(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力発生室への接着剤の流れ出しを防止して振動板の変位量を安定させることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドの製造方法並びに液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体を噴射するノズル開口が設けられたノズルプレート２０と、前記ノズル開口に連通する圧力発生室が形成されていると共に前記ノズルプレート２０と接着剤５３０によって接合された流路形成基板１０と、前記圧力発生室１２に相対向する領域に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させる圧電素子３００とを具備し、前記流路形成基板１０には前記ノズルプレート２０との接合面に凹部５００が設けられ、該凹部５００は前記ノズルプレート２０側から前記凹部５００の内側に向かって傾斜する壁面５１３ａを有し、前記凹部５００の傾斜する壁面５１３ａには複数の突起５２２が設けられている。【選択図】図３
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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が設けられたノズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧力発生室が形成されていると共に前記ノズルプレートと接着剤によって接合された流路形成基板と、前記圧力発生室に相対向する領域に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させる圧力発生手段とを具備し、
前記流路形成基板には前記ノズルプレートとの接合面に凹部が設けられ、該凹部は前記ノズルプレート側から前記凹部の内側に向かって傾斜する壁面を有し、該凹部の傾斜する壁面の前記接合面に対する角度は、前記圧力発生室の壁面の前記接合面に接する領域の前記接合面に対する角度よりも小さく、前記凹部の傾斜する壁面には複数の突起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】
前記流路形成基板は表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン基板からなり、前記凹部の傾斜する壁面の結晶面方位は（１１１）面であり、前記圧力発生室の壁面の前記接合面に接する領域は前記接合面に対して略垂直であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記流路形成基板には、隔壁により区画された複数の前記圧力発生室が形成されていると共に、前記圧力発生室の長手方向の一端部側には前記隔壁を延設することにより区画された液体供給路が前記圧力発生室の短手方向の幅よりも幅狭に設けられており、隣り合う前記液体供給路の間の前記隔壁に前記凹部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記突起は、前記凹部の傾斜する壁面から１０〜２００ｎｍ突出し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液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項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。
【請求項６】
液体を噴射するノズル開口が設けられたノズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧力発生室が形成されていると共に前記ノズルプレートと接着剤によって接合された流路形成基板と、前記圧力発生室に相対向する領域に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させる圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記流路形成基板の前記ノズルプレートとの接合面に、前記ノズルプレート側から内側に向かって傾斜する壁面を有し該傾斜する壁面の前記接合面に対する角度が前記圧力発生室の壁面の前記接合面に接する領域の前記接合面に対する角度よりも小さく、且つ、前記傾斜する壁面には複数の突起が設けられている凹部を形成した後、前記ノズルプレートと前記流路形成基板とを接着剤により接合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】
前記流路形成基板を鉄を含有するエッチング液を用いてエッチングすることによって前記凹部を形成し、該エッチングする際に鉄を前記凹部の傾斜する壁面に付着させることにより前記突起を形成することを特徴とする請求項６に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記鉄を前記凹部の傾斜する壁面に付着させた後に、前記圧力発生室及び前記凹部の壁面に酸化タンタルからなる保護膜を形成することにより、前記鉄及び前記保護膜からなる前記突起を形成することを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドの製造方法並びに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ヘッドの製造方法並びにインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等に用いられる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、インク滴を吐出させるためのメカニズムに応じて各種方式のものが知られている。例えば、ノズル開口に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等の圧力発生手段により変形させて圧力発生室内の容積を膨張又は収縮させることでノズル開口からインク滴を吐出させるものや、静電気力を利用して振動板を変形させて圧力発生室の容積を変化させることで、ノズル開口からインク滴を吐出させるようにしたものがある。
【０００３】
そして、このようなインクジェット式記録ヘッドは、一般的に、圧力発生室を形成した流路形成基板に、インク滴を吐出するための複数のノズル開口を穿設したノズルプレートが接着剤によって接合された構造となっている。このため、流路形成基板に圧力発生室を高密度に配設すると、ノズルプレートと流路形成基板との接着面積が小さくなり、余分な接着剤が圧力発生室内に過度に流れ込んでしまう。そして、圧力発生室に流れ込んだ接着剤が振動板に付着することによって振動板の変位量が低下するという問題が生じてしまう。
【０００４】
このような圧力発生室への接着剤の流れ込みを防止するために、例えば、列設された圧力室の両端にダミーの圧力室を設けると共に、このダミーの圧力室の外側に複数の独立した凹部からなる接着逃げ溝を設けたりする等、ダミーの圧力室や逃げ溝を設けることにより接着剤をこのダミー圧力室や逃げ溝に流れ込ませて圧力発生室への接着剤の流れ込みを減少させたものがある（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５７０６３号公報（特許請求の範囲、第１図等）
【特許文献２】特開平７−１２５１９８号公報（特許請求の範囲、第７図等）
【特許文献３】特開２００６−２８１６０３号公報（特許請求の範囲、第１図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３のようにダミーの圧力室や逃げ溝を設けることで、圧力発生室への接着剤の流れ込みをある程度減少させることはできるが、圧力発生室への接着剤の流れ込みをより減少させることがさらに求められている。なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドだけでなく、他の液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、圧力発生室への接着剤の流れ出しを防止して振動板の変位量を安定させることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドの製造方法並びに液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズル開口が設けられたノズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧力発生室が形成されていると共に前記ノズルプレートと接着剤によって接合された流路形成基板と、前記圧力発生室に相対向する領域に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させる圧力発生手段とを具備し、前記流路形成基板には前記ノズルプレートとの接合面に凹部が設けられ、該凹部は前記ノズルプレート側から前記凹部の内側に向かって傾斜する壁面を有し、該凹部の傾斜する壁面の前記接合面に対する角度は、前記圧力発生室の壁面の前記接合面に接する領域の前記接合面に対する角度よりも小さく、前記凹部の傾斜する壁面には複数の突起が設けられていることを特徴とする。
かかる態様では、圧力発生室の接合面に接する領域の壁面よりも接合面に対する角度が小さい傾斜面からなる壁面を有する凹部が設けられており、且つ、該凹部の傾斜面には突起が形成されているため、ノズルプレートと流路形成基板とを接着剤で接合する際に、余分な接着剤は突起に誘導されて圧力発生室よりも凹部内に流れ込む。したがって、圧力発生室への接着剤の流れ込みが防止され、振動板に接着剤が付着せず振動板の変位が安定した液体噴射ヘッドとなる。
【０００９】
また、前記流路形成基板は表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン基板からなり、前記凹部の傾斜する壁面の結晶面方位は（１１１）面であり、前記圧力発生室の壁面の前記接合面に接する領域は前記接合面に対して略垂直であってもよい。これによれば、ＫＯＨ等による異方性エッチングによって容易に傾斜する壁面を有する凹部が形成された液体噴射ヘッドとなる。
【００１０】
さらに、前記流路形成基板には、隔壁により区画された複数の前記圧力発生室が形成されていると共に、前記圧力発生室の長手方向の一端部側には前記隔壁を延設することにより区画された液体供給路が前記圧力発生室の短手方向の幅よりも幅狭に設けられており、隣り合う前記液体供給路の間の前記隔壁に前記凹部が設けられていることが好ましい。これによれば、該圧力発生室の短手方向の幅よりも狭い幅を有する液体供給路の間の隔壁、すなわち、隔壁のうち比較的広い面積を有する領域に凹部を形成するので、隔壁の剛性が失われない。
【００１１】
そして、前記突起は、前記凹部の傾斜する壁面から１０〜２００ｎｍ突出していることが好ましい。これによれば、１０〜２００ｎｍと比較的高い突起を傾斜面に設けることにより、ノズルプレートと流路形成基板とを接着剤で接合する際に、余分な接着剤は圧力発生室よりも凹部に確実に流れ込みやすくなり、圧力発生室への接着剤の流れ込みが防止され、振動板に接着剤が付着せず振動板の変位が安定した液体噴射ヘッドとなる。
【００１２】
さらに本発明の他の態様は、上記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。これによれば、振動板の変位量が安定した液体噴射ヘッドを具備するため、信頼性及び耐久性に優れた液体噴射装置を実現できる。
【００１３】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体を噴射するノズル開口が設けられたノズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧力発生室が形成されていると共に前記ノズルプレートと接着剤によって接合された流路形成基板と、前記圧力発生室に相対向する領域に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させる圧力発生手段とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板の前記ノズルプレートとの接合面に、前記ノズルプレート側から内側に向かって傾斜する壁面を有し該傾斜する壁面の前記接合面に対する角度が前記圧力発生室の壁面の前記接合面に接する領域の前記接合面に対する角度よりも小さく、且つ、前記傾斜する壁面には複数の突起が設けられている凹部を形成した後、前記ノズルプレートと前記流路形成基板とを接着剤により接合することを特徴とする。
かかる態様では、圧力発生室の接合面に接する領域の壁面よりも接合面に対する角度が小さい傾斜面からなる壁面を有し且つ傾斜面には突起が形成されている凹部を設けた後に、ノズルプレートと流路形成基板とを接着剤で接合するため、余分な接着剤は突起に誘導されて圧力発生室よりも凹部に流れ込む。したがって、圧力発生室への接着剤の流れ込みが防止され、振動板に接着剤が付着せず振動板の変位量が安定した液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００１４】
また、前記流路形成基板を鉄を含有するエッチング液を用いてエッチングすることによって前記凹部を形成し、該エッチングする際に鉄を前記凹部の傾斜する壁面に付着させることにより前記突起を形成してもよい。これによれば、エッチング工程で突起を設けることができるため、圧力発生室への接着剤の流れ込みが防止され振動板に接着剤が付着せず振動板の変位が安定した液体噴射ヘッドを容易に製造することができる。また、エッチング液に鉄を含有させることによりエッチングの安定性を向上させることができる。
【００１５】
さらに、前記鉄を前記凹部の傾斜する壁面に付着させた後に、前記圧力発生室及び前記凹部の壁面に酸化タンタルからなる保護膜を形成することにより、前記鉄及び前記保護膜からなる前記突起を形成してもよい。これによれば、保護膜に覆われた堅固な突起を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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Ｉ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。また、図３は、図２のＢ−Ｂ′断面図（図３（ａ））及び要部拡大断面図（図３（ｂ））であり、図４は、流路形成基板をノズルプレート側から見た要部拡大平面図である。
【００１７】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では結晶面方位が（１１０）面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。
【００１８】
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により区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。
【００１９】
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、液体供給路であるインク供給路１４と、連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には、後述する保護基板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（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１０には、圧力発生室１２を有する液体流路として、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５が設けられている。そして、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５には、酸化タンタル等からなる耐インク性（耐液体性）を有する保護膜５２１が設けられている。そして、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の短手方向の幅より小さい幅を有する。すなわち、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形成されている。また、各連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。連通路１５は、インク供給路１４の幅よりも大きい幅で形成されている。本実施形態では、連通路１５を圧力発生室１２の幅と同じ幅で形成するようにした。なお、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５の壁面は、流路形成基板１０の表面（（１１０）面）に対して垂直面となっており、圧力発生室１２の長手方向に沿った壁面は（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面で構成されている。
【００２０】
また、本実施形態においては、インク供給路１４を区画する隔壁１１ａ、即ち、各圧力発生室１２、インク供給路１４、連通路１５を隔てる隔壁１１のうち幅が広い領域には、後述するノズルプレート２０との接合面に凹部５００がそれぞれ設けられている。この凹部５００は、平行四辺形からなる開口部を有し、（１１０）面に垂直な一対の第１の（１１１）面からなる壁面５１１ａ及び５１１ｂと、第１の（１１１）面と７０．５３度の角度をなし（１１０）面に垂直な一対の第２の（１１１）面からなる壁面５１２ａ及び５１２ｂと、流路形成基板１０のノズルプレート２０との接合面と接し第１の（１１１）面と５４．７３度の角度をなす（１１１）面からなる壁面５１３ａ及び５１３ｂと、（１１０）面からなる底面５１４で構成されている。なお、壁面５１３ａは圧力発生室１２近傍にある。
【００２１】
ここで、凹部５００の傾斜する壁面５１３ａの接合面に対する角度θａは鋭角であり、この壁面５１３ａに対向する圧力発生室１２の壁面５１５ａの接合面に対する角度は上述したように９０°であるので、凹部５００の傾斜する壁面５１３ａの接合面に対する角度θａは、圧力発生室１２の壁面５１５ａの接合面に対する角度よりも小さい構造となっている。
【００２２】
また、凹部５００の傾斜する壁面５１３ａの全面には、鉄等の粒５２０とその上に形成された酸化タンタル等の保護膜５２１からなり、例えば、傾斜する壁面５１３ａから１０〜２００ｎｍ突出している突起５２２が設けられている。
【００２３】
そして、このような流路形成基板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プレート２０が、接着剤５３０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（ＳＵＳ）等からなる。
【００２４】
本実施形態においては、接着剤５３０で流路形成基板１０とノズルプレート２０を接合する際に、圧力発生室１２の壁面５１５ａよりも接合面に対して小さい角度で傾斜する壁面５１３ａを有することにより、圧力発生室１２の壁面５１５ａよりも凹部５００の傾斜する壁面５１３ａに、余分な接着剤５３０が流れ込みやすくなる。また、凹部５００の傾斜する壁面５１３ａに複数の突起５２２が設けられていると、突起５２２の間に細溝が形成され、この細溝内に毛管現象により接着剤５３０が誘導されて、圧力発生室１２の壁面５１５ａよりも凹部５００の傾斜する壁面５１３ａ側に接着剤５３０が流れ込みやすくなる。したがって、突起５２２が設けられた傾斜面（壁面５１３ａ）を有する凹部５００を圧力発生室１２に接している隔壁１１内に設けることにより、ノズルプレート２０と流路形成基板１０とを接着剤５３０で接合する際に、余分な接着剤５３０は圧力発生室１２よりも凹部５００内に流れ込みやすい構造となる。よって、圧力発生室１２への接着剤５３０の流れ込みが防止され、後述する振動板に接着剤５３０が付着せず振動板の変位が安定したインクジェット式記録ヘッドＩとなる。なお、圧力発生室１２の壁面５１５ａは、接合面に接する領域における接合面に対する角度が、凹部５００の傾斜する壁面５１３ａよりも大きければよく、例えば、圧力発生室１２の壁面５１５ａのノズルプレート２０との接合面とは反対側の領域、すなわち、後述する保護基板３０に接する領域については、接着剤５３０の流れ込みに影響を与え難いので角度は特に限定されない。また、突起５２２が圧力発生室１２の壁面５１５ａにも設けられている場合は、圧力発生室１２の壁面５１５ａよりも、凹部５００の傾斜する壁面５１３ａの方に多く設けられていることが好ましい。
【００２５】
なお、本実施形態では、壁面５１３ｂも凹部５００の内側に向かって傾斜する傾斜面としたので、傾斜する壁面５１３ｂの接合面に対する角度θｂは、連通路１５の壁面５１５ｂの接合面との角度（９０度）よりも小さくなっている。したがって、連通路１５への接着剤５３０の流れ込みも防止することができ、連通路１５に流れ込んだ接着剤５３０が振動板に付着することも防止できるため、振動板の変位がより安定化する。
【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。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１２毎に圧電体能動部３２０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アクチュエータ装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としてもよい。そして、本実施形態では、上述したように所定の傾斜する壁面５１３ａを有する凹部５００が流路形成基板１０に設けられているため、この振動板に接着剤５３０が付着していない。
【００２７】
また、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側に延設された金（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】
さらに、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、連通部１３に対向する領域にリザーバ部３１が設けられた保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバ部３１は、上述したように、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。
【００２９】
また、保護基板３０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３２が設けられている。なお、圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００３０】
さらに、保護基板３０の圧電素子保持部３２とリザーバ部３１との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に下電極膜６０の一部及びリード電極９０の先端部が露出されている。
【００３１】
また、保護基板３０上には、圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が実装されている。この駆動回路１２０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、駆動回路１２０とリード電極９０とはボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。
【００３２】
保護基板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と同一材料の面方位（１１０）のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３３】
また、保護基板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のみで封止されている。
【００３４】
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１２０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、絶縁体膜５５、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。
【００３５】
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッド１の製造方法例について、図５〜図１２を参照して説明する。図５〜図１２は、圧力発生室の長手方向の断面図であり、図９、１０及び図１２は、図２におけるＢ−Ｂ′断面での凹部及びインク供給路付近の拡大断面図である。まず、図５（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の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５１を形成する。次に、図５（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。
【００３６】
次に、絶縁体膜５５上に圧電素子３００を形成する。具体的には、まず、図５（ｃ）に示すように、例えば、白金等からなる下電極膜６０を絶縁体膜５５の全面に形成後、所定形状にパターニングする。次に、図６（ａ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０と、例えば、白金等の金属からなる上電極膜８０とを順次積層し、図６（ｂ）に示すように、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６（ｃ）に示すように、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を流路形成基板用ウェハ１１０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。以上が膜形成プロセスである。なお、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化して圧電体前駆体膜を形成し、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を形成している。また、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法やスパッタリング法等を用いてもよい。
【００３７】
その後、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハ１３０を接着剤３５を介して接合し、次に流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚さとなるまで薄くする。
【００３８】
その後、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、マスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図８（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ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、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４、連通路１５及び、凹部５００等を形成する。その後、図８（ｂ）に示すように、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４、連通路１５及び、凹部５００に、酸化タンタル等からなる保護膜５２１を形成する。
【００３９】
具体的には、まず流路形成基板用ウェハ１１０上にマスク膜５２を形成し、図２におけるＢ−Ｂ′断面での凹部５００及びインク供給路１４付近の拡大断面図である図９に示すように、マスク膜５２の圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４、連通路１５に対応する領域に開口部５３が形成されるようにパターニングする（図９（ａ））。そして、ＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いて流路形成基板用ウェハ１１０の厚さ方向の途中までエッチングする（図９（ｂ））。その後、図９（ｃ）に示すように、マスク膜５２の凹部５００に対応する領域に開口部５４を形成する。そして、異方性エッチングを行うことにより、凹部５００を形成する（図１０（ａ））。本実施形態では、鉄を含有するＫＯＨ溶液からなるエッチング液を用いた異方性エッチングを行うことにより、平行四辺形からなる開口部を有し、（１１０）面に垂直な一対の第１の（１１１）面からなる壁面５１１ａ及び５１１ｂと、第１の（１１１）面と７０．５３度の角度をなし（１１０）面に垂直な一対の第２の（１１１）面からなる壁面５１２ａ及び５１２ｂと、流路形成基板１０のノズルプレート２０との接合面と接し第１の（１１１）面と５４．７３度の角度をなす（１１１）面からなる壁面５１３ａ及び５１３ｂと、（１１０）面からなる底面５１４で構成されている凹部５００を形成した。また、エッチングにより形成された凹部５００の壁面５１１ａ、５１１ｂ、５１２ａ、５１２ｂ、５１３ａ、５１３ｂには、エッチング液に含有された鉄の粒が複数付着して突起状となっており、本実施形態ではこの鉄の粒５２０を除去せずに残した。なお、傾斜した壁面５１３ａ及び５１３ｂには、凹部５００の他の壁面に比べて鉄の粒５２０を多く付着させることができる。
【００４０】
そして、マスク膜５２を除去した後に、図１０（ｂ）に示すように、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４、連通路１５、凹部５００の全面に、例えば、酸化物又は窒化物等の耐液体性（耐インク性）を有する材料、本実施形態では、酸化タンタルからなる保護膜５２１を、ＣＶＤ法等によって形成する。ここで、本実施形態では、凹部５００の壁面５１１ａ、５１１ｂ、５１２ａ、５１２ｂ、５１３ａ、５１３ｂには、鉄の粒５２０が付着しているため、保護膜５２１を設けた壁面５１１ａ及び５１１ｂ、５１２ａ及び５１２ｂ、５１３ａ及び５１３ｂには、鉄の粒５２０と保護膜５２１からなる突起５２２が形成されている。また、傾斜面、すなわち、壁面５１３ａ及び５１３ｂは他の壁面に比べて鉄の粒５２０を多く付着させることができるため、鉄の粒５２０と保護膜５２１からなる突起５２２も壁面５１３ａ及び５１３ｂは他の壁面に比べて多くすることができる。
【００４１】
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、図１１に示すように、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、接着剤５３０により接合する。ここで、本実施形態においては、上述したように、突起５２２を有する傾斜した壁面５１３ａ及び５１３ｂを有する凹部５００が設けられているため、図２におけるＢ−Ｂ’断面での凹部５００及びインク供給路１４付近の拡大断面図である図１２に示すように、余分な接着剤５３０が傾斜する壁面５１３ａ及び５１３ｂの突起５２２に毛管現象によるためか導かれ、凹部５００内に流れ込みやすくなる。したがって、余分な接着剤５３０が圧力発生室１２に流れ込むことを防止し、接着剤５３０が振動板へ付着することがないため、変位の安定したインクジェット式記録ヘッドＩを形成することができる。なお、エッチング液の組成やエッチング時間等のエッチング条件などを適宜調整することにより、凹部５００の傾斜する壁面５１３ａ及び５１３ｂにエッチングの際に鉄等からなる突起５２２を設けることができる。
【００４２】
そして、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０等を接合し、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、インクジェット式記録ヘッド１が形成される。
【００４３】
本実施形態では、結晶面方位が（１１０）面の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、開口部が平行四辺形で６つの壁面からなる凹部５００を設けたが、この形状に限定されず、接合面に接すると共に突起が形成され所定角度で傾斜する壁面を有していればよい。そして、本実施形態では凹部５００はウェットエッチングにより形成したが、例えば、ドライエッチングで設けてもよい。また、本実施形態においては、突起５２２を鉄の粒５２０及び保護膜５２１からなるものとしたが、突起５２２の材質や形状にも特に限定はない。また、本実施形態では、突起５２２をエッチングの際に設けたが、突起の形成方法に特に限定はなく、例えばスパッタ等で設けてもよい。さらに、凹部５００を形成する領域も特に限定されないが、本実施形態のように、凹部５００を幅広の領域（隔壁１１ａ）に設けることが、接着面積を広くでき接合強度を良好にすることができるので好ましい。なお、本実施形態においては、凹部５００を隔壁１１内に設けたが、凹部を設ける領域は隔壁１１内に限定されず、例えば、圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の一端側の流路形成基板１０に設けてもよい。
【００４４】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエータ装置を用いて説明したが、特にこれに限定されず、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アクチュエータ装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のアクチュエータ装置などを使用することができる。また、圧力発生手段として、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータなどを使用することもできる。
【００４５】
また、このような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１３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１３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上を搬送されるようになっている。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、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（電界放出ディスプレー）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】
【００４７】
【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断面図である。
【図４】実施形態１に係る流路形成基板の要部拡大平面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図９】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１０】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１１】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１２】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１３】一実施形態に係るインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
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  連通部、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  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、  ５０  弾性膜、  ５５  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、  ３００  圧電素子、  ５００  凹部、  ５１１〜５１３  壁面、  ５２１  保護膜、  ５２２  突起、  ５３０  接着剤
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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