(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するノズルに対応して設けられており、内部にインクが充填される複数の圧力室が形成されてなる本体部と、
振動可能な材料により形成されており、前記圧力室の一の壁面を構成する振動板と、
前記圧力室と対応する前記振動板上に配設されており、前記振動板を変形することにより前記圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させるインク吐出エネルギー発生部とを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
薄膜形成技術を用いて、基板上に、前記インク吐出エネルギー発生部を構成する個別電極層及びエネルギー発生層を形成し、さらにその上に振動板を形成するとともに、
前記基板の少なくとも前記インク吐出エネルギー発生部の変形領域に対応する領域を除去することにより形成された、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させるための開口部を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
基板上に薄膜形成技術を用いて個別電極層、エネルギー発生層、振動板を順次形成することによりインク吐出エネルギー発生部を形成するエネルギー発生部形成工程と、
前記基板の少なくとも前記インク吐出エネルギー発生部の変形領域に対応する領域を除去して開口部を形成することにより、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させる除去工程と、
予めインクを吐出するための圧力室が形成されてなる本体部材を前記振動板に接合する接合工程と、
前記圧力室と対応する位置にインクを吐出するノズル孔が形成されると共に、前記本体部材にノズル板を配設するノズル板配設工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記接合工程は、
前記エネルギー発生部形成工程と前記除去工程との間に実施され、前記振動板上に、予めインクを吐出するための第１の圧力室半体が形成されてなる第１の本体部材半体を接合する第１の接合工程と、
前記除去工程の終了後、予めインクを吐出するための第２の圧力室半体が形成されてなる第２の本体部材半体を前記第１の本体部材半体に接合する第２の接合工程とよりなることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生部形成工程は、
前記個別電極層を形成した後で、かつ前記エネルギー発生層を形成する前に、前記インク吐出エネルギー発生部の形成位置で前記個別電極層を分割し、個別電極を形成する分割工程を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項２または３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生部形成工程は、
前記除去工程を終了した後に、前記開口部に露出した前記個別電極層と前記エネルギー発生層とを前記インク吐出エネルギー発生部の形成位置において共に分割し、個別電極を形成する分割工程を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項２または３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生部形成工程は、
前記除去工程を終了した後に、前記開口部に露出した前記個別電極層のみを前記インク吐出エネルギー発生部の形成位置において分割し、個別電極を形成する分割工程を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生部形成工程で、
複数の前記圧力室にまたがるよう前記インク吐出エネルギー発生部を形成することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
基板上に薄膜形成技術を用いてインク吐出エネルギー発生部となるエネルギー発生層及び振動板を順次形成するエネルギー発生部形成工程と、
前記基板の少なくとも前記インク吐出エネルギー発生部の変形領域に対応する領域を除去して開口部を形成することにより、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させる除去工程と、
該除去工程の終了後、前記開口部を介して前記インク吐出エネルギー発生部と対応する位置に個別電極を形成する個別電極形成工程と、
予めインクを吐出するための圧力室が形成されてなる本体部材を前記振動板に接合する接合工程とを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項４乃至７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記分割工程で前記分割処理を行う分割位置を、隣り合う前記圧力室の間位置に設定したことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
基板上に薄膜形成技術を用いて個別電極層を形成する個別電極形成工程と、少なくとも前記個別電極層上に個別エネルギー発生層を形成する個別エネルギー発生層形成工程と、前記個別エネルギー発生層形成工程で形成された前記個別エネルギー発生層間の空隙部分に充填材を配設する充填工程と、前記充填工程終了後に、前記個別エネルギー発生層及び前記充填材の上部に振動板を形成する振動層形成工程とを実施することによりインク吐出エネルギー発生部を形成するエネルギー発生部形成工程と、
前記基板の少なくとも前記インク吐出エネルギー発生部の変形領域に対応する領域を除去して開口部を形成することにより、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させる除去工程と、
予めインクを吐出するための圧力室が形成されてなる本体部材を前記振動板に接合する接合工程とを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記充填材として、前記基板と同一材料を用いたことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記充填材として、ヤング率が前記エネルギー発生層の材料よりも小さく、９０ＧＰａ以下であるものを用いたことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記充填材として、弾性及び耐インク性のある材料を用いたことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記接合工程を実施した後に、前記除去工程を実施することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
請求項２乃至１４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記ノズル板配設工程を前記接合工程の前に実施することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
請求項２乃至１４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記ノズル板配設工程を前記接合工程の後に実施することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
請求項２乃至１６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
更に、前記除去工程を実施した後に、前記基板に形成した開口部に熱伝達性の高い材料を配設する放熱部形成工程を実施することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
圧力室と圧電体からなり、電気信号により前記圧電体を変形させて、前記圧力室内部のインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記圧電体を基板上に薄膜形成技術を用いて成長させる成長工程と、
前記圧電体の変形する部分の周囲の基板を残し、前記圧電体の変形する部分の基板を除去し、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させるための開口部を形成する除去工程とにより形成された圧電体を用いたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項１９】
圧力室と圧電体からなり、電気信号により前記圧電体を変形させて、前記圧力室内部のインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドを用いたプリンタ装置において、
前記圧電体を基板上に薄膜形成技術を用いて成長させる成長工程と、
前記圧電体の変形する部分の周囲の基板を残し、前記圧電体の変形する部分の基板を除去し、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させるための開口部を形成する除去工程とにより形成された圧電体を用いたインクジェット記録ヘッドを有することを特徴とするプリンタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録ヘッド及びその製造方法及びプリンタ装置に係り、特に圧力室の一壁部として設けられた振動板をインク吐出エネルギー発生部を用いて振動させることによりインクを吐出させるインクジェット記録ヘッド及びその製造方法及びプリンタ装置に関する。
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの外部出力装置として、プリンタ装置が汎用されている。このプリンタ装置は、ワイヤ駆動方式のものと、インクジェット方式のものが一般的である。
インクジェット方式のプリンタ装置に用いるインクジェット記録ヘッドは、ワイヤを磁気駆動してインクリボン及び用紙を介してプラテンに押圧することで印字を行うヘッドに比べ、騒音が発生せずオフィス内での使用に適しているとして注目されている。
【０００３】
【従来の技術】
従来のインクジェット記録ヘッドは、ノズル、インク室、インク供給系、インクタンク、トランスジューサを備え、トランスジューサで発生した変位・圧力をインク室に伝達することによってノズルからインク粒子を噴射させ、紙等の記録媒体上に文字や画像を記録する。
【０００４】
一般に良く知られている方式は、トランスジューサとしてインク室の外壁に片面全体が接着された薄板状の圧電素子を用いる。この圧電素子にパルス状の電圧を加え、圧電素子とインク室外壁からなる複合板を撓ませ、撓みによって生じた変位・圧力をインク室の外壁を介してインク室内に伝達するものである。
図１は、インクジェット記録ヘッド２を設けたプリンタ装置（インクジェット記録装置）の側面図である。図中、１は記録媒体であり、プリンタ装置によって印字等の処理が施される。２はインクジェット記録ヘッドであり記録媒体１にインクを噴射する。３はインクタンクであり、インクジェット記録ヘッド２にインクを供給する。４はキャリッジであり、インクジェット記録ヘッド２とインクタンク３を搭載している。
【０００５】
５は送りローラ、６はピンチローラであり、記録媒体１を挟持してインクジェット記録ヘッド２へと搬送する。７は排出ローラ、８はピンチローラであり、記録媒体１を挟持して排出方向へと搬送する。９はスタッカであり、排出された記録媒体１を収納する。１０はプラテンであり、記録媒体１を押さえる。
インクジェット記録ヘッド２は、電圧を印加して圧電素子を伸縮させることにより生じた圧力によってインクを噴射し、これにより記録媒体１に印字等の処理を行なう構成とされている。
【０００６】
このインクジェット記録ヘッド２の斜視断面図を図２に示す。同図に示すように、インクジェット記録ヘッド２は、複数の圧電体１１と、この圧電体１１上に形成した個別電極１２と、ノズル１７が設けられたノズル板１３と、振動板１５と、各ノズル１７に対応して形成されたインク室１４（圧力室）を有する金属または樹脂からなる本体部１６等にから構成されている。
【０００７】
ノズル１３および振動板１５はインク室１４に対し対向するよう配設されており、また本体部１６のインク室１４の周辺と振動板１５とは強固に固定されている。また、圧電体１１に電圧印加され駆動することにより、振動板１５は図中点線にて示す様に変形する構成となっている。また、個々の圧電体１１への電圧印加は、印字装置本体（図示せず）からの電気信号に基づき行なわれる構成となっている。
【０００８】
上記した従来構成のインクジェット記録ヘッド２では、圧電体１１を振動板１５上に形成するのに、板状の圧電体１１を振動板１５のインク室形成位置と対応する位置に貼り付けるか、又は、予め振動板１５の上面全面に圧電体部材を形成しておき、その後にインク室形成位置と対応する位置を除き圧電体部材を除去することにより、圧電体１１を形成することが行なわれていた。
【０００９】
尚、図２に示す例では、振動板１５を変位させる手段として圧電体１１を用いたが、圧電体１１に代えて発熱体を用いたインクジェット記録ヘッドも提供されている。この発熱体を用いたインクジェット記録ヘッドは、発熱体を加熱させることにより発生する熱膨張により振動板１５を変位させ、これによりインクを吐出させる構成とされている。以下、上記した圧電体１１及び発熱体を含め、振動板１５を変位させるエネルギーを発生させるものをインク吐出エネルギー発生部というものとする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年ではパーソナルコンピュータの低消費電力化が要望されており、これに伴い周辺機器であるプリンタ装置においても低消費電力化（半導体駆動電圧化：〜２０Ｖ）が要求されるようになってきている。また、一方においてプリンタ装置には高い解像度が要求されており、これに伴いインクジェット記録ヘッド２の微細化が急速に進められている。
【００１１】
具体的には、これらの要求を実現化するためには次の事項が必要となる。即ち、インク吐出エネルギー発生部に圧電体を用いる場合には、
ａ）圧電体の薄膜化（内部印加電界は同じ）
ｂ）振動板の薄膜化（圧電体の微小変位伝達）
ｃ）圧電体と振動板の密着安定性（圧電体の変形ロス低減）
ｄ）振動板の平坦性向上（振動板の曲がり易さ）
ｅ）圧電体および振動板の微細加工
が必要となる。
【００１２】
また、インク吐出エネルギー発生部に発熱体を用いる場合には、
ｆ）発熱体までの配線の微細化
ｇ）放熱時間の短縮化
ｈ）発熱素子保護膜の薄膜化
等が必要となる。
【００１３】
しかるに、図２を用いて説明した従来のインクジェット記録ヘッド２では、以下に示す問題がある。即ち、圧電体を振動板に張り付ける構成では、
▲１▼圧電体を振動板に張り付ける際、薄い圧電体は壊れ易い。
▲２▼圧電体を振動板に張り付ける構成では、接着剤層の厚さが不均一となり振動板を平坦とすることが困難で、よって駆動させた際に適正に変形しない場合が生じる。
【００１４】
▲３▼圧電体に電圧印加した際、接着剤が圧電体の変位を吸収してしまう。
▲４▼圧電体を振動板に張り付ける構成では、微細化に対応できない。
という問題点がある。
また、振動板全面に配設された圧電体部材を機械加工で分割する構成では、上記した▲１▼〜▲４▼の問題点が同様に発生する。更に、機械加工では加工時間が長く要し、製造効率が悪いという問題点もある。
【００１５】
更に、インク吐出エネルギー発生部に発熱体を用いた場合には、発熱体を形成した基板が必ずしも放熱特性に優れているとは限らないという問題点がある。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高信頼性を維持しつつ消費電力の低減を図りうるインクジェット記録ヘッド及びその製造方法及びプリンタ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。請求項１の発明は、インクを吐出するノズルに対応して設けられており、内部にインクが充填される複数の圧力室が形成されてなる本体部と、振動可能な材料により形成されており、前記圧力室の一の壁面を構成する振動板と、前記圧力室と対応する前記振動板上に配設されており、前記振動板を変形することにより前記圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させるインク吐出エネルギー発生部とを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、薄膜形成技術を用いて、基板上に、前記インク吐出エネルギー発生部を構成する個別電極層及びエネルギー発生層を形成し、さらにその上に振動板を形成するとともに、前記基板の少なくとも前記インク吐出エネルギー発生部の変形領域に対応する領域を除去することにより形成された、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させるための開口部を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項２記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法は、基板上に薄膜形成技術を用いて個別電極層、エネルギー発生層、振動板を順次形成することによりインク吐出エネルギー発生部を形成するエネルギー発生部形成工程と、前記基板の少なくとも前記インク吐出エネルギー発生部の変形領域に対応する領域を除去して開口部を形成することにより、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させる除去工程と、予めインクを吐出するための圧力室が形成されてなる本体部材を前記振動板に接合する接合工程と、前記圧力室と対応する位置にインクを吐出するノズル孔が形成されると共に、前記本体部材にノズル板を配設するノズル板配設工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項３記載の発明は、前記請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記接合工程は、前記エネルギー発生部形成工程と前記除去工程との間に実施され、前記振動板上に、予めインクを吐出するための第１の圧力室半体が形成されてなる第１の本体部材半体を接合する第１の接合工程と、前記除去工程の終了後、予めインクを吐出するための第２の圧力室半体が形成されてなる第２の本体部材半体を前記第１の本体部材半体に接合する第２の接合工程とよりなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項４記載の発明は、前記請求項２または請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記エネルギー発生部形成工程は、前記個別電極層を形成した後で、かつ前記エネルギー発生層を形成する前に、前記インク吐出エネルギー発生部の形成位置で前記個別電極層を分割し、個別電極を形成する分割工程を有することを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項５記載の発明は、前記請求項２または３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記エネルギー発生部形成工程は、前記除去工程を終了した後に、前記開口部に露出した前記個別電極層と前記エネルギー発生層とを前記インク吐出エネルギー発生部の形成位置において共に分割し、個別電極を形成する分割工程を有することを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項６記載の発明は、前記請求項２または３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記エネルギー発生部形成工程は、前記除去工程を終了した後に、前記開口部に露出した前記個別電極層のみを前記インク吐出エネルギー発生部の形成位置において分割し、個別電極を形成する分割工程を有することを特徴とするものである。
【００２２】
また、請求項７記載の発明は、前記請求項６記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記エネルギー発生部形成工程で、複数の前記圧力室にまたがるよう前記インク吐出エネルギー発生部を形成することを特徴とするものである。また、請求項８記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法は、基板上に薄膜形成技術を用いてインク吐出エネルギー発生部となるエネルギー発生層及び振動板を順次形成するエネルギー発生部形成工程と、前記基板の少なくとも前記インク吐出エネルギー発生部の変形領域に対応する領域を除去して開口部を形成することにより、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させる除去工程と、該除去工程の終了後、前記開口部を介して前記インク吐出エネルギー発生部と対応する位置に個別電極を形成する個別電極形成工程と、予めインクを吐出するための圧力室が形成されてなる本体部材を前記振動板に接合する接合工程とを有することを特徴とするものである。
【００２３】
また、請求項９記載の発明は、前記請求項４乃至７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記分割工程で前記分割処理を行う分割位置を、隣り合う前記圧力室の間位置に設定したことを特徴とするものである。
【００２４】
また、請求項１０記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法は、基板上に薄膜形成技術を用いて個別電極層を形成する個別電極形成工程と、少なくとも前記個別電極層上に個別エネルギー発生層を形成する個別エネルギー発生層形成工程と、前記個別エネルギー発生層形成工程で形成された前記個別エネルギー発生層間の空隙部分に充填材を配設する充填工程と、前記充填工程終了後に、前記個別エネルギー発生層及び前記充填材の上部に振動板を形成する振動層形成工程とを実施することによりインク吐出エネルギー発生部を形成するエネルギー発生部形成工程と、前記基板の少なくとも前記インク吐出エネルギー発生部の変形領域に対応する領域を除去して開口部を形成することにより、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させる除去工程と、予めインクを吐出するための圧力室が形成されてなる本体部材を前記振動板に接合する接合工程とを有することを特徴とするものである。
【００２５】
また、請求項１１記載の発明は、前記請求項１０記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記充填材として、前記基板と同一材料を用いたことを特徴とするものである。また、請求項１２記載の発明は、前記請求項１０記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記充填材として、ヤング率が前記エネルギー発生層の材料よりも小さく、９０ＧＰａ以下であるものを用いたことを特徴とするものである。
【００２６】
また、請求項１３記載の発明は、前記請求項１０乃至１２のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記充填材として、弾性及び耐インク性のある材料を用いたことを特徴とするものである。
【００２７】
また、請求項１４記載の発明は、前記請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記接合工程を実施した後に、前記除去工程を実施することを特徴とするものである。また、請求項１５記載の発明は、前記請求項２乃至１４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記ノズル板配設工程を前記接合工程の前に実施することを特徴とするものである。
【００２８】
また、請求項１６記載の発明は、前記請求項２乃至１４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記ノズル板配設工程を前記接合工程の後に実施することを特徴とするものである。
【００２９】
また、請求項１７記載の発明は、前記請求項２乃至１６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法において、更に、前記除去工程を実施した後に、前記基板に形成した開口部に熱伝達性の高い材料を配設する放熱部形成工程を実施することを特徴とするものである。
【００３０】
また、請求項１８記載の発明は、圧力室と圧電体からなり、電気信号により前記圧電体を変形させて、前記圧力室内部のインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧電体を基板上に薄膜形成技術を用いて成長させる成長工程と、前記圧電体の変形する部分の周囲の基板を残し、前記圧電体の変形する部分の基板を除去し、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させるための開口部を形成する除去工程とにより形成された圧電体を用いたことを特徴とするものである。
【００３１】
また、請求項１９記載の発明は、圧力室と圧電体からなり、電気信号により前記圧電体を変形させて、前記圧力室内部のインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドを用いたプリンタ装置において、前記圧電体を基板上に薄膜形成技術を用いて成長させる成長工程と、前記圧電体の変形する部分の周囲の基板を残し、前記圧電体の変形する部分の基板を除去し、前記基板から前記インク吐出エネルギー発生部を露出させるための開口部を形成する除去工程とにより形成された圧電体を用いたインクジェット記録ヘッドを有することを特徴とするものである。
【００３２】
上記した各手段は、次のように作用する。請求項１記載の発明によれば、振動板及びインク吐出エネルギー発生部の内、少なくともインク吐出エネルギー発生部を薄膜形成技術を用いて形成したことにより、薄くかつ微細化されたインク吐出エネルギー発生部を高精度にかつ高信頼性をもって形成することができる。よって、低消費電力化を図ることができると共に、高解像度の印刷を可能とすることができる。
【００３３】
また、請求項２及び請求項１８記載の発明によれば、エネルギー発生部形成工程において、基板上に薄膜形成技術を用いて個別電極層、エネルギー発生層、振動板を順次形成しインク吐出エネルギー発生部を形成するため、薄いインク吐出エネルギー発生部を高精度にかつ高信頼性をもって形成することができる。
【００３４】
また、各層間には接着材等の他の接合部材は介在しないため、高い平坦性を有したインク吐出エネルギー発生部を形成することが可能となり、従来のように接着材が圧電体の変位を吸収するようなこともない。よって、低消費電力化及び印刷の高解像度化を図りうるインクジェット記録ヘッドを実現することができる。また、除去工程において、基板の所定領域を除去して開口部を形成し基板からインク吐出エネルギー発生部を露出させるため、この露出部分以外は基板に保護された状態を維持される。よって、インク吐出エネルギー発生部が薄型化されても、この保護を確実に行なうことができる。
【００３５】
続いて接合工程及びノズル板配設工程実施することにより、上記のインク吐出エネルギー発生部は、圧力室が形成された本体部に接合される。よって、圧力室に平坦な振動板を配設することができ、圧電体と振動板との密着性が良好で、かつ、ばらつきの無い効率良い駆動を行いうるインクジェット記録ヘッドを製造することができる。
【００３６】
また、請求項３記載の発明によれば、エネルギー発生部形成工程と除去工程との間、即ち除去工程を実施する前に第１の接合工程を実施し、振動板上に第１の圧力室半体が形成されてなる第１の本体部材半体を接合することにより、基板は第１の本体部材半体により補強された構成となる。
【００３７】
よって、除去工程において開口部を形成する際、開口部形成位置の背面側には第１の本体部材半体が存在するため、インク吐出エネルギー発生部が開口形成時に損傷することを防止することができる。また、開口部が形成されることにより、この開口部から露出したインク吐出エネルギー発生部の機械的強度は低下するが、開口部形成位置の背面側に補強材として機能する第１の本体部材半体が存在するため、開口部の形成後においてもインク吐出エネルギー発生部が損傷することを防止することができる。
【００３８】
また、除去工程の終了後に第２の接合工程を実施し、第２の圧力室半体が形成された第２の本体部材半体を第１の本体部材半体に接合することにより、第１及び第２の圧力室半体は協働して圧力室を形成し、よって本体部が形成される。また、請求項４記載の発明によれば、個別電極層を形成した後、かつエネルギー発生層を形成する前に分割工程を実施し、インク吐出エネルギー発生部の形成位置で個別電極層を分割して個別電極を形成することにより、開口部を形成する前において個別電極が形成されているため、開口部を介して個別電極層を分割する方法に比べ、容易に個別電極を形成することができる。
【００３９】
また、請求項５記載の発明によれば、除去工程を終了した後に分割工程を実施し、開口部に露出した個別電極層とエネルギー発生層とをインク吐出エネルギー発生部の形成位置において共に分割して個別電極を形成することにより、隣接するインク吐出エネルギー発生部は完全に独立した構成となる。よって、電圧印加した際にインク吐出エネルギー発生部の変形性（駆動性）は向上し、これにより確実で応答性のよいインク吐出を行うことができる。
【００４０】
また、請求項６記載の発明によれば、除去工程を終了した後に分割工程を実施し、開口部に露出した個別電極層のみをインク吐出エネルギー発生部の形成位置において分割して個別電極を形成することにより、内部歪みの少ないインク吐出エネルギー発生部を形成することができる。
【００４１】
即ち、分割工程をエネルギー発生層を配設する前に分割し個別電極を形成する方法では、エネルギー発生層を形成する際、基板上に直接エネルギー発生層が積層される部分と、個別電極上にエネルギー発生層が積層される部分とが発生してしまう。これにより、エネルギー発生層には、格子定数の違い等からくる内部歪みが発生し易くなる。この状態のままで、基板に開口部を形成すると、除去後の薄膜部分で内部歪みからくる損傷（ヒビや変形）が発生する可能性がある。
【００４２】
しかるに、基板上の全面に個別電極層を形成すると共にその上にエネルギー発生層を形成し、除去工程を終了した後に分割工程を実施して開口部を介して個別電極層を分割することにより、内部歪みの少ないインク吐出エネルギー発生部を形成することができ、製造されるインクジェット記録ヘッドの信頼性を向上させることができる。
【００４３】
また、請求項７記載の発明によれば、エネルギー発生部形成工程で、複数の圧力室にまたがるようインク吐出エネルギー発生部を形成することにより、インク吐出エネルギー発生部の強度を向上させることができる。即ち、圧力室の形成領域内にインク吐出エネルギー発生部を形成すると、圧力室は空間部であるためインク吐出エネルギー発生部は薄い振動板にのみ保持された構成となり強度が低下する。しかるに、複数の圧力室にまたがるようインク吐出エネルギー発生部を形成することにより、インク吐出エネルギー発生部は圧力室外周部の基板により保持されることとなり、インク吐出エネルギー発生部の強度を向上させることができる。
【００４４】
また、請求項８記載の発明によれば、エネルギー発生部形成工程において、基板上に薄膜形成技術を用いてインク吐出エネルギー発生部となるエネルギー発生層を基板の格子定数に従い単結晶状態で成長させることができる（格子定数は同じでなく、内部歪みを有している）。
【００４５】
いま、基板とエネルギー発生層との間に結晶格子を持たない金属電極層（個別電極層）が介在すると、エネルギー発生層の形成時にその格子が変形し、良好な吐出エネルギーを得られない場合がある。
しかるに、除去工程において基板に開口部を形成した後、開口部から露出したエネルギー発生層の表面に個別電極形成工程を実施し、個別電極を形成することにより、必要とする格子定数を有したインク吐出エネルギー発生部を形成することができ、良好な吐出エネルギーを得ることができる。よって、信頼性の高い印字処理を行なうことが可能となる。
【００４６】
また、請求項９記載の発明によれば、分割工程で個別電極層を分割処理する分割位置を、隣り合う圧力室の間位置に設定したことにより、振動板の保護を確実に図ることができる。即ち、圧力室は空間部であるため、インク吐出エネルギー発生部（個別電極層を含む）は薄い振動板にのみ保持された構成となっている。よって、この圧力室の形成領域内において個別電極層の分割処理を行うと、振動板に亀裂等の損傷が発生する可能性がある。
【００４７】
しかるに、個別電極層の分割位置を隣り合う圧力室の間位置に設定することにより、この分割位置は圧力室ではなく基板上の位置となるため、インク吐出エネルギー発生部は圧力室を跨いで形成される構成となり、振動板の保護を確実に行うことができる。また、請求項１０記載の発明によれば、インク吐出エネルギー発生部間の空隙部分に充填材を配設することにより、平坦でかつ曲げに対して拘束しない構成が得られ、円滑なインク吐出を行うことが可能となる。
【００４８】
即ち、充填材が存在しない凹凸を有したインク吐出エネルギー発生部上に振動板を形成すると、凹凸の段差部分において振動板の曲がりが発生し、この部分がインク吐出エネルギー発生部の変形を拘束しインク吐出に支障をきたすおそれがある。
しかるに、充填工程においてインク吐出エネルギー発生部間の空隙部分に充填材を配設することによりその上面は平坦化し、この平坦面上に振動板を形成することで、平坦でかつ曲げに対して拘束しない構成が得られる。このように曲げに対する拘束が無い構成とすることにより、円滑なインク吐出を行なうことが可能となる。
【００４９】
また、請求項１１記載の発明によれば、充填材として基板と同一材料を用いたことにより、後に実施される除去工程において開口部を形成する際、インク吐出エネルギー発生部間の充填材も同時に除去される。
このため各インク吐出エネルギー発生部は独立した構成となり、インク吐出エネルギー発生部の駆動性を向上させることができる。
【００５０】
また、請求項１２記載の発明によれば、充填材として低ヤング率の材料を用いたことにより、インク吐出エネルギー発生部間の空隙部分に充填材を配設しても、この充填材によりインク吐出エネルギー発生部の変形（変位）が妨げられるようなことはなく、確実なインク吐出を行うことができる。
【００５１】
また、請求項１３記載の発明によれば、充填材として弾性及び耐インク性のある材料を用いたことにより、充填材により圧力室からのインク漏れを防止することができる。即ち、稀ではあるが除去工程を実施することにより、開口部から露出した振動板にピンホール等が形成されてしまう場合がある。この場合、圧力室内のインクがピンホールから外に染み出し、インク吐出エネルギー発生部（圧電体）の電気部分でショート等の不良が発生するおそれがある。しかるに、振動板にピンホールがあっても機能的には問題なく、よってインクの染み出しさえ予防できれば良い。
【００５２】
よって、開口部内のインク吐出エネルギー発生部間に弾性及び耐インク性を有する充填材を配設することにより、インク吐出エネルギー発生部の駆動（変形、変位）を損なわず、かつインクの染み出しを防止することができる。また、請求項１４記載の発明によれば、接合工程を実施した後に除去工程を実施することにより、除去工程において開口部を形成する際、基板の背面側には本体部が接合された状態となっている。このため、開口部を形成する際に基板に形成されているインク吐出エネルギー発生部が損傷することを防止でき、歩留り及び信頼性の向上を図ることができる。
【００５３】
また、請求項１５及び請求項１６記載の発明のように、ノズル板配設工程は接合工程の前に実施しても、また後に実施してもよい。また、請求項１７に記載の発明によれば、除去工程を実施した後に放熱部形成工程を実施し、基板に形成した開口部に熱伝達性の高い材料を配設することにより、インク吐出エネルギー発生部で発生する熱を効率よく放熱することが可能となり、高速印字が可能となる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図３は本発明の第１実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ａを示す図であり、また図４及び図５は本発明の第１実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図であり、本実施例では図１に示すインクジェット記録ヘッド４０Ａの製造方法を示している。尚、以下説明する各実施例においては、インク吐出を行なうエネルギー発生手段として圧電体を用いた例について説明するが、圧電体に代えて発熱体を用いることも可能である。
【００５５】
まず、図１を用いてインクジェット記録ヘッド４０Ａの構成について説明する。インクジェット記録ヘッド４０Ａは、大略すると基板２０，振動板２３，本体部２８，ノズル板３０，及びインク吐出エネルギー発生部３２Ａ（以下、エネルギー発生部という）等により構成されている。
本体部２８は後述するようにドライフィルムを積層した構造を有しており、その内部に複数の圧力室２９（インク室）と、インクの供給路となるインク通路３３とが形成されている。また、この圧力室２９の図中上部は開放部とされると共に、下面にはインク吐出孔４１が形成されている。
【００５６】
また、本体部２８の図中下面にはノズル板３０が配設されると共に、上面には振動板２３が配設されている。ノズル板３０は例えばステンレスによりなり、インク吐出孔４１と対向する位置にノズル３１が形成されている。
また、振動板２３は例えばクロム（Ｃｒ）により形成された可撓性を有する板状材であり、その上部には基板２０及びエネルギー発生部３２Ａが配設されている。基板２０は例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）により形成されており、その中央位置には開口部２４が形成されている。エネルギー発生部３２Ａは、この開口部２４により露出された振動板２３上に形成されている。
【００５７】
エネルギー発生部３２Ａは、前記した振動板２３（共通電極としても機能する）上に形成され、個別電極２６、及び圧電体２７により構成されている。このエネルギー発生部３２Ａは、本体部２８に複数形成されている圧力室２９の形成位置と対応する位置に形成されている。個別電極２６は例えば白金（Ｐｔ）よりなり、圧電体２７の上面に形成されている。また、圧電体２７は圧電気を生じる結晶体であり、本実施例では各圧力室２９の形成位置にそれぞれ独立して形成された構成となっている（即ち、隣接するエネルギー発生部３２Ａは連続していない）。
【００５８】
上記構成とされたインクジェット記録ヘッド４０Ａにおいて、共通電極としても機能する振動板２３と個別電極２６との間に電圧印加をすると、圧電体２７は圧電気現象により歪みを発生する。このように圧電体２７に歪みが発生すると、これに伴い振動板２３も変形する。
この時に圧電体２７に発生する歪みは、振動板２３が図中破線で示すような変形となるよう、即ち圧力室２９に向け凸となる形状に変形するよう構成されている。よって、圧電体２７の歪みに伴う振動板２３の変形により、圧力室２９内のインクは加圧され、インク吐出孔４１及びノズル３１を介して外部に吐出され、これにより記録媒体に印刷が行なわれる構成となっている。
【００５９】
上記構成において、本実施例に係るインクジェット記録ヘッド４０Ａは、振動板２３及びエネルギー発生部３２（個別電極２６，圧電体２７）を薄膜形成技術を用いて形成したことを特徴としている（詳細な製造方法については、後述する）。
このように、振動板２３及びエネルギー発生部３２を薄膜形成技術を用いて形成するにより、薄くかつ微細化されたエネルギー発生部３２を高精度にかつ高信頼性をもって形成することができる。よって、インクジェット記録ヘッド４０Ａの低消費電力化を図ることができると共に、高解像度の印刷を可能とすることができる。
【００６０】
また、本実施例では各エネルギー発生部３２毎に圧電体２７が分割された構成とされている。即ち、各エネルギー発生部３２は、隣接するエネルギー発生部３２に拘束されることなく変位することができる。よって、インク吐出に必要とされる印加電圧を低くするこができ、これによってもインクジェット記録ヘッド４０Ａの低消費電力化を図ることができる。
【００６１】
続いて、上記構成とされたインクジェット記録ヘッド４０Ａの製造方法について図４及び図５を用いて説明する。
インクジェット記録ヘッド４０Ａを製造するには、先ず図４（Ａ）に示されるように、基板２０を用意する。本実施例では、基板２０として厚さが0.3mm の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単結晶体を用いている。
【００６２】
この基板２０上には、薄膜形成技術であるスパッタリング法を用い、個別電極層２１（以下、単に電極層という），エネルギー発生層２２（本実施例では圧電体を用いているため、以下圧電体層という），振動板２３を順次形成する（エネルギー発生部形成工程の一部を成す）。具体的には、先ず図４（Ｂ）に示すように基板２０上に電極層２１を形成し、続いて図４（Ｃ）に示すように電極層２１上に圧電体層２２を形成し、更に圧電体層２２上に振動体２３を形成する。尚、本実施例では、電極層２１の材質として白金（Ｐｔ）を、また振動板２３の材質としてＮｉ−Ｃｒ，Ｃｒ等を用いている。
【００６３】
上記のように、薄膜形成技術を用いた各層２１〜２３の形成処理が終了すると、続いて図５（Ｅ）に示すように、各層２１〜２３が下側になるよう基板２０を上下反転すると共に、この基板２０の略中央部分をエッチングにより除去することにより開口部２４を形成する（除去工程）。
この開口部２４の形成位置は、少なくともエネルギー発生部３２Ａ（図３参照）により振動板２３が変形する変形領域と対応するよう選定されている。このように基板２０を除去して開口部２４を形成することにより、図５（Ｆ）に示すように、電極層２１は開口部２４を介し基板２０から露出した構成となる。
【００６４】
上記のように除去工程を実施することにより開口部２４が形成されると、続いて開口部２４に露出した電極層２１と圧電体層２２を所定位置（圧力室２９の形成位置と対応する位置）において共に分割し、エネルギー発生部３２Ａを形成する（分割工程。この分割工程はエネルギー発生部形成工程の一部を成す）。このエネルギー発生部３２Ａの幅寸法は、後に実施される接合工程において本体部２８を基板２０に接合した際、エネルギー発生部３２Ａが複数の圧力室２９をまたがるよう設定されている。
【００６５】
上記の分離工程を行なうことにより電極層２１は分割されて個別電極となり、よって各圧力室２９毎にインクの吐出制御を行なうことが可能となる。また、圧電体層２２は分割処理されることにより、個々独立した圧電体２７を形成する。一方、圧力室２９を有した本体部２８及びノズル板３０は、上記した工程と別工程を実施することにより形成される。圧力室２９を有した本体部２８は、ノズル板３０（アライメントマーク付）にドライフィルム（東京応化製溶剤型ドライフィルムＰＲシリーズ）をラミネート・露光を必要回数だけ現像することにより形成される（ノズル板配設工程）。
【００６６】
具体的な本体部２８の形成方法は、次の通りである。即ち、ノズル板３０（厚さ２０μm ）上にノズル３１（２０μm 径、ストレート穴）まで圧力室２９からのインクを誘導し、且つインクの流れを一方向に揃えるためのインク通路３３（６０μm 径；深さ６０μm ）のパターンをノズル板３０のアライメントマークを用いて露光し、続いて圧力室２９（幅１００μm ，長さ１７００μm ，厚さ６０μm ）をインク通路３３と同様にノズル板３０のアライメントマークを用いて露光し、その後１０分の自然放置（室温）と加熱硬化（６０℃，１０分）を行い、溶剤現像によりドライフィルムの不要部分を除去する。
【００６７】
上記のように形成されたノズル板３０が設けられた本体部２８は、図５（Ｇ）に示すように、振動板２３に接合される（接合固定）。この際、圧力室２９とエネルギー発生部３２Ａとが精度よく対向するよう接合処理される。
上記のように本実施例によれば、基板２０上にスパッタリング法等の薄膜形成技術を用いて電極層２１，圧電体層２２，振動板２３を順次形成しエネルギー発生部３２Ａを形成するため、従来に比べて薄いエネルギー発生部３２Ａを高精度にかつ高信頼性をもって形成することができる。
【００６８】
また、各層２１〜２３の間には接着材等の他の接合部材は介在しないため、高い平坦性を有したエネルギー発生部３２Ａを形成することが可能となり、従来のように接着材が圧電体の変位を吸収するようなこともない。よって、低消費電力化及び印刷の高解像度化を図りうるインクジェット記録ヘッド４０Ａを実現することができる。また、振動板２３が平坦化することにより、圧電体２７と振動板２３との密着性が良好となり、ばらつきの無い効率良い駆動を行いうるインクジェット記録ヘッド４０Ａを実現することができる。
【００６９】
また、上記した除去工程においては、基板２０の所定領域を除去して開口部２４を形成することにより基板２０からエネルギー発生部３２Ａを露出させるため、従来のように圧電体１１等が単に露出した構成（図２参照）に比べ、エネルギー発生部３２Ａの保護を行なうことができる。よって、エネルギー発生部３２Ａが薄型化されても損傷するようなことはなく、インクジェット記録ヘッド４０Ａの信頼性を向上させることができる。
【００７０】
また、本実施例では除去工程を終了した後に分割工程を実施し、開口部２４に露出した電極層２１と圧電体層２２を共に分割して個別電極２６，圧電体２７を形成することにより、隣接するエネルギー発生部３２Ａは完全に独立した構成となる。よって、電圧印加した際にエネルギー発生部３２Ａの変形性（駆動性）は向上し、応答性のよいインク吐出を行なうことが可能となる。
【００７１】
更に、上記したように本実施例では、エネルギー発生部３２Ａが複数の圧力室２９にまたがるよう形成されているため、エネルギー発生部３２Ａは圧力室２９の外周部の基板２０により保持されることとなる。よって、エネルギー発生部３２Ａの強度を向上させることができ、インクジェット記録ヘッド４０Ａの信頼性を向上させることができる。
【００７２】
続いて、図６乃至図８を用い、本発明の第２実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｂ及びその製造方法について説明する。
図６は本発明の第２実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｂを示す図であり、また図７及び図８は本発明の第２実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｂの製造方法を説明するための図である。
【００７３】
尚、以下説明する各実施例において、図３を用いて説明した第１実施例に係るインクジェット記録ヘッド４０Ａの構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。また同様に、以下説明する各実施例において、図４及び図５を用いて説明した第１実施例に係る製造工程と同一工程についても、その説明を省略するものとする。
【００７４】
図６に示されるように、本実施例に係るインクジェット記録ヘッド４０Ｂは、圧電体２７は分割されておらず、個別電極２６のみが圧力室２９に対応して分割形成された構成となっている。従って、隣接する個別電極２６の間には圧電体２７が存在した構成となっている。また、後に詳述するように、個別電極２６は開口部２４を形成した後に形成される構成となっている。
【００７５】
続いて、上記構成とされたインクジェット記録ヘッド４０Ｂの製造方法について説明する。
前記した第１実施例に係る製造方法では、基板２０の上面に先ず電極層２１を形成したが（図４（Ｂ）参照）、本実施例では基板２０の上面に先ずスパッタリング法を用いて圧電体層２２を形成することを特徴としている（図７（Ｂ））。即ち、本実施例では電極層２１を形成することなく、基板２０の上面に直接圧電体層２２を形成する構成としている。この際、基板２０の上面が〔１００〕面となるよう設定されいてる。
【００７６】
また本実施例では、個別電極２６を形成する個別電極形成工程は、図８（Ｅ），（Ｆ）に示されるように、除去工程が終了した後（即ち、開口部２４が形成された後）に実施することを特徴としている。
上記のように、電極層２１を形成することなく基板２０の上面に直接圧電体層２２を形成することにより、開口部２４を形成した際、図８（Ｄ）に示されるように、開口部２４には圧電体２７（圧電体層２２）が露出した状態となる。個別電極２６は、この開口部２４を介して圧電体２７（圧電体層２２）の上面に薄膜形成技術を用いて形成される。この際、個別電極２６の形成位置は、エネルギー発生部３２Ｂの所定形成位置と対応する位置に設定されている。
【００７７】
本実施例のように、基板２０上に薄膜形成技術を用いて圧電体２７（圧電体層２２）及び振動板２３を順次形成することにより、圧電体２７（圧電体層２２）を基板２０の格子定数に従い単結晶状態で成長させることができる（格子定数は同じでなく、内部歪みを有している）。
第１実施例のように、基板２０と圧電体２７（圧電体層２２）との間に結晶格子を持たない金属電極層（電極層２１）が介在すると、圧電体２７（圧電体層２２）の形成時にその格子が変形し、良好な吐出エネルギーを得られない場合がある。
【００７８】
しかるに、除去工程において基板２０に開口部２４を形成した後、開口部２４から露出した圧電体２７（圧電体層２２）の表面に個別電極２６を形成することにより、必要とする格子定数を有した圧電体２７（圧電体層２２）を形成することがでる。これにより、良好な吐出エネルギーを得ることができ、よって信頼性の高い印字処理を行なうことが可能となる。
【００７９】
続いて、図９乃至図１１を用い、本発明の第３実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｃ及びその製造方法について説明する。
図９は本発明の第３実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｃを示す図であり、また図１０及び図１１は本発明の第３実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｃの製造方法を説明するための図である。
【００８０】
図９に示されるように、本実施例に係るインクジェット記録ヘッド４０Ｃは、第２実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｂと同様に、圧電体２７（圧電体層２２）は分割されておらず、個別電極２６のみが圧力室２９に対応して分割形成された構成となっている。
続いて、上記構成とされたインクジェット記録ヘッド４０Ｃの製造方法について説明する。図１０（Ａ）〜図１１（Ｄ）までの製造工程は、第１実施例と同様である。よって、除去工程を実施することにより形成された開口部２４には、電極層２１が露出した状態となっている。
【００８１】
本実施例に係る製造方法では、除去工程を終了した後に分割工程を実施し、開口部２４に露出した電極層２１のみをエネルギー発生部３２Ｃの形成位置（図９及び図１１（Ｅ）参照）において分割し、個別電極２６を形成することを特徴とするものである。また、個別電極２６を形成する際、電極層２１の分割位置を、隣り合う圧力室２９の間位置に設定したことを特徴としている。
【００８２】
本実施例のように、除去工程を終了した後に分割工程を実施し、開口部２４に露出した電極層２１のみを分割し個別電極２６を形成することにより、内部歪みの少ないエネルギー発生部３２Ｃを形成することができる。
即ち、分割工程を圧電体層２２を配設する前に分割し個別電極２６を形成する方法では、圧電体層２２を形成する際、基板２０上に直接圧電体層２２が積層される部分と、個別電極２６上に圧電体層２２が積層される部分とが発生してしまう。
【００８３】
この構成では、圧電体層２２に格子定数の違い等からくる内部歪みが発生し易くなる。そして、内部歪みが発生したままの状態で基板２０に開口部２４を形成すると、除去後の薄膜部分で内部歪みからくる損傷（ヒビや変形）が発生するおそれがある。
しかるに、本実施例のように、基板２０の上面全面に電極層２１を形成すると共にその上に圧電体層２２を形成し、除去工程が終了した後に電極層２１を分割することにより、内部歪みの少ない圧電体層２２を形成することができ、製造されるインクジェット記録ヘッド４０Ｃの信頼性を向上させることができる。
【００８４】
また、分割工程で電極層２１を分割処理する分割位置を、隣り合う圧力室２９の間位置に設定したことにより、分割処理を確実に行なうことができる。即ち、圧力室２９は空間部であるため、電極層２１及び圧電体層２２は薄い振動板２３にのみ保持された構成となっている。よって、空間部である圧力室２９の形成領域上において電極層２１の分割処理を行なうと、振動板２３に亀裂等の損傷が発生する可能性がある。
【００８５】
しかるに、本実施例のように、電極層２１の分割位置を隣り合う圧力室２９の間位置に設定することにより、この分割位置は圧力室２９ではなく本体部２８上の位置となる。即ち、エネルギー発生部３２Ｃは圧力室２９をまたがるように形成された構成となり、よって振動板２３に損傷を与えることを防止することができる。
【００８６】
続いて、図１２乃至図１４を用い、本発明の第４実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｄ及びその製造方法について説明する。
図１２は本発明の第４実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｄを示す図であり、また図１３及び図１４は本発明の第４実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｄの製造方法を説明するための図である。
【００８７】
図１２に示すように、本実施例に係るインクジェット記録ヘッド４０Ｄは、本体部２８が第１の本体部半体２８Ａと第２の本体部半体２８Ｂを接合した構成としたことを特徴とするものである。
この構成のインクジェット記録ヘッド４０Ｄを製造するには、先ず図１３（Ａ）に示すように、上面が［１００］面とされると共に厚さ約３００μm のＭｇＯ製の基板２０を用意する。そして、この基板２０の上面には、スパッタリング法を用いてＰｔよりなる電極層２１が約0.2 μm の厚さで形成される。
【００８８】
続いて本実施例では、圧電体層２２を形成する前に分割工程を実施し、図１３（Ｂ）に示すように、エネルギー発生部３２Ｃの形成位置（図１２参照）で電極層２１を分割して個別電極２６（サイズ：８０μm ×１９００μm 、ピッチ：１６９μm ）を形成する。この個別電極２６を形成はフォトエッチングを用いて行い、また個別電極２６の形成と共に後述する接合工程で用いるアライメントマーク（図示せず）も形成する。そして、基板２０上に個別電極２６を形成した上で、図１３（Ｃ），（Ｄ）に示すように圧電体層２２（厚さ３μｍ），振動板２３（厚さ２μｍ）を順次薄膜形成技術を用いて形成する。
【００８９】
続いて、図１４（Ｅ）に示されるように、先ほど電極層２１に形成したアライメントマークを利用し、振動板２３の上部に第１の本体部半体２８Ａを形成する（第１の接合工程）。この第１の本体部半体２８Ａは、ドライフィルム（東京応化製溶剤型ドライフィルムＰＲシリーズ）をラミネート・露光を必要回数行い現像することにより形成される。この際、第１の圧力室半体２９Ａ及びインク通路３３の半体も合わせて形成される。
【００９０】
続いて、第１の本体部半体２８Ａが下に位置するよう基板２０を反転させ、基板１０側から電極層２１のアライメントマークを用いて圧力室２９に対応する部分のみが露出するようにマスキング処理を行う。この際、ＭｇＯよりなる基板１０は無色透明であるので、マスキング処理を容易に行なうことができる。
このマスキング処理が終了すると、続いて酸性のエッチング液（例えば、５０％りん酸溶液）にて基板１０をエッチングし、図１４（Ｆ）に示すように、開口部２４を形成する（除去工程）。前記したように、本実施例では電極層２１を基板に形成した直後に分割処理を行い個別電極２６を形成しているため、開口部２４を形成することにより個別電極２６が露出する構成となる。よって、先に述べた開口部２４を介して個別電極層２６を分割する方法に比べ、個別電極２６を容易に形成することができる。
【００９１】
続いて、図１４（Ｈ）に示されるように、第１の本体部半体２８Ａにノズル板３０が配設された第２の本体部半体２８Ｂが接合される（第２の接合工程）。この第２の本体部半体２８Ｂは、上記した工程と別工程において形成される。即ち、第２の本体部半体２８Ｂを形成するには、ノズル板３０（アライメントマーク付）にドライフィルム（東京応化製溶剤型ドライフィルムＰＲシリーズ）をラミネート・露光を必要回数行い現像することにより形成される。この際、第２の圧力室半体２９Ｂ及びインク通路３３の半体も合わせて形成される。
【００９２】
上記のように、第１の本体部半体２８Ａに第２の本体部半体２８Ｂを接合する際、各本体部半体２８Ａ，２８Ｂに設けられたアライメントマークを用いて位置決めし接合する。これにより、各本体部半体２８Ａ，２８Ｂを位置決め精度よく接合することができる。尚、ドライフィルム製の第１及び第２の本体部半体２８Ａ，２８Ｂの接合は、例えば１５kgf/cm2 の圧力印加状態で１５０℃・１４時間の加熱硬化条件下で行った。
【００９３】
上記のように第１及び第２の本体部半体２８Ａ，２８Ｂが接合することにより、第１及び第２の本体部半体２８Ａ，２８Ｂは協働して本体部２８を形成し、また第１及び第２の圧力室半体２９Ａ，２９Ｂも接合して圧力室２９を形成し、これにより図１２に示すインクジェット記録ヘッド４０Ｄが製造される。
上記したように本実施例では、除去工程を実施する前に第１の接合工程を実施し、振動板２３上に第１の本体部材半体２８Ａを接合するため、除去工程時には基板１０は第１の本体部材半体２８Ａにより補強された構成となる。よって、除去工程において開口部２４を形成する際、開口部形成位置の背面側には第１の本体部材半体２８Ａが補強材として存在するため、振動板２３，個別電極２６，及び圧電体２７等が開口形成時に損傷することを防止することができる。
【００９４】
また、開口部２４が形成されることにより、この開口部２４から露出したエネルギー発生部３２Ｃの機械的強度は低下するが、開口部形成位置の背面側に補強材として機能する第１の本体部材半体２８Ａが存在するため、開口部形成時ばかりでなく、開口部２４の形成が終了した後においても、エネルギー発生部３２Ｃの損傷を防止することができる。
【００９５】
続いて、図１５及び図１６を用い、本発明の第５実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。尚、本実施例の説明において、前記した第４実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法と同一工程についてはその説明を省略するものとする。
本実施例においても、先ずＭｇＯよりなる基板２０（［１００］面，厚さ３００μm ）上にスパッタリング法にてＰｔよりなる電極層２１（厚さ0.2 μm ）を形成する。そして、形成された電極層２１にフォトエッチングにより、アライメントマークと個別電極２６を形成する（個別電極形成工程）。アライメントマークは、後に圧力室２９の形成及び接合工程で位置決めに用いるものであり、また複数の個別電極部２６（サイズ；８０μm ×１９００μm ）は１６９μm ピッチで形成される（図１５（Ａ），（Ｂ））。
【００９６】
続いて、個別電極部２６が形成された電極層２１上に、圧電体材料をスパッタリング法にて約３μm の厚さで積層し、その後エッチングすることにより個別圧電体３４及び枠体３５を形成する（個別エネルギー発生層形成工程）。個別圧電体３４は、個別電極部２６と同サイズとなるよう形成され、また枠体３５は基板２０の外周を囲繞するよう形成される。
【００９７】
尚、この状態では、図１５（Ｃ）に示すように、隣接する個別圧電体３４の間には間隙部が形成されており、よって基板２０の上面は複数の凹凸（段差）が形成された状態となっている。
続いて、ＭｇＯをターゲットとするスパッタリングを行い、隣接する個別圧電体３４の間に充填材３６を形成する（充填工程）。この際、個別圧電体３４及び枠体３５にはマスキングを行ない、個別圧電体３４の間にのみ充填材３６となるＭｇＯを配設する。
【００９８】
上記のように、本実施例では充填材３６の材質として、基板２０の材質と同材質が選定されている。また、充填材３６の厚さは、前記した個別圧電体３４及び枠体３５と同一厚さとなるようスパッタリング制御が行なわれている。よって、充填材３６が形成された状態において、個別圧電体３４，枠体３５，及び充填材３６が協働して形成する面の表面は平坦化された面となる。
【００９９】
上記のように充填工程が終了すると、続いて個別圧電体３４，枠体３５，及び充填材３６を覆うようにＣｒよりなる振動体２３が２μm の厚さでスパッタリングされる。これにより、基板２０上にエネルギー発生部３２Ｄ（図１６（Ｄ）参照）が形成される。
本実施例のように、充填工程を実施し隣接する個別圧電体３４の間に充填材３６を形成することにより、円滑なインク吐出を行なうことが可能となる。即ち、充填材が存在しない凹凸を有した個別圧電体３４上に振動板２３を形成すると、凹凸の段差部分において振動板２３の曲がりが発生し、この部分がエネルギー発生部３２Ｄの変形を拘束しインク吐出に支障をきたすおそれがある。
【０１００】
しかるに、充填工程において充填材３６を配設することにより、個別圧電体３４，枠体３５，及び充填材３６が協働して形成する面の表面は平坦化し、この平坦面上に振動板２３を形成することで、平坦でかつ曲げに対して拘束しない構成が得られる。このように曲げに対する拘束が無い構成とすることにより、円滑なインク吐出を行なうことが可能となる。
【０１０１】
上記のように振動板３が形成されると、続いて先に述べた第４実施例と同様に第１の本体部半体２８Ａが振動板２３の上部に配設され（図１６（Ｆ））、その後に除去工程が実施されて基板２０に対して開口部２４が形成される。
この際、前記したように充填材３６は基板２０の材質と同材質が選定されているため、除去工程において開口部２４を形成する際、開口部２４と対応する位置における充填材３６は基板２０と共に除去される。即ち、開口部２４から露出した各エネルギー発生部３２Ｄは夫々独立した状態となる。
【０１０２】
このように、各エネルギー発生部３２Ｄが独立した構成となることにより、各エネルギー発生部３２Ｄの駆動性を向上させることができ、よって低消費電力化を図ることができる。
続いて、前記した第４実施例と同様にノズル板３０が配設された第２の本体部半体２８Ｂを第１の本体部半体２８Ａに接合するこにとより本体部２８を形成し、これによりインクジェット記録ヘッドが形成される。
【０１０３】
ところで、上記した実施例では、充填材３６として基板２０の材質と同一材質とした構成としたが、他の材料を用いることも可能である。例えば、充填材３６として低ヤング率の材料を用いることにより、隣接するエネルギー発生部３２Ｄ間の空隙部分に充填材３６を配設しても、この充填材３６によりエネルギー発生部３２Ｄの変形（変位）が妨げられるようなことはない。よって、充填材３６として低ヤング率の材料を用いることにより、低消費電力化を図ることができると共に確実なインク吐出を行なうことができる。
【０１０４】
更に、充填材３６として弾性及び耐インク性のある材料を用いることにより、圧力室２９からインクが漏れ出すことを防止することができる。即ち、稀ではあるが除去工程を実施することにより、開口部２４から露出した振動板２３にピンホール等が形成されてしまう場合がある。
この場合、圧力室２９内のインクがピンホールから外に染み出し、エネルギー発生部３２Ｄ（特に個別圧電体３４）の電気部分でショート等の不良が発生するおそれがある。しかるに、振動板２３にピンホールがあっても機能的には問題なく、よってインクの染み出しさえ予防できればインクジェット記録ヘッドとしてその駆動に問題が発生するようなことはない。よって、エネルギー発生部３２Ｄの駆動（変形，変位）を損なわず、即ち低消費電力化を図りつつインクの染み出しを防止することができる。
【０１０５】
続いて、図１７及び図１８を用い、本発明の第６実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。尚、本実施例の説明において、前記した第４及び第５実施例に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法と同一工程についてはその説明を省略するものとする。また、以下説明する各実施例の説明においても同様とする。
【０１０６】
本実施例においても、先ずＭｇＯよりなる基板２０上にスパッタリング法により電極層２１を形成し、フォトエッチングによりアライメントマーク及び複数の個別電極部２６を形成する（図１７（Ａ），（Ｂ））。続いて、個別電極部２６が形成された電極層２１上に、圧電体材料をスパッタリング法にて約３μm の厚さで積層し、その後エッチングすることにより個別圧電体３４及び枠体３５を形成する（図１７（Ｃ））。
【０１０７】
前記した第５実施例では、個別圧電体３４及び枠体３５を形成した後に充填材３６を配設する構成としたが、本実施例では個別圧電体３４及び枠体３５を形成した後に充填材３６を配設することなく、直接個別圧電体３４及び枠体３５上に振動板３７を形成したことを特徴とする（図１７（Ｄ））。
このように、充填材３６を配設することなく振動板３７を形成することにより、振動板３７は個別圧電体３４の凹凸に従い、あたかも波板のごとき断面形状を有した構成となる。尚、以降の工程（図１８（Ｅ）〜（Ｈ））は第５実施例と同様であるため説明を省略する。
【０１０８】
本実施例により製造されるインクジェット記録ヘッドは、隣接されるエネルギー発生部３２Ｅの間に振動板３７が介在した構成となる。よって、前記した第５実施例により製造されるインクジェット記録ヘッドに比べ、各エネルギー発生部３２Ｅの駆動は不良となる。しかるに、先に図９及び図１２に示したインクジェット記録ヘッド４０Ｃ，４０Ｄのように圧電体２７が連続した構成に比べると、良好な駆動を実現できる。
【０１０９】
続いて、図１９及び図２０を用い、本発明の第７及び第８実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。
第７及び第８実施例において、図１９（Ａ）〜（Ｆ）及び図２０（Ａ）〜（Ｆ）に示す各工程は、前記した第５実施例の図１５（Ａ）〜図１６（Ｆ）の工程と同一であるため、その説明は省略する。
【０１１０】
前記した各実施例（例えば、第５実施例）では、除去工程を実施し基板２０に開口部２４を形成した後に第２の本体部半体２８Ｂを配設する構成としていた。これに対し、本実施例では接合工程を実施することにより第１の本体部半体２８Ａに第２の本体部半体２８Ｂを接合し本体部２８を形成した後に、除去工程を実施し開口部２４を形成したことを特徴とするものである。
【０１１１】
このように、接合工程を実施した後に除去工程を実施することにより、除去工程において開口部２４を形成する際、基板２０の背面側には本体部２８（第１及び第２の本体部半体２８Ａ，２８Ｂ）が接合された状態となっている。このため、開口部２４を形成する際に基板２０に形成されているエネルギー発生部３２Ｄが損傷することを防止でき、歩留り及び信頼性の向上を図ることができる。
【０１１２】
また、第７実施例では、ノズル板３０を第２の本体部半体２８Ｂに予め配設した後に第１の圧力室半体２８Ａに接合した構成とされており（図１９（Ｇ）参照）、また第８実施例では、第２の本体部半体２８Ｂに第１の圧力室半体２８Ａを接合した後にノズル板３０を第２の本体部半体２８Ｂに配設することとしている（図２０（Ｇ），（Ｈ）参照）。このように、ノズル板３０を本体部２８に配設する配設工程は、第１及び第２の本体部半体２８Ａ，２８Ｂを接合する接合工程の前に実施しても、また後に実施してもよい。
【０１１３】
図２１は、本発明のた第５実施例であるインクジェット記録ヘッド４０Ｅを示している。尚、図２において、先に図６を用いて説明した第２実施例に係るインクジェット記録ヘッド４０Ｂと同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
前記した第２実施例に係るインクジェット記録ヘッド４０Ｂは、本体部２８がドライフィルムを積層することにより形成されていたが、本実施例に係るインクジェット記録ヘッド４０Ｅは、本体部４２がノズル板３８上に積層した圧力室ではなくシリコン基板等の板材にドライフィルムを積層することにより本体部４２を形成することとしている。
【０１１４】
そして、第２実施例で説明したと同様の条件でドライフィルムを板材に接合・硬化した後、ノズル板３８との接合面となるエッジをダイシングソーにて切断する。本実施例では、基板２０の開口部２４の上面エッジより0.1mm の距離をおいて切断した。尚、圧力室２９とノズル３９を繋ぐインク吐出孔４１は、ドライフィルムの形成時に既に形成しておく構成とした。
【０１１５】
そして、この切断面にノズル板３８をアライメントして接合することにより、図２１に示すインクジェット記録ヘッド４０Ｅを形成した。本実施例のように、サイドシュート型のインクジェット記録ヘッド４０Ｅであっても、低消費電力でかつ歩留りの高いヘッドを容易に製造することができる。
【０１１６】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。請求項１記載の発明によれば、薄くかつ微細化されたインク吐出エネルギー発生部を高精度にかつ高信頼性をもって形成することができるため、低消費電力化を図ることができると共に、高解像度の印刷を可能とすることができる。
【０１１７】
また、請求項２及び請求項１８記載の発明によれば、薄いインク吐出エネルギー発生部を高精度にかつ高信頼性をもって形成することができ、低消費電力化及び印刷の高解像度化を図ることができる。また、インク吐出エネルギー発生部の開口部から露出した部分以外は、基板に保護された状態が維持されるため、インク吐出エネルギー発生部が薄型化されても、この保護を確実に行うことができる。
【０１１８】
また、圧力室に平坦な振動板を配設することができるため、圧電体と振動板との密着性が良好で、かつ、ばらつきの無い効率良い駆動を行いうるインクジェット記録ヘッドを製造することができる。また、請求項３記載の発明によれば、基板は第１の本体部材半体により補強された構成となるため、除去工程において開口部を形成する際、開口部形成位置の背面側には第１の本体部材半体が存在するため、インク吐出エネルギー発生部が開口形成時に損傷することを防止することができる。
【０１１９】
また、開口部形成位置の背面側に補強材として機能する第１の本体部材半体が存在するため、開口部の形成後においてもインク吐出エネルギー発生部が損傷することを防止することができる。また、請求項４記載の発明によれば、開口部を形成する前において個別電極が形成されているため、開口部を介して個別電極層を分割する方法に比べて容易に個別電極を形成することができる。
【０１２０】
また、請求項５記載の発明によれば、隣接するインク吐出エネルギー発生部は完全に独立した構成となるため、電圧印加した際にインク吐出エネルギー発生部の変形性（駆動性）は向上し、これにより確実で応答性のよいインク吐出を行うことができる。また、請求項６記載の発明によれば、内部歪みの少ないインク吐出エネルギー発生部を形成することができ、製造されるインクジェット記録ヘッドの信頼性を向上させることができる。
【０１２１】
また、請求項７記載の発明によれば、インク吐出エネルギー発生部は圧力室外周部の基板により保持されるため、インク吐出エネルギー発生部の強度を向上させることができる。また、請求項８記載の発明によれば、必要とする格子定数を有したインク吐出エネルギー発生部を形成することができ、良好な吐出エネルギーを得ることができる。よって、信頼性の高い印字処理を行うことが可能となる。
【０１２２】
また、請求項９記載の発明によれば、個別電極層の分割位置を隣り合う圧力室の間位置に設定することにより、この分割位置は圧力室ではなく基板上の位置となるため、振動板に損傷を与えることを確実に防止することができる。また、請求項１０記載の発明によれば、インク吐出エネルギー発生部間の空隙部分に充填材を配設し、平坦となった面上に振動板を形成することで、平坦でかつ曲げに対して拘束しない構成を得ることができ、よって円滑なインク吐出を行うことが可能となる。
【０１２３】
また、請求項１１記載の発明によれば、除去工程において開口部を形成する際、インク吐出エネルギー発生部間の充填材も同時に除去されるため、各インク吐出エネルギー発生部は独立した構成となり、インク吐出エネルギー発生部の駆動性の向上を図ることができる。また、請求項１２記載の発明によれば、充填材として低ヤング率の材料を用いたことにより、インク吐出エネルギー発生部間の空隙部分に充填材を配設しても、この充填材によりインク吐出エネルギー発生部の変形（変位）が妨げられるようなことはなく、確実なインク吐出を行うことができる。
【０１２４】
また、請求項１３記載の発明によれば、充填材として弾性及び耐インク性のある材料を用いたことにより、充填材により圧力室からのインク漏れを防止することができる。また、請求項１４記載の発明によれば、除去工程において開口部を形成する際、基板の背面側には本体部が接合された状態となっているため、開口部を形成する際に基板に形成されているインク吐出エネルギー発生部が損傷することを防止でき、歩留り及び信頼性の向上を図ることができる。
【０１２５】
また、請求項１７記載の発明によれば、インク吐出エネルギー発生部で発生する熱を効率よく放熱することが可能となり、高速印字が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリンタ装置の一例の要部構成図である。
【図２】従来の一例であるインクジェット記録ヘッドの部分切截した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例であるインクジェット記録ヘッドの部分切截した斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図５】本発明の第１実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図６】本発明の第２実施例であるインクジェット記録ヘッドの部分切截した斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図８】本発明の第２実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図９】本発明の第３実施例であるインクジェット記録ヘッドの部分切截した斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図１１】本発明の第３実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図１２】本発明の第４実施例であるインクジェット記録ヘッドの部分切截した斜視図である。
【図１３】本発明の第４実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図１４】本発明の第４実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図１５】本発明の第５実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図１６】本発明の第５実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図１７】本発明の第６実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図１８】本発明の第６実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図１９】本発明の第７実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である。
【図２０】本発明の第８実施例であるインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための図である。
【図２１】本発明の第５実施例であるインクジェット記録ヘッドの部分切截した斜視図である。
【符号の説明】
２０  基板
２１  電極層
２２  圧電体層
２３  振動板
２４  開口部
２５  圧力室位置
２６  個別電極
２７  圧電体
２８  本体部
２８Ａ  第１の本体部半体
２８Ｂ  第２の本体部半体
２９  圧力室
２９Ａ  第１の圧力室半体
２９Ｂ  第２の圧力室半体
３０，３８  ノズル板
３１，３９  ノズル
３２Ａ〜３２Ｅ  エネルギー発生部
３４  個別圧電体
３５  枠体
３６  充填材
３７  振動板膜
４０Ａ〜４０Ｅ  インクジェット記録ヘッド
【図１】
0003823567.tif 000002
【図２】
0003823567.tif 000003
【図３】
0003823567.tif 000004
【図４】
0003823567.tif 000005
【図５】
0003823567.tif 000006
【図６】
0003823567.tif 000007
【図７】
0003823567.tif 000008
【図８】
0003823567.tif 000009
【図９】
0003823567.tif 000010
【図１０】
0003823567.tif 000011
【図１１】
0003823567.tif 000012
【図１２】
0003823567.tif 000013
【図１３】
0003823567.tif 000014
【図１４】
0003823567.tif 000015
【図１５】
0003823567.tif 000016
【図１６】
0003823567.tif 000017
【図１７】
0003823567.tif 000018
【図１８】
0003823567.tif 000019
【図１９】
0003823567.tif 000020
【図２０】
0003823567.tif 000021
【図２１】
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