膜８０をスパッタリング等によって成膜する。この上電極膜８０は、導電性の高い材料であり且つシリコン単結晶基板からなるリザーバ形成基板３０との接着性が良好な材料を用いることが好ましい。このため、上電極膜８０の材料としては、例えば、ルテニウム、酸化ルテニウム、白金、イリジウム等を用いることが好ましく、本実施形態では、酸化ルテニウムを用いた。
【００７３】
次に、図５（ａ）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を形成すると共に、不連続下電極膜６１上に不連続圧電体層７１及び不連続上電極膜８１をパターニングして接合層１３０を形成する。
【００７４】
次に、図５（ｂ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、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。
【００７５】
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５（ｃ）に示すように、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。
【００７６】
その後、図６（ａ）に示すように、流路形成基板１０上に設けられた接合層１３０及び圧電素子３００（圧電体非能動部３３０）上に接着剤によってリザーバ形成基板３０を接着する。
【００７７】
このように、リザーバ形成基板３０を接合層１３０及び圧電素子３００上に接合することにより、すなわち、上電極膜８０及び不連続上電極膜８１に接合することにより、リザーバ形成基板３０と流路形成基板１０とを良好に接合することができる。特に、本実施形態では、圧電素子３００と接合層１３０との高さを略同一としているため、リザーバ形成基板３０が接合される面が実質的に平坦となり、リザーバ形成基板３０をさらに良好に接合することができる。
【００７８】
なお、その後は、図６（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上にコンプライアンス基板４０を接合する。そして、図示しないが、リザーバ形成基板３０上に駆動回路１１０を搭載すると共に、この駆動回路１１０とリード電極９０とを接続する接続配線１２０をワイヤボンディングによって形成して、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする（図２（ｂ）参照）。
【００７９】
上述したように、リード電極９０が圧電素子保持部３２の外側の貫通部３３内に形成されているため、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接着するための接着剤はリード電極９０上まではみ出していることはない。したがって、接続配線１２０とリード電極９０との接合強度が向上し、耐久性及び信頼性を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。
【００８０】
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し、インクジェット式記録ヘッドとする。
【００８１】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、インクジェット式記録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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
図７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。
【００８５】
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。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、封止基板を圧電素子の上電極を構成する上電極膜に接合するようにしたので、封止基板と流路形成基板との接合強度が向上すると共に封止部を確実に密封することができる。したがって、大気中の水分が封止部に侵入することがなく、大気中の水分による圧電素子の破壊を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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の概略を示す斜視図である。
【図２】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平面図及び断面図である。
【図３】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断面図である。
【図４】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の製造工程を示す断面図である。
【図５】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の製造工程を示す断面図である。
【図６】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の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の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】
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
３１  リザーバ部
３２  圧電素子保持部
４０  コンプライアンス基板
６０  下電極膜
６１  不連続下電極膜
７０  圧電体層
７１  不連続圧電体層
８０  上電極膜
８１  不連続上電極膜
１００  リザーバ
１１０  駆動回路
１２０  接続配線
１３０  接合層
３００  圧電素子
３２０  圧電体能動部
３３０  圧電体非能動部
【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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