(57)【要約】【課題】振動板の剛性を向上して耐久性を向上すると共に信頼性を向上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】ノズル開口２１に各々連通する複数の圧力発生室１２と、圧力発生室１２の間の壁部１１の両側の振動板側に設けられた切欠部１６とを具備する流路形成基板１０と、流路形成基板１０の他方面側の表面から切欠部１６の内壁上に亘って連続して設けられて、圧力発生室１２と切欠部１６とを区画する振動板と、振動板を振動させる駆動部３２０とを具備し、圧力発生室１２の短手方向の内壁を切欠部１６の内壁Ａよりも内側で、且つ切欠部１６の内壁上に設けられた振動板の表面Ｂよりも外側となる位置で設ける。【選択図】      図２
2009029019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に各々連通する複数の圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させる駆動部とを具備し、
前記複数の圧力発生室の間の壁部には、前記振動板側で当該壁部の幅方向両側に切欠部が設けられていると共に、前記振動板が、前記流路形成基板の前記振動板側の表面から前記切欠部の内壁上に亘って連続して設けられて、当該振動板が前記圧力発生室と前記切欠部とを区画しており、
前記圧力発生室の短手方向の内壁が、前記切欠部の内壁よりも内側で、且つ前記切欠部の前記内壁上に設けられた前記振動板の表面よりも外側となる位置で設けられていると共に、前記駆動部が前記圧力発生室に相対向する領域に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】
液体を噴射するノズル開口に各々連通する複数の圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させる駆動部とを具備し、
前記流路形成基板の前記振動板側は、前記複数の圧力発生室の間の壁部と、前記壁部から前記振動板側へ凸状に突き出している凸壁部とを備え、
前記振動板は、前記圧力発生室の一方の壁となる天井部と、前記凸壁部に沿った凸形状である凸板部とを備え、前記壁部の外壁の位置が、前記凸板部の側壁の厚さ方向における内側であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記振動板が、前記流路形成基板側に設けられた弾性膜と、該弾性膜上に設けられた絶縁体膜とを含む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】
前記流路形成基板が、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板からなると共に、前記圧力発生室及び前記切欠部の側面が表面に対して垂直な（１１１）面で形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】
前記振動板の前記流路形成基板側の最下層が、前記流路形成基板をエッチングするエッチング液に対して耐性を有するものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５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、流路形成基板の剛性を向上してクロストークの発生を防止すると共に、解像度を向上させるインクジェット式記録ヘッドとして、流路形成基板に、一方面側に開口する圧力発生室と、他方面側に圧力発生室に相対向する領域に設けられた切欠部とを設け、この流路形成基板の溝内に振動板を設けるように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】特開平１０−１８１０１０号公報（第７〜９頁、第３〜９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のような構成では、圧電素子を撓み変形させた際に、振動板の屈曲された領域、特に、振動板の切欠部を画成する隔壁の角部に相対向する領域に応力が集中して、振動板に亀裂が生じてしまうという問題や剥離が生じてしまうという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１の構成のインクジェット式記録ヘッドを形成する際には、流路形成基板の一方面に切欠部を形成してから流路形成基板に振動板及び圧電素子を形成し、その後、流路形成基板の他方面側から異方性エッチングすることにより圧力発生室を形成するが、このとき、圧力発生室が、流路形成基板の結晶ずれや異方性エッチングの誤差等によって切欠部よりも幅広に形成されてしまう虞があり、これにより振動板の屈曲した部分が宙に浮いた状態となって、振動板の屈曲した部分の剛性が低下し、亀裂等の破壊が生じてしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献１には、圧力発生室の幅を切欠部の幅よりも幅狭に設けたものが開示されているものの、特許文献１では、切欠部の内壁上に設けられた振動板上にも圧電素子（能動部）が形成されているため、振動板の屈曲した部分に応力が集中し易く破壊が生じ易いという問題がある。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑み、振動板の剛性を向上して耐久性を向上すると共に信頼性を向上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】
【００１２】
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各々連通する複数の圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させる駆動部とを具備し、前記複数の圧力発生室の間の壁部には、前記振動板側で当該壁部の幅方向両側に切欠部が設けられていると共に、前記振動板が、前記流路形成基板の前記振動板側の表面から前記切欠部の内壁上に亘って連続して設けられて、当該振動板が前記圧力発生室と前記切欠部とを区画しており、前記圧力発生室の短手方向の内壁が、前記切欠部の内壁よりも内側で、且つ前記切欠部の前記内壁上に設けられた前記振動板の表面よりも外側となる位置で設けられていると共に、前記駆動部が前記圧力発生室に相対向する領域に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。
【００１３】
また、言い換えると、本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に各々連通する複数の圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板に振動板を介して設けられて当該振動板を振動させる駆動部とを具備し、前記流路形成基板の前記振動板側は、前記複数の圧力発生室の間の壁部と、前記壁部から前記振動板側へ凸状に突き出している凸壁部とを備え、前記振動板は、前記圧力発生室の一方の壁となる天井部と、前記凸壁部に沿った凸形状である凸板部とを備え、前記壁部の外壁の位置が、前記凸板部の側壁の厚さ方向における内側であ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、流路形成基板の厚さを厚くすることができ、流路形成基板の剛性、特に圧力発生室の幅方向を画成する隔壁の剛性を向上して、クロストークを防止して高解像度とすることができる。また、圧力発生室の内壁を規定することで、切欠部と圧力発生室との間に段差部を形成し、振動板をこの段差部に沿って屈曲させて設けることができるため、圧電素子の変位によって振動板が変位した際に、振動板の屈曲された領域に応力集中が発生するのを低減して、振動板に亀裂や剥離などが生じるのを防止することができる。さらに、振動板を段差部に沿って屈曲して設けることにより、切欠部内に設けられた振動板を流路形成基板の厚さ方向及び表面の面方向に密着させることができる。これにより振動板の流路形成基板へのアンカー効果が向上されて、圧電素子を変位させた際に振動板が流路形成基板から剥離するのを確実に防止することができる。
【００１４】
ここで、前記振動板が、前記流路形成基板側に設けられた弾性膜と、該弾性膜上に設けられた絶縁体膜とを含むことが好ましい。これによれば、振動板を所定の構成としても、振動板の破壊を防止することができる。
【００１５】
また、前記流路形成基板が、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板からなると共に、前記圧力発生室及び前記切欠部の側面が表面に対して垂直な（１１１）面で形成されていることが好ましい。これによれば、高精度で高密度な圧力発生室及び切欠部を形成することができる。
【００１６】
また、前記振動板の前記流路形成基板側の最下層が、前記流路形成基板をエッチングするエッチング液に対して耐性を有するものであることが好ましい。これによれば、流路形成基板を異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより圧力発生室を容易に且つ高精度に形成することができる。
【００１７】
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、高解像度で且つ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】
【００１８】
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、インクジェット式記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【００１９】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板からなる。
【００２０】
この流路形成基板１０には、一方面側に開口するように複数の壁部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）に複数並設されている。また、流路形成基板１０の複数の圧力発生室１２の間の壁部１１には、詳しくは後述する振動板側で当該隔壁１１の両側に切欠部１６が設けられている。すなわち、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する一方面とは反対の他方面には、圧力発生室１２に相対向する領域に設けられて圧力発生室１２と連通し、且つ当該流路形成基板１０の他方面側に開口する切欠部１６が設けられている。
【００２１】
また、図２に示すように、圧力発生室１２は、その短手方向の内壁が、切欠部１６の内壁Ａよりも内側で、且つ切欠部１６の内壁Ａ上に設けられた詳しくは後述する振動板の表面Ｂよりも外側となる位置に配置されている。すなわち、圧力発生室１２は、その短手方向の幅が、切欠部１６の幅よりも幅狭となるように設けられ、圧力発生室１２と切欠部１６との間には、段差部１７が設けられている。なお、圧力発生室１２の幅については、詳しくは後述する。
【００２２】
言い換えると、流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２の間の壁部１１ａと、壁部１１ａから詳しくは後述する振動板側に凸状に突き出している凸壁部１１ｂとが設けられており、壁部１１ａと凸壁部１１ｂとからなる壁部１１によって、圧力発生室１２及び切欠部１６の幅方向（短手方向）両側が画成されている。
【００２３】
さらに、流路形成基板１０の切欠部１６が設けられた他方面側には、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。この弾性膜５０が、本実施形態では、振動板の最下層を構成している。
【００２４】
このような弾性膜５０は、流路形成基板１０の表面から切欠部１６の内壁上に亘って連続して設けられ、切欠部１６と圧力発生室１２とを区画している。すなわち、弾性膜５０は、流路形成基板１０の他方面側の表面から切欠部１６の内壁上に亘って設けられ、さらに切欠部１６の内壁上から段差部１７に沿って屈曲して設けられている。
【００２５】
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とが壁部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。
【００２６】
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。
【００２７】
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とが複数の壁部１１により区画されて設けられている。
【００２８】
このような圧力発生室１２、切欠部１６、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５は、流路形成基板１０を異方性エッチングすることによって形成することができる。
【００２９】
ここで、流路形成基板１０に圧力発生室１２、切欠部１６等を形成する異方性エッチングは、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。本実施形態では、流路形成基板１０が面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなるため、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７０．５度の角度をなし且つ上記（１１０）面に垂直な第２の（１１１）面とが出現する。かかる異方性エッチングにより二つの平行する面である第１の（１１１）面と二つの平行する面である第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２、切欠部１６等を高密度に配列することができる。
【００３０】
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。
【００３１】
一方、このような流路形成基板１０の切欠部１６側には、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。
【００３２】
本実施形態では、下電極膜６０を複数の圧電素子３００に亘って設けることで、下電極膜６０を複数の圧電素子３００の共通電極とし、圧電体層７０及び上電極膜８０を各圧電素子３００毎に設けることで上電極膜８０を各圧電素子３００の個別電極としている。なお、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。
【００３３】
また、図２に示すように、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、すなわち、切欠部１６内に設けることで、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、すなわち、切欠部１６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に相対向する領域である切欠部１６内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設けられている。
【００３４】
なお、本実施形態では、圧電体層７０及び上電極膜８０が、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。
【００３５】
ここで、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。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、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。
【００３６】
そして、流路形成基板１０の圧力発生室１２は、その短手方向の内壁が、切欠部１６の内壁Ａよりも内側で、且つ切欠部１６の内壁上に設けられた振動板の表面、すなわち、下電極膜６０の表面Ｂよりも外側となる位置に配置されている。すなわち、圧力発生室１２は、切欠部１６の短手方向の幅よりも幅狭で、且つ切欠部１６の内壁上に設けられた振動板の間の幅よりも幅広となるように設けられている。
【００３７】
このように圧力発生室１２の内壁を規定することで、切欠部１６と圧力発生室１２との間には段差部１７が設けられ、振動板はこの段差部１７に沿って屈曲されて設けられていることになる。言い換えると、振動板は、圧力発生室１２の一方の壁となる天井部１５０と、凸壁部１１ｂに沿った凸状である凸板部１５１とを備え、壁部１１ａの外壁の位置が、凸板部１５１の側壁の厚さ方向における内側（図２のＡ−Ｂの範囲）となっている。
【００３８】
これにより、圧電素子３００の変位によって振動板が変位した際に、振動板の屈曲された領域に応力集中が発生するのを防止して、振動板の破壊を防止することができる。すなわち、例えば、圧力発生室１２を切欠部とを同一の幅で形成すると、振動板の屈曲された領域、特に壁部１１の角部に相対向する領域に応力集中が生じ、振動板が破壊されてしまう。本実施形態では、上述のように圧力発生室１２と切欠部１６との間に段差部１７を設け、この段差部１７によって、振動板を補強することができるため、振動板の屈曲された領域に応力が集中するのを防止して、振動板の圧力発生室１２に相対向する領域のみを選択的に振動させて、振動板の破壊を防止することができる。
【００３９】
また、振動板は段差部１７に沿って設けられているため、切欠部１６内に設けられた振動板は、流路形成基板１０に流路形成基板１０の厚さ方向及び表面の面方向に密着されていることになる。したがって、振動板の流路形成基板１０へのアンカー効果が向上されて、圧電素子３００を変位させた際に振動板が流路形成基板１０から剥離するのを確実に防止することができる。
【００４０】
さらに、流路形成基板１０に圧力発生室１２と切欠部１６とを設けることで、流路形成基板１０の剛性、特に壁部１１の剛性を向上して、クロストークを防止して高解像度とすることができる。
【００４１】
なお、圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜である。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）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。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。
【００４２】
さらに、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。
【００４３】
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、弾性膜５０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。
【００４４】
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。
【００４５】
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と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００４６】
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。
【００４７】
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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、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。
【００５０】
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５を参照して説明する。なお、図３〜図５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。まず、図３（ａ）に示すように、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコンウェハからなる流路形成基板用ウェハ１１０の一方面に切欠部１６を形成する。切欠部１６は、流路形成基板用ウェハ１１０上に開口部を有するマスク（図示なし）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）することにより形成することができる。
【００５１】
このように形成された切欠部１６は、その内壁が流路形成基板用ウェハ１１０の（１１０）面に対して垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と７０．５度の角度をなし且つ上記（１１０）面に垂直な第２の（１１１）面とで形成される。
【００５２】
なお、この工程により、上述した凸壁部１１ｂが形成される。
【００５３】
次に、図３（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなるシリコン酸化膜５１を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０を加熱することにより、熱酸化により二酸化シリコン膜５１（弾性膜５０）を形成した。
【００５４】
次いで、図３（ｃ）に示すように、弾性膜５０（シリコン酸化膜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。
【００５５】
次いで、図３（ｄ）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。
【００５６】
次に、図４（ａ）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の一方面に形成後、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。
【００５７】
また、本実施形態では、圧電素子３００の実質的な駆動部である圧電体能動部３２０が、圧力発生室１２に相対向する領域となるように圧電素子３００をパターニングして形成している。
【００５８】
次に、特に図示しないが、リード電極９０を形成する。リード電極９０は、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０の一方面に亘って金（Ａｕ）からなるリード電極９０を形成した後、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ことで形成される。
【００５９】
次に、図４（ｂ）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を介して接合する。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。
【００６０】
次いで、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の他方面側に設けられたシリコン酸化膜５１をパターニングして、開口部５２を形成する。開口部５２は、圧力発生室１２が形成される領域に形成する。このため、開口部５２の幅方向の開口縁部は、切欠部１６の壁面Ａよりも内側で、且つ切欠部１６上に形成された振動板である下電極膜６０の表面Ｂよりも外側となる位置に形成する。なお、特に図示していないが、開口部５２は、圧力発生室１２以外の連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５が形成される領域にも開口するように形成されている。
【００６１】
そして、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をシリコン酸化膜５１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及び連通路１５等を形成する。
【００６２】
このとき、圧力発生室１２の短手方向の幅は、シリコン酸化膜５１の開口部５２の開口幅によって規定されて形成される。したがって、圧力発生室１２は、その短手方向の幅が、切欠部１６の壁面Ａよりも内側で、且つ切欠部１６上に形成された振動板である下電極膜６０の表面Ｂよりも外側となる位置に形成される。
【００６３】
これにより、圧力発生室１２が切欠部１６よりも幅広に形成されて、振動板が流路形成基板用ウェハ１１０から浮いた位置で屈曲するのを防止することができる。すなわち、例えば、圧力発生室１２の幅を切欠部１６と同一位置となるように形成しようとしても、流路形成基板用ウェハ１１０の結晶方位のずれ（結晶基板のオリエンテーションフラットで規定される結晶方位と実際の結晶方位のずれ）や開口部５２の位置ずれ、さらにオーバーエッチング等によって圧力発生室１２が切欠部１６よりも幅広に形成されてしまう。これに対して、開口部５２を予め切欠部１６の幅よりも幅狭に形成しておくことで、上記位置ずれやオーバーエッチング等が発生しても、圧力発生室１２を切欠部１６よりも幅狭に形成することができる。したがって、圧電素子３００を駆動させた際に振動板の屈曲された領域、特に壁部１１の角部に相対向して圧電素子３００側に凸状の屈曲した領域に応力が集中するのを減少させて、振動板の破壊を防止することができる。ちなみに、壁部１１の角部に相対向する領域は、成膜方向に向かって凸状になっているため、成膜の付き回りが悪く、他の領域に比べて薄く形成されたとしても、圧力発生室１２及び切欠部１６を上記構造とすることで、薄く形成された振動板の屈曲した領域の破壊を防止することができる。
【００６４】
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。
【００６５】
（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、保護基板３０に圧電素子保持部３２を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、切欠部１６が圧電素子３００の厚さよりも深く、且つ圧電素子３００の変位が確保される程度の深さを有する場合には、保護基板３０に圧電素子保持部３２を設けないようにしてもよい。これにより、保護基板３０の製造コストを減少させることができる。
【００６６】
さらに、上述した実施形態１では、振動板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。
【００６７】
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６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６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。
【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上を搬送されるようになっている。
【００６９】
なお、上述した実施形態１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】
【００７０】
【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拡大断面図である。
【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】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。
【符号の説明】
【００７１】
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、  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  切欠部、  １７  段差部、  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、  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、  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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