(57)【要約】【課題】圧電素子の変位特性を向上すると共に、振動板の破壊を防止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】液体を噴射するノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が設けられた流路形成基板１０と、該流路形成基板１０の一方面側に振動板１５０を介して設けられて当該振動板を振動させるための駆動部３２０とを具備し、前記振動板１５０には、前記圧力発生室１２の幅方向両側に屈曲された屈曲部１５１が設けられていると共に、前記振動板１５０の前記屈曲部１５１が設けられた領域を、他の領域よりも厚さの厚い厚膜部５１とする。【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に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させるための駆動部とを具備し、
前記振動板には、前記圧力発生室の幅方向両側に屈曲された屈曲部が設けられていると共に、前記振動板の前記屈曲部が設けられた領域が、他の領域よりも厚さの厚い厚膜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２】
前記厚膜部が、前記振動板を構成する酸化膜を厚くすることで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】
前記厚膜部が、その他の領域に向かって厚さが徐々に漸小するように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】
前記振動板が、前記流路形成基板の表面に沿って設けられた平坦部と、前記圧力発生室に相対向する領域に該平坦部に対して前記流路形成基板とは反対側に向かって傾斜して設けられた傾斜部と、前記平坦部と同一方向に設けられると共に前記圧電素子が設けられた圧電素子戴置部とが連続して設けられたものであると共に、前記屈曲部が、前記平坦部と前記傾斜部との間に設けられた第１の屈曲部と、前記傾斜部と圧電素子戴置部との間に設けられた第２の屈曲部とで構成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液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記傾斜部が、前記平坦部及び前記圧電素子戴置部に対して垂直に設けられていることを特徴とする請求項４記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記振動板が、前記流路形成基板の表面に沿って設けられた平坦部と、前記圧力発生室に相対向する領域に該平坦部に対して前記流路形成基板側に向かって傾斜して設けられた第１の傾斜部と、第１の傾斜部に対して前記流路形成基板とは反対側に向かって傾斜して設けられた第２の傾斜部と、前記平坦部と同一方向に設けられると共に前記圧電素子が設けられた圧電素子戴置部とが連続して設けられたものであると共に、前記屈曲部が、前記平坦部と前記第１の傾斜部との間に設けられた第１の屈曲部と、前記第１の傾斜部と前記第２の傾斜部との間に設けられた第２の屈曲部と、前記第２の傾斜部と圧電素子戴置部との間に設けられた第３の屈曲部とで構成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液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射す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、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圧電素子の撓み振動モードのアクチュエータ装置を使用したものが知られている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、流路形成基板の圧力発生室に相対向する領域に振動板となる絶縁膜を介して下電極膜、圧電体層及び上電極膜を積層形成した圧電素子とで構成されている。
【０００４】
また、振動板の圧力発生室に相対向する領域に屈曲部を設け、この屈曲部によって圧電素子の撓み変形量を向上したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４４５９４号公報（第９〜１０頁、第１１〜１５図）
【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のように振動板に屈曲部を設けた状態で、圧電素子を駆動して撓み変形させると、振動板の屈曲部に応力が集中して、屈曲部にクラック等の破壊が発生してしまうという問題がある。
【０００７】
また、振動板全体を厚くしてしまうと、振動板の破壊を防止することができるものの、圧電素子の変位特性が劣化し、所望のインク吐出特性を得ることができないと言う問題がある。
【０００８】
なお、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、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００９】
また、このような問題は、振動板を振動させる駆動部として撓み振動モードの圧電素子（圧電体能動部）を用いたものに限定されるものではなく、撓み振動モードの圧電素子以外の駆動部によって振動板を振動させる液体噴射ヘッドであっても同様に存在する。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子の変位特性を向上すると共に、振動板の破壊を防止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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の態様は、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に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させるための駆動部とを具備し、前記振動板には、前記圧力発生室の幅方向両側に屈曲された屈曲部が設けられていると共に、前記振動板の前記屈曲部が設けられた領域が、他の領域よりも厚さの厚い厚膜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。
かかる態様では、振動板に屈曲部を形成することで、圧電素子の変位特性を向上することができると共に、振動板の応力が集中する屈曲部に厚膜部を設けることで、振動板の剛性を向上して、振動板にクラック等の破壊が発生するのを防止することができる。
【００１２】
また、前記厚膜部が、前記振動板を構成する酸化膜を厚くすることで設けられていることが好ましい。これによれば、振動板以外の材料を別途設けて厚膜部を形成するのに比べて、厚膜部を容易に且つ剥がれ難く形成することができる。
【００１３】
また、前記厚膜部が、その他の領域に向かって厚さが徐々に漸小するように設けられていることが好ましい。これによれば、振動板の厚膜部とその他の領域との境界に応力が集中するのを防止して、振動板の破壊を確実に防止することができる。
【００１４】
また、前記振動板は、前記流路形成基板の表面に沿って設けられた平坦部と、前記圧力発生室に相対向する領域に該平坦部に対して前記流路形成基板とは反対側に向かって傾斜して設けられた傾斜部と、前記平坦部と同一方向に設けられると共に前記圧電素子が設けられた圧電素子戴置部とが連続して設けられたものであると共に、前記屈曲部が、前記平坦部と前記傾斜部との間に設けられた第１の屈曲部と、前記傾斜部と圧電素子戴置部との間に設けられた第２の屈曲部とで構成されていてもよい。また、この前記傾斜部が、前記平坦部及び前記圧電素子戴置部に対して垂直に設けられていてもよい。
【００１５】
さらに、前記振動板が、前記流路形成基板の表面に沿って設けられた平坦部と、前記圧力発生室に相対向する領域に該平坦部に対して前記流路形成基板側に向かって傾斜して設けられた第１の傾斜部と、第１の傾斜部に対して前記流路形成基板とは反対側に向かって傾斜して設けられた第２の傾斜部と、前記平坦部と同一方向に設けられると共に前記圧電素子が設けられた圧電素子戴置部とが連続して設けられたものであると共に、前記屈曲部が、前記平坦部と前記第１の傾斜部との間に設けられた第１の屈曲部と、前記第１の傾斜部と前記第２の傾斜部との間に設けられた第２の屈曲部と、前記第２の傾斜部と圧電素子戴置部との間に設けられた第３の屈曲部とで構成されていてもよい。
これによれば、振動板が何れの構成であっても、屈曲部の剛性を向上して振動板の破壊を防止することができる。
【００１６】
さらに、本発明の他の態様は、上記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。
かかる態様では、信頼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】
【００１７】
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平面図及びそのＡ−Ａ′断面図であり、図２は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図である。
【００１８】
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。
【００１９】
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、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、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、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。
【００２０】
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。
【００２１】
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路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００２２】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２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、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍ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、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００２３】
一方、このような流路形成基板１０の開口面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１．１μｍ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を複数の圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を各圧電素子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を所定の基板上（流路形成基板１０上）に設け、当該圧電素子３００を駆動させた装置をアクチュエータ装置と称する。
【００２４】
また、本実施形態では、下電極膜６０は、複数の圧電素子３００に亘って設けられているが、当該下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向に相当する方向を長手方向とし、圧力発生室１２の幅方向に相当する方向を下電極膜６０の短手方向（幅方向）とする。そして、下電極膜６０の長手方向の端部を圧力発生室１２に相対向する領域に設けることで、圧電素子３００の実質的な駆動部となる圧電体能動部３２０の長手方向の端部（長さ）を規定している。また、圧電素子３００の短手方向である上電極膜８０の短手方向の端部を圧力発生室１２に相対向する領域内に設けることで、圧電体能動部３２０の短手方向の端部（幅）を規定している。すなわち、圧電体能動部３２０は、パターニングされた下電極膜６０及び上電極膜８０によって、圧力発生室１２に相対向する領域にのみ設けられていることになる。さらに、圧電体層７０及び上電極膜８０は、圧電素子３００の長手方向で、下電極膜６０の両端部の外側まで延設されている。このような圧電素子３００は、幅方向に撓み変形することによって圧力発生室１２の容積を変化させて圧力発生室１２内に圧力変化を生じさせてノズル開口２１からインクを吐出させる。
【００２５】
なお、本実施形態では、圧電体層７０及び上電極膜８０は、図２に示すように、上電極膜８０側の幅が狭くなるようにパターニングされ、その側面は傾斜面となっている。
【００２６】
また、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１５０として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２７】
ここで、振動板１５０は、図２に示すように、圧力発生室１２の幅方向両側に屈曲部１５１が設けられている。なお、上述のように圧力発生室１２の幅方向とは、複数の圧力発生室１２が並設された方向（短手方向）のことを言う。また、本実施形態では、屈曲部１５１は、圧電素子３００の幅方向両側の圧力発生室１２に相対向する領域に設けられている。もちろん、圧電素子３００の実質的な駆動部である圧電体能動部３２０の一部が、屈曲部１５１上に形成されていてもよく、また、圧電素子３００の一部（例えば、下電極膜６０や圧電体層７０の一部）が、屈曲部１５１上に形成されていてもよい。
【００２８】
本実施形態では、振動板１５０として、酸化膜である弾性膜５０及び絶縁体膜５５と、下電極膜６０とを設けるようにしたため、これら弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０の全てに屈曲部１５１が設けられていることになる。
【００２９】
具体的には、振動板１５０は、圧電素子３００の幅方向両側のそれぞれに、流路形成基板１０の表面に設けられた平坦部１５２と、平坦部１５２から連続して圧力発生室１２に相対向する領域に流路形成基板１０とは反対側に向かって傾斜して設けられた傾斜部１５３と、傾斜部１５３に連続して平坦部１５２の面方向と同じ方向に設けられた圧電素子戴置部１５４とを具備し、平坦部１５２と傾斜部１５３との間に屈曲された第１の屈曲部１５５が設けられ、傾斜部１５３と圧電素子戴置部１５４との間に屈曲された第２の屈曲部１５６が設けられている。すなわち、本実施形態では、屈曲部１５１として、第１の屈曲部１５５と第２の屈曲部１５６との２つが設けられていることになる。
【００３０】
また、振動板１５０の屈曲部１５１は、他の領域に比べて厚さが厚い厚膜部５１となっている。本実施形態では、振動板１５０を構成する酸化膜である弾性膜５０の第１の屈曲部１５５及び第２の屈曲部１５６をそれぞれ厚膜部５１とした。すなわち、振動板１５０を構成する弾性膜５０以外の絶縁体膜５５及び下電極膜６０の屈曲部１５１は、全てほぼ同じ厚さで形成されている。
【００３１】
また、厚膜部５１は、他の領域に向かって厚さが徐々に漸小するようにテーパ状に設けられている。
【００３２】
このように、振動板１５０の圧力発生室１２に相対向する領域の圧電素子３００の幅方向両側に屈曲部１５１を設けることで、圧電素子３００を駆動して撓み変形させた際に、振動板１５０の傾斜部１５３を傾斜させるように変形させて振動板１５０の変位量を向上することができる。
【００３３】
すなわち、例えば、振動板を平板状に形成した場合、圧電素子３００の変位に対して振動板が抗する力が強く、圧電素子３００の変位量が小さくなってしまうが、振動板１５０に屈曲部１５１を設けることで、圧電素子３００の変位に対して振動板１５０が抗する力を小さくして圧電素子３００の変位量を大きくすることができる。
【００３４】
また、振動板１５０の圧電素子３００を撓み変形させた際に最も応力が集中する屈曲部１５１を他の領域よりも厚い厚膜部５１とすることで、屈曲部１５１の剛性を高めることができるため、振動板１５０の屈曲部１５１に応力が集中して振動板１５０にクラック等の破壊が発生するのを防止することができる。ちなみに、屈曲部１５１の厚さを厚くして剛性を高めることで、振動板の厚さを均一に形成したものに比べて変位特性が劣化してしまうが、例えば、振動板を平板状に形成するのに比べて振動板１５０の変位特性は向上される。また、屈曲部１５１を厚膜部５１とすることで、振動板１５０のその他の領域、すなわち、平坦部１５２、傾斜部１５３及び圧電素子戴置部１５４の厚さを比較的薄くすることもできる。したがって、振動板１５０に屈曲部１５１を設け、屈曲部１５１に厚膜部５１を設けることで、振動板１５０の変位特性を向上して、クラック等の破壊を防止することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、振動板１５０を構成する酸化膜である弾性膜５０に厚膜部５１を形成したため、厚膜部５１を容易に且つ流路形成基板１０や絶縁体膜５５から剥がれ難くなるように形成することができる。すなわち、屈曲部１５１に振動板１５０を構成する材料以外の他の材料を用いて厚膜部を形成することも考えられるが、振動板１５０を構成する材料と同一材料を厚く形成することで、厚膜部５１を容易に形成することができると共に、剥がれ難く形成することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、厚膜部５１を他の領域に向かって厚さが徐々に漸小するようにテーパ状に設けるようにしたため、厚膜部５１と他の領域との境界に応力が集中して、振動板１５０が破壊されるのを防止することができる。すなわち、テーパ形状ではなく、薄い領域から厚さが急激に変化する厚膜部を設けると、厚膜部のみの剛性が向上し、厚膜部と他の領域との境界に応力が集中してしまい、この部分が破壊されてしまう。
【００３７】
なお、本実施形態では、振動板１５０の圧電素子３００の長手方向両側の圧力発生室１２に相対向する領域に設けられた屈曲部も他の領域よりも厚さの厚い厚膜部としているが、圧電素子３００は、その幅方向に撓み変形するため、圧電素子３００の長手方向両側の屈曲部を厚膜部としなくてもよい。
【００３８】
また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００３９】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、絶縁体膜５５及びリード電極９０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、本実施形態では、保護基板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。
【００４０】
また、保護基板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有する圧電素子保持部３２が設けられている。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。
【００４１】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００４２】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。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、貫通孔３３を挿通させた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。
【００４３】
このような保護基板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と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００４４】
また、このような保護基板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。
【００４５】
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と接続したインク導入口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、圧電体層７０及び上電極膜８０を撓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。
【００４６】
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６を参照して説明する。なお、図３〜図６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製造方法を示す圧力発生室の短手方向の断面図である。
【００４７】
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の一方面に凸部２００を形成する。凸部２００は、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０上に所定形状のマスクを形成した後、流路形成基板用ウェハ１１０をマスクを介して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、他の領域を除去して形成することができる。もちろん、凸部２００の形成方法は、特にこれに限定されず、ドライエッチングや研削等により形成してもよい。
【００４８】
この凸部２００は、後の工程で、凸部２００に沿って振動板１５０を形成することで、振動板１５０に屈曲部１５１を形成するためのものである。このため、凸部２００の形状は、所望の振動板１５０の形状となるように形成しておく。
【００４９】
次に、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に弾性膜５０を形成する。具体的には、まず、図３（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる第１の二酸化シリコン膜２０１を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０を熱酸化することにより、第１の二酸化シリコン膜２０１を形成した。なお、第１の二酸化シリコン膜２０１の形成方法は、特にこれに限定されず、例えば、スパッタリング法や蒸着法等を用いるようにしてもよい。このような第１の二酸化シリコン膜２０１は、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に凸部２００が設けられているため、凸部２００に沿って形成される。
【００５０】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１の二酸化シリコン膜２０１を所定形状にパターニングすることにより、厚膜部５１の一部を形成する。本実施形態では、後の工程で、凸部２００の角部に相対向する領域が振動板１５０の屈曲部１５１となるため、この屈曲部１５１となる領域に厚膜部５１を形成する。
【００５１】
次に、図３（ｄ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる第２の二酸化シリコン膜２０２を形成する。このとき、前の工程で厚膜部５１の一部が形成されているため、第２の二酸化シリコン膜２０２を厚さが均一になるように設けることで、屈曲部１５１と厚膜部５１とを有する弾性膜５０を形成することができる。
【００５２】
次いで、図４（ａ）に示すように、弾性膜５０上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。
【００５３】
次に、図４（ｂ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜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。なお、下電極膜６０は、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを積層したものに限定されず、これらを合金化させたものを用いるようにしてもよい。また、下電極膜６０として、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）の何れか一方の単層として用いるようにしてもよく、さらに、これらの材料以外の金属又は金属酸化物等を用いるようにしてもよい。
【００５４】
これにより、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０からなる振動板１５０が形成される。このような振動板１５０は、流路形成基板用ウェハ１１０に設けられた凸部２００に沿って形成されることで、平坦部１５２、傾斜部１５３及び圧電素子戴置部１５４が設けられる。そして、振動板１５０には、平坦部１５２と傾斜部１５３との間に屈曲された第１の屈曲部１５５が形成され、傾斜部１５３と圧電素子戴置部１５４との間に屈曲された第２の屈曲部１５６が設けられる。すなわち、本実施形態では、屈曲部１５１として、第１の屈曲部１５５と第２の屈曲部１５６との２つが設けられる。
【００５５】
次に、図４（ｃ）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１０の全面に形成後、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。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。また、圧電体層７０の形成方法は、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、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。なお、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されず、例えば、ＭＯＤ法やスパッタリング法等を用いるようにしてもよい。また、圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
【００５６】
次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って金（Ａｕ）からなるリード電極９０を形成後、各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００５７】
次に、図５（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を介して接着する。ここで、この保護基板用ウェハ１３０は、保護基板３０が複数一体的に形成されたものであり、保護基板用ウェハ１３０には、リザーバ部３１及び圧電素子保持部３２が予め形成されている。
【００５８】
次いで、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みに薄くする。
【００５９】
次いで、図６（ａ）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６（ｂ）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を形成する。このとき、流路形成基板用ウェハ１１０に設けられた凸部２００が除去されて、振動板１５０は、圧力発生室１２の圧電素子３００側の開口を塞ぐように設けられる。
【００６０】
その後は、流路形成基板用ウェハ１１０表面のマスク膜５２を除去し、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、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩとする。
【００６１】
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２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要部断面図である。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。
【００６２】
図７に示すように、振動板１５０Ａには、圧電素子３００の幅方向両側の圧力発生室１２に相対向する領域に屈曲部１５１Ａが設けられている。具体的には、振動板１５０Ａは、流路形成基板１０の表面に設けられた平坦部１５２と、平坦部１５２から連続して平坦部１５２に対して直角に設けられた傾斜部１５３Ａと、傾斜部１５３Ａに連続して平坦部１５２の面方向と同じ方向に設けられた圧電素子戴置部１５４とを具備し、平坦部１５２と傾斜部１５３Ａとの間に屈曲された第１の屈曲部１５５Ａが設けられ、傾斜部１５３Ａと圧電素子戴置部１５４との間に屈曲された第２の屈曲部１５６Ａが設けられている。すなわち、本実施形態では、屈曲部１５１Ａとして、直角に設けられた第１の屈曲部１５５Ａと直角に設けられた第２の屈曲部１５６Ａとの２つが設けられていることになる。
【００６３】
また、振動板１５０Ａの屈曲部１５１Ａは、他の領域に比べて厚さが厚い厚膜部５１Ａとなっている。本実施形態では、振動板１５０Ａを構成する酸化膜である弾性膜５０の傾斜部１５３Ａと、圧電素子戴置部１５４の傾斜部１５３Ａ側を厚くすることで厚膜部５１Ａを形成するようにした。
【００６４】
このような構成としても、屈曲部１５１Ａの剛性を高めることができるため、振動板１５０Ａの屈曲部１５１Ａに応力が集中して振動板１５０Ａにクラック等の破壊が発生するのを防止することができると共に、厚膜部５１Ａが剥がれるのを防止することができる。
【００６５】
（実施形態３）
図８は、本発明の実施形態３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要部断面図である。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。
【００６６】
図８に示すように、振動板１５０Ｂには、圧電素子３００の幅方向両側の圧力発生室１２に相対向する領域に屈曲部１５１Ｂが設けられている。具体的には、振動板１５０Ｂは、流路形成基板１０の表面に設けられた平坦部１５２と、平坦部１５２から連続すると共に圧力発生室１２に相対向する領域に流路形成基板１０側に向かって傾斜した第１の傾斜部１５７と、第１の傾斜部１５７から連続して第１の傾斜部１５７に対して流路形成基板１０とは反対側に向かって傾斜して設けられた第２の傾斜部１５８と、第２の傾斜部１５８に連続すると共に平坦部１５２と同一方向に設けられた圧電素子戴置部１５４とを具備する。そして、平坦部１５２と第１の傾斜部１５７との間に屈曲された第１の屈曲部１５５Ｂが設けられ、第１の傾斜部１５７と第２の傾斜部１５８との間に屈曲された第２の屈曲部１５６Ｂが設けられ、第１の傾斜部１５８と圧電素子戴置部１５４との間に屈曲された第３の屈曲部１５９が設けられている。すなわち、本実施形態では、屈曲部１５１Ｂとして、第１の屈曲部１５５Ｂと第２の屈曲部１５６Ｂと第３の屈曲部１５９との３つが設けられていることになる。
【００６７】
また、振動板１５０Ｂの屈曲部１５１Ｂは、他の領域に比べて厚さが厚い厚膜部５１Ｂとなっている。本実施形態では、振動板１５０Ｂを構成する酸化膜である弾性膜５０の第１の傾斜部１５７と、第２の傾斜部１５８とを他の領域に比べて厚くすることで厚膜部５１Ｂを形成するようにした。
【００６８】
このような構成としても、屈曲部１５１Ｂの剛性を高めることができるため、振動板１５０Ｂの屈曲部１５１Ｂに応力が集中して振動板１５０Ｂにクラック等の破壊が発生するのを防止することができると共に、厚膜部５１Ｂが剥がれるのを防止することができる。
【００６９】
（他の実施形態）
以上、本発明の各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。例えば、上述した実施形態１では、厚膜部５１〜５１Ｂを弾性膜５０の厚さを厚くすることで形成したが、特にこれに限定されず、例えば、振動板１５０〜１５０Ｂを構成する絶縁体膜５５や下電極膜６０の厚さを厚くして圧膜部を形成するようにしてもよい。もちろん、振動板１５０〜１５０Ｂを構成する２つ以上の膜を厚くして厚膜部を形成するようにしてもよい。
【００７０】
また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０に厚膜部５１の一部を部分的に形成した後、流路形成基板１０の表面に亘って第２の二酸化シリコン膜２０２を形成することで、厚膜部５１が設けられた弾性膜５０を形成するようにしたが、弾性膜５０の製造方法は、特にこれに限定されるものではなく、例えば、流路形成基板１０の表面に亘って比較的厚さの厚い二酸化シリコン膜を形成した後、厚さ方向の一部を除去することで、厚膜部５１が設けられた弾性膜５０を形成するようにしてもよい。また、例えば、流路形成基板１０の厚膜部５１が形成される領域以外をマスク等で覆った状態で、部分的に厚膜部５１の一部を形成し、その後、マスクを除去して流路形成基板１０の全面に亘って二酸化シリコン膜を形成することで、厚膜部５１が設けられた弾性膜５０を形成してもよい。
【００７１】
さらに、上述した実施形態１〜３では、振動板１５０〜１５０Ｂを振動させる駆動部として、薄膜型（撓み振動型）の圧電素子３００（圧電体能動部３２０）を例示したが、振動板１５０〜１５０Ｂを振動させる駆動部としては、特にこれに限定されるものではない。駆動部の他の例としては、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圧電素子（圧電体能動部）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圧電素子や、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振動させるいわゆる静電式アクチュエータが挙げられる。
【００７２】
なお、このようなインクジェット式記録ヘッドＩ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IIに搭載される。図９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９に示すように、インクジェット式記録ヘッドＩ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。
【００７３】
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。
【００７４】
なお、上述した実施形態１〜３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（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】
【００７５】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態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】本発明の実施形態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】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図８】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る記録装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７６】
Ｉ  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  II  インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、  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、  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、  ３３  貫通孔、  ４０  コンプライアンス基板、  ５０  弾性膜、  ５１、５１Ａ、５１Ｂ  厚膜部、  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、  １２０  駆動回路、  １２１  接続配線、  １５０、１５０Ａ、１５０Ｂ  振動板、  １５１、１５１Ａ、１５１Ｂ  屈曲部、  ３００  圧電素子、  ３２０  圧電体能動部
【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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【図８】
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【図９】
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