JP2002254659A

JP2002254659A - インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置

Info

Publication number: JP2002254659A
Application number: JP2001060745A
Authority: JP
Inventors: Soichi Moriya; 壮一守谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-09-11
Anticipated expiration: 2021-03-05
Also published as: JP3846552B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度且つ各圧力発生室間のクロストークを
低減したインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法
並びにインクジェット式記録装置を提供する。【解決手段】単結晶シリコンからなり、ノズル開口２
１に連通する圧力発生室１２が画成された流路形成層１
０を有する流路形成基板と、該流路形成層１０の一方面
側に振動板を介して下電極６０、圧電体層７０及び上電
極８０からなる圧電素子３００とを具備するインクジェ
ット式記録ヘッドにおいて、前記振動板の圧力発生室１
２に対向する側の最下層５０を略１μｍ以下の厚さの単
結晶シリコン又は酸化シリコンで形成し且つ前記流路形
成層１０と接着剤を介さずに接合する。

Description

【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、この振動板を介して圧電素子を設けて、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
録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録
装置に関する。

【０００２】

【従来技術】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、圧電素子が軸方向に伸長、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、圧電素子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】

【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、圧力発生室を高
密度で配列した場合、各圧力発生室間の隔壁の厚さが薄
くなることによって隔壁の剛性が不足し、各圧力発生室
間のクロストークが発生するという問題がある。

【０００８】一方、縦振動モードの圧電アクチュエータ
では、圧力発生室の振動板側に幅広部を設け、それ以外
の部分の圧力発生室の幅を低くして隔壁の厚さを大きく
する構造が考えられているが、この場合には、圧力発生
室の幅広部の加工や貼り合わせ等の作業が必要で作業性
及び精度が低いという問題がある。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、高密度且
つ各圧力発生室間のクロストークを低減したインクジェ
ット式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェッ
ト式記録装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【発明が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、単結晶シリコンからなり、ノズル開
口に連通する圧力発生室が画成された流路形成層を有す
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
記振動板の前記圧力発生室に対向する側の最下層が略１
μｍ以下の厚さの単結晶シリコン又は酸化シリコンから
なり且つ前記流路形成層と接着剤を介さずに接合されて
いる接合層を具備す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。

【００１１】かかる第１の態様は、略１μｍ以下の接合
層を流路形成基板に接合して設けることにより、製造工
程を簡略化して製造コストを低減することができる。ま
た、薄い振動板とすることで、圧電素子を低い駆動電圧
で駆動でき、インク吐出特性を向上することができる。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記接合層は不純物が拡散された単結晶シリコンか
らな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２の態様は、接合層を不純物の拡
散された単結晶シリコンとすることで、接合層と流路形
成基板とを容易且つ確実に接合することができる。

【００１４】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記不純物がボロンであ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。

【００１５】かかる第３の態様は、接合層にボロンの拡
散された単結晶シリコンを用いることで、流路形成基板
上に容易且つ高精度に形成することができる。

【００１６】本発明の第４の態様は、第２の態様におい
て、前記接合層がｎ型の単結晶シリコンであることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１７】かかる第４の態様は、接合層にｎ型の単結
晶シリコンを用いることで、流路形成基板上に容易且つ
高精度に振動板を形成することができる。

【００１８】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記流路形成基板と前記接合層とが、
直接接合又は常温接合で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。

【００１９】かかる第５の態様は、直接接合又は常温接
合により接合層と流路形成基板とを容易且つ確実に接合
できる。

【００２０】本発明の第６の態様は、第５の態様におい
て、前記流路形成基板と前記接合層との接合界面に結晶
格子不整合面を有す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。

【００２１】かかる第６の態様は、振動板と流路形成基
板との接合界面に結晶格子不整合面を有する。

【００２２】本発明の第７の態様は、第５の態様におい
て、前記流路形成層と前記接合層との接合界面に転移面
を有す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。

【００２３】かかる第７の態様では、振動板と流路形成
基板との接合界面に転移面を有する。

【００２４】本発明の第８の態様は、第１の態様におい
て、前記流路形成基板と前記接合層とが陽極接合により
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。

【００２５】かかる第８の態様は、陽極接合により接合
層と流路形成基板とを容易且つ確実に接合できる。

【００２６】本発明の第９の態様は、第５〜８の何れか
の態様において、前記流路形成基板と前記接合層との接
合界面にボイド層を有す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。

【００２７】かかる第９の態様では、振動板と流路形成
基板との接合界面にボイド層を有する。

【００２８】本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れ
かの態様において、前記圧力発生室が前記流路形成基板
を貫通することなく形成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。

【００２９】かかる第１０の態様は、圧力発生室を画成
する隔壁の剛性を向上して、圧力発生室間のクロストー
クを防止してインク吐出特性を向上することができる。

【００３０】本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何
れか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。

【００３１】かかる第１１の態様は、インク吐出特性を
向上したインクジェット式記録装置を実現できる。

【００３２】本発明の第１２の態様は、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成膜及びリソグラ
フィ法により形成された薄膜からなる下電極、圧電体層
及び上電極からなる圧電素子とを有するインクジェット
式記録ヘッドの製造方法において、前記流路形成基板に
圧力発生室を形成する工程と、少なくとも一方面側に単
結晶シリコン又は酸化シリコンからなる接合層を有する
振動板母材の前記接合層側を前記流路形成基板に接合す
る工程と、前記振動板母材の前記接合層以外の領域を除
去して前記振動板を形成する工程と、前記振動板上に前
記下電極膜、圧電体膜及び上電極膜を積層及びパターニ
ングすることにより前記圧電素子を形成する工程とを有
することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製
造方法にある。

【００３３】かかる第１２の態様は、流路形成基板上に
接合層を容易に接合でき、製造コストを低減できる。

【００３４】本発明の第１３の態様は、第１２の態様に
おいて、前記流路形成基板は前記圧力発生室が形成され
た単結晶シリコンからなる流路形成層を有し、該流路形
成層に前記振動板母材を接合することを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドの製造方法にある。

【００３５】かかる第１３の態様は、高精度の圧力発生
室を形成することができると共に流路形成基板と振動板
母材とを容易に且つ確実に接合できる。

【００３６】本発明の第１４の態様は、第１２又は１３
の態様において、前記振動板母材が絶縁体層の両側に単
結晶シリコンからなるシリコン層を有するＳＯＩ基板か
らなり、前記接合層が前記絶縁体層と前記シリコン層の
一方とからなることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドの製造方法にある。

【００３７】かかる第１４の態様は、振動板母材の接合
層以外の領域を容易に除去することができる。

【００３８】本発明の第１５の態様は、第１２又は１３
の態様において、前記接合層がボロンの拡散された単結
晶シリコンからなることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッドの製造方法にある。

【００３９】かかる第１５の態様は、ボロンの拡散され
た単結晶シリコンからなる接合層を用いることで、振動
板母材の接合層以外の領域を容易且つ確実に除去して振
動板を容易に形成できる。

【００４０】本発明の第１６の態様は、第１２又は１３
の態様において、前記振動板母材がｐｎ接合を持つ単結
晶シリコンからなり、前記接合層がｎ型単結晶シリコン
であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの
製造方法にある。

【００４１】かかる第１６の態様は、ｎ型単結晶シリコ
ンからなる接合層を用いることで、振動板母材の接合層
以外の領域を容易且つ確実に除去して振動板を容易に形
成できる。

【００４２】本発明の第１７の態様は、第１２又は１３
の態様において、前記振動板母材が不純物濃度の異なる
２層の単結晶シリコンからなると共に前記接合層が低濃
度の層からなることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドの製造方法にある。

【００４３】かかる第１７の態様は、接合層に低濃度の
単結晶シリコンを用いることで、振動板母材の接合層以
外の領域を容易且つ確実に除去して振動板を容易に形成
できる。

【００４４】本発明の第１８の態様は、第１２〜１７の
何れかの態様において、前記振動板母材を前記流路形成
基板に接合する工程では、両者を直接接合又は常温接合
により接合することを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドの製造方法にある。

【００４５】かかる第１８の態様は、振動板母材と流路
形成基板とを直接接合又は常温接合により容易且つ確実
に接合することができる。

【００４６】本発明の第１９の態様は、第１２又は１４
の態様において、前記振動板母材を前記流路形成基板に
接合する工程では、両者を陽極接合により接合すること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法に
ある。

【００４７】かかる第１９の態様は、振動板母材と流路
形成基板とを陽極接合により容易且つ確実に接合するこ
とができる。

【００４８】本発明の第２０の態様は、第１２〜１９の
何れかの態様において、前記振動板を形成する工程で
は、前記流路形成基板を保護層で覆った後、前記振動板
母材の前記接合層以外の領域を除去することを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。

【００４９】かかる第２０の態様は、振動板母材の接合
層以外の領域を除去する際に、流路形成基板が除去され
ることがなく、高精度の振動板を形成することができ
る。

【００５０】本発明の第２１の態様は、第１２〜２０の
何れかの態様において、前記圧力発生室を形成する工程
では、当該圧力発生室を前記流路形成基板を貫通するこ
となく形成することを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドの製造方法にある。

【００５１】かかる第２１の態様は、圧力発生室を画成
する隔壁の剛性を向上して圧力発生室間のクロストーク
を防止することができ、インク吐出特性を向上すること
ができる。

【００５２】

【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。

【００５３】（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、インクジェット式記録ヘッドの１つの
圧力発生室の長手方向における断面構造を示す図であ
る。

【００５４】図示するように、圧力発生室１２が形成さ
れる流路形成基板１０は、例えば、１５０μｍ〜１ｍｍ
の厚さのシリコン単結晶基板からなり、その一方面側の
表層部分には、異方性エッチングにより複数の隔壁１１
によって区画された圧力発生室１２が形成されている。

【００５５】また、各圧力発生室１２の長手方向一端部
には、後述するリザーバ１５と圧力発生室１２とを接続
するための中継室であるインク連通部１３が圧力発生室
１２よりも幅の狭い狭隘部１４を介して連通されてい
る。また、これらインク連通部１３及び狭隘部１４は、
圧力発生室１２と共に異方性エッチングによって形成さ
れている。なお、狭隘部１４は、圧力発生室１２のイン
クの流出入を制御するためのものである。

【００５６】この異方性エッチングは、ウェットエッチ
ング又はドライエッチングの何れの方法を用いてもよい
が、シリコン単結晶板を厚さ方向に途中までエッチング
（ハーフエッチング）することにより圧力発生室１２は
浅く形成されており、その深さは、ハーフエッチングの
エッチング時間によって調整することができる。

【００５７】なお、本実施形態では、インク連通部１３
を各圧力発生室１２毎に設けるようにしたが、これに限
定されず、例えば、インク連通部１３を各圧力発生室１
２に共通するようにしてもよく、この場合、このインク
連通部１３が後述するリザーバ１５の一部を構成するよ
うにしてもよい。

【００５８】一方、流路形成基板１０の他方面側には、
各インク連通部１３に連通し、各圧力発生室１２にイン
クを供給するリザーバ１５が形成されている。このリザ
ーバ１５は、例えば、流路形成基板１０の他方面側か
ら、保護膜５５ｂをマスクとして異方性エッチングする
ことによって形成されている。

【００５９】このような流路形成基板１０の圧力発生室
１２側には、単結晶シリコン又は酸化シリコンからな
る、厚さが略１μｍ以下の弾性膜５０が接着剤を介さず
に接合されて設けられている。この弾性膜５０は、その
一方の面で圧力発生室１２の一壁面を構成している。な
お、本実施形態では、弾性膜５０は酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ_２）からなり、弾性膜５０と流路形成基板１０とは、
詳しくは後述するが陽極接合により接合した。なお、流
路形成基板１０の弾性膜５０との接合面には、酸化シリ
コンからなる保護膜５５ａが形成されている。この保護
膜５５ａは流路形成基板１０に圧力発生室１２を形成す
る際のマスクとして使用されたものであり、弾性膜５０
と流路形成基板１０とを陽極接合する際にも用いられ
る。

【００６０】このような弾性膜５０上の各圧力発生室１
２に相対向する領域には、厚さが例えば、約０．５μｍ
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３０
０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という。本実施形態で
は、下電極膜６０を圧電素子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
る弾性膜とを合わせて圧電アクチュエータと称する。な
お、本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０を振
動板とした。

【００６１】また、流路形成基板１０の圧電素子３００
側、本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０上に
は、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害し
ない程度の空間を確保した状態でこの空間を密封可能な
圧電素子保持部２２を有する封止板２０が接合されてい
る。

【００６２】なお、この封止板２０には、本実施形態で
は、各圧力発生室１２と連通するノズル開口２１が穿設
されており、ノズルプレートの役割も兼ねている。ま
た、ノズル開口２１と圧力発生室１２とは、弾性膜５０
及び下電極膜６０を除去することにより設けられたノズ
ル連通孔５１を介して連通されている。

【００６３】ここで、本実施形態のインクジェット式記
録ヘッドの製造工程、特に、流路形成基板１０に圧力発
生室１２を形成する工程及びこの圧力発生室１２に対応
する領域に圧電素子３００を形成する工程について説明
する。なお、図３〜図５は、圧力発生室１２の長手方向
の断面図である。

【００６４】まず、図３（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１１０
０℃の拡散炉で熱酸化して、酸化シリコンからなる保護
膜５５ａ及び５５ｂを形成すると共に一方面の保護膜５
５ａの圧力発生室１２を形成する領域に開口１２ａを形
成する。

【００６５】次いで、図３（ｂ）に示すように、保護膜
５５ａをマスクとして流路形成基板１０を異方性エッチ
ングすることにより圧力発生室１２，インク連通部１３
及び狭隘部１４を形成する。

【００６６】次に、図３（ｃ）に示すように、流路形成
基板１０の圧力発生室１２が開口する面に、例えば、厚
さが２２０μｍの単結晶シリコンからなる弾性膜母材１
５０を接合する。この弾性膜母材１５０は、流路形成基
板１０との接合面に、例えば、熱酸化、ＴＥＯＳ−ＣＶ
Ｄ法又はウェット酸化等により形成された酸化シリコン
からなる酸化シリコン層１５１を有する。

【００６７】この酸化シリコン層１５１は、後の工程
で、流路形成基板１０と接合後、弾性膜母材１５０の酸
化シリコン層１５１以外の領域を除去することにより弾
性膜５０となるため、略１μｍ以下の厚さで形成されて
いる。

【００６８】また、流路形成基板１０と弾性膜母材１５
０との接合方法は、接着剤を介さずに接合できれば、特
に限定されず、例えば、直接接合、常温接合及び陽極接
合等を挙げることができる。本実施形態では、陽極接合
により両者を接合した。

【００６９】詳しくは、相対する面を鏡面状に研磨した
シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０の保護膜
５５ａと、弾性膜母材１５０の酸化シリコン層１５１と
を当接させた状態で、全体を４５０℃近くに昇温させ、
２００〜１０００Ｖの電位を両方の基板に印加する。こ
のとき、酸化シリコンからなる保護膜５５ａ及び酸化シ
リコン層１５１中の正のＨ⁺イオンは酸化シリコンの中
で動きやすくなるため、負の電界に引かれてそれぞれ保
護膜５５ａ及び酸化シリコン層１５１の表面に到達す
る。一方、保護膜５５ａ及び酸化シリコン層１５１中の
それぞれに残った負のイオンが両者の接着面に空間電荷
層を形成して、流路形成基板１０と弾性膜母材１５０と
の間に強い吸引力が生じることにより、両者が化学結合
される。

【００７０】なお、このように弾性膜母材１５０と流路
形成基板１０とを陽極接合により接合した際に、表面に
微少なゴミや汚れがあるとその部分は接着せずに接合界
面にボイド層が形成されてしまう。

【００７１】次に、図３（ｄ）示すように、弾性膜母材
１５０の余分な領域を除去する。本実施形態では、酸化
シリコン層１５１以外の領域、すなわち、単結晶シリコ
ンのみを除去した。

【００７２】この単結晶シリコンの除去は、本実施形態
では、例えば、ＫＯＨ等のアルカリ水溶液を用いたウェ
ットエッチングにより行った。

【００７３】このように弾性膜母材１５０の酸化シリコ
ン層１５１以外の領域を除去することにより、流路形成
基板１０上に接合されて残った酸化シリコン層１５１が
弾性膜５０となる。

【００７４】このような方法によると略１μｍ以下とい
う薄膜からなる弾性膜５０を、浅い圧力発生室１２が形
成された流路形成基板１０に接着剤を介さずに接合する
ことができるので、製造工程を簡略化することができ、
製造コストを低減することができる。

【００７５】また、単結晶シリコンの除去方法は、エッ
チングや研磨など、酸化シリコン層１５１のみを残留で
きる方法であれば、特に限定されず、単結晶シリコンを
剥離するようにしてもよい。

【００７６】例えば、弾性膜母材１５０の酸化シリコン
層１５１と単結晶シリコンとの境界部分に多孔質シリコ
ン層を設けておき、流路形成基板１０と弾性膜母材１５
０とを接合後、この多孔質シリコン層をエッチング等に
よって除去することにより、酸化シリコン層１５１から
単結晶シリコンを容易に剥離することができる。なお、
このような弾性膜母材１５０は、単結晶シリコンからな
る弾性膜母材１５０の表面に陽極化成処理によって多孔
質シリコン層を形成し、この上にエピタキシャル成長法
により薄いシリコン層を形成して表面を酸化処理するこ
とによって形成できる。

【００７７】また、例えば、弾性膜母材１５０の単結晶
シリコンと酸化シリコン層１５１との間に水素イオンを
注入した水素イオン層を設けておき、流路形成基板１０
と弾性膜母材１５０とを接合後に５００℃〜６００℃に
加熱することによっても、酸化シリコン層１５１から単
結晶シリコンを容易に剥離することができる。

【００７８】このように、弾性膜母材１５０の単結晶シ
リコンを剥離することによって除去すれば、剥離した単
結晶シリコンを再使用することができ、製造コストを削
減することができる。

【００７９】次に、各圧力発生室１２に対応して弾性膜
５０上に圧電素子３００を形成する。

【００８０】圧電素子３００を形成する工程としては、
まず、図４（ａ）に示すように、スパッタリングで下電
極膜６０を流路形成基板１０の圧力発生室１２側に全面
に亘って形成すると共に所定形状にパターニングし、下
電極膜６０を形成する。この下電極膜６０の材料として
は、白金、イリジウム等が好適である。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７
０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、イリジウムが好適である。

【００８１】次に、図４（ｂ）に示すように、圧電体層
７０を成膜する。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
形成した。圧電体層７０の材料としては、ＰＺＴ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、スパッタリング法又はＭＯＤ法
（有機金属熱塗布分解法）等のスピンコート法により成
膜してもよい。

【００８２】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法もしくはＭＯＤ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。

【００８３】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。

【００８４】次に、図４（ｃ）に示すように、上電極膜
８０を成膜する。上電極膜８０は、導電性の高い材料で
あればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多
くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態
では、白金をスパッタリングにより成膜している。

【００８５】次いで、図４（ｄ）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のパターニングを行う。また、本実施形態では、
同時に、圧力発生室１２の長手方向のインク連通部１３
とは反対側の端部近傍の弾性膜５０及び下電極膜６０を
パターニングしてノズル連通孔５１を形成する。

【００８６】次に、図５（ａ）に示すように、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毎にパターニングして、各圧電素子
３００の上電極膜８０から弾性膜５０上に延びるリード
電極９０を形成する。

【００８７】次に、図５（ｂ）に示すように、流路形成
基板１０の圧力発生室１２とは反対側の面に設けられた
保護膜５５ｂのリザーバ１５となる領域をパターニング
により除去して開口部５６を形成すると共に、この開口
部５６からインク連通部１３に達するまで流路形成基板
１０を異方性エッチング、例えば、ウェットエッチング
することにより、リザーバ１５を形成する。

【００８８】以上のような工程で、圧力発生室１２及び
圧電素子３００が形成される。

【００８９】その後、流路形成基板１０の圧電素子３０
０側、本実施形態では、下電極膜６０及び弾性膜５０上
に封止板２０を接合する。

【００９０】このように製造された本実施形態のインク
ジェット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手
段からリザーバ１５にインクを取り込み、リザーバ１５
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、図示しない外部配線から出力された記録信号に従
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２
１からインク滴が吐出する。

【００９１】このように圧力発生室１２を流路形成基板
１０を貫通することなく形成することで隔壁１１の剛性
を向上でき、圧力発生室１２を高密度に配設しても圧力
発生室１２間のクロストークを防止することができる。

【００９２】なお、本実施形態では、インク連通部１３
及び狭隘部１４を介して各圧力発生室１２とリザーバ１
５とを連通するようにしたが、これに限定されず、例え
ば、図６（ａ）に示すように、各圧力発生室１２とリザ
ーバ１５とを直接連通するようにしてもよい。

【００９３】また、本実施形態では、狭隘部１４を圧力
発生室１２よりも細い幅で形成して、圧力発生室１２の
インクの流出入を制御するようにしたが、これに限定さ
れず、例えば、図６（ｂ）に示すように、圧力発生室１
２と同一幅として、深さを調整した狭隘部１４Ａとして
もよい。

【００９４】（実施形態２）図７は、実施形態２に係る
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
室の長手方向の断面図である。

【００９５】本実施形態は、弾性膜５０Ａが不純物の拡
散された単結晶シリコンからなる例である。

【００９６】ここで、このように弾性膜５０Ａを設ける
方法を詳細に説明する。なお、上述した実施形態１の製
造方法と同様の工程については、重複する説明を省略す
る。

【００９７】まず、図７（ａ）に示すように、上述した
実施形態１と同様の工程で流路形成基板１０に圧力発生
室１２を形成する。

【００９８】次いで、図７（ｂ）に示すように、圧力発
生室１２の形成された流路形成基板１０に、弾性膜母材
１５０Ａを接合する。

【００９９】この弾性膜母材１５０Ａは、本実施形態で
は、単結晶シリコンからなり、流路形成基板１０との接
合面に、不純物を拡散した不純物層１５１Ａを有する。
この不純物層１５１Ａは、本実施形態では、例えば、単
結晶シリコンの表面にボロンをドーピング又は単結晶シ
リコンの表面にボロンの拡散された単結晶シリコンをエ
ピタキシャル形成することにより設けることができる。

【０１００】そして、このように不純物層１５１Ａの形
成された弾性膜母材１５０Ａと流路形成基板１０との接
合方法は、特に限定されず、例えば、直接接合又は常温
接合等を挙げることができる。本実施形態では、直接接
合により両者を接合した。

【０１０１】具体的には、流路形成基板１０及び弾性膜
母材１５０Ａの接合面を鏡面に研磨して、表面を洗浄し
てごみや汚れを除去して乾燥させ、清浄な雰囲気下で互
いの表面を接触させることにより両者が接着される。

【０１０２】なお、弾性膜母材１５０Ａと流路形成基板
１０とを直接接合により接合する場合、それぞれの結晶
格子を整合させることは困難であり、接合界面には結晶
格子不整合面が形成される。また、両者の結晶格子のず
れを１度以内の精度で接合した場合には、接合界面で結
晶格子がつながり、エピタキシャル同様の連続性が保た
れるが、転移面が形成される。さらに、上述した実施形
態１と同様に接合界面にボイド層が形成されることもあ
る。

【０１０３】次に、図７（ｃ）に示すように、弾性膜母
材１５０Ａの余分な領域を除去する。本実施形態では、
不純物層１５１Ａ以外の領域、すなわち、他方面側の単
結晶シリコンのみを除去した。本実施形態では、ＫＯＨ
によるウェットエッチングにより単結晶シリコンを除去
した。

【０１０４】ここで、ＫＯＨによるウェットエッチング
では、ボロンの拡散された不純物層１５１Ａのエッチン
グの速度が、単結晶シリコンの領域に比べボロン濃度の
比の４乗倍で減少するという特性から、単結晶シリコン
のみをエッチングにより除去し、不純物層１５１Ａのみ
を残すことができる。

【０１０５】なお、本実施形態では、このようなウェッ
トエッチングにより流路形成基板１０上に不純物層１５
１Ａのみを形成後、不純物層１５１Ａの表面を電解研磨
により平滑にすることで、弾性膜５０Ａを形成した。

【０１０６】その後の圧電素子３００及びリザーバ１５
等を形成する工程は、上述した実施形態１と同様であ
る。

【０１０７】このように、弾性膜母材１５０Ａにボロン
の拡散された不純物層１５１Ａを有する単結晶シリコン
を用いても、上述した実施形態１と同様の効果を得るこ
とができる。

【０１０８】（実施形態３）図８は、実施形態３に係る
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
室の長手方向の断面図である。

【０１０９】本実施形態は、弾性膜母材１５０Ｂをｐｎ
接合を持つ単結晶シリコンとし、弾性膜５０Ｂがｎ型の
単結晶シリコンからなる例である。

【０１１０】ここで、このように弾性膜５０Ｂを設ける
方法を詳細に説明する。なお、上述した実施形態１の製
造方法と同様の工程については、重複する説明を省略す
る。

【０１１１】まず、図８（ａ）に示すように、上述した
実施形態１と同様の工程で流路形成基板１０に圧力発生
室１２を形成する。

【０１１２】次に、図８（ｂ）に示すように、圧力発生
室１２の形成された流路形成基板１０に、弾性膜母材１
５０Ｂを接合する。

【０１１３】この弾性膜母材１５０Ｂは、ｐｎ接合を持
つ単結晶シリコン、すなわちｎ型シリコン層１５１Ｂと
ｐ型シリコン層１５２Ｂとで構成されていれば、特に限
定されず、例えば、ｐ型シリコン層１５２Ｂにリン等を
ドーピング又はｐ型シリコン層１５２の表面にｎ型シリ
コン層１５１Ｂをエピタキシャル形成することによりｎ
型シリコン層１５１Ｂとｐ型シリコン層１５２Ｂとで構
成されるｐｎ接合を持つ弾性膜母材１５０Ｂを形成する
ことができる。

【０１１４】そして、このように形成された弾性膜母材
１５０Ｂと流路形成基板１０との接合方法は、特に限定
されず、例えば、直接接合及び陽極接合等により両者を
接合することができる。本実施形態では、上述した実施
形態２と同様に直接接合により接合した。

【０１１５】次に、図８（ｃ）に示すように、弾性膜母
材１５０Ｂの余分な領域を除去する。本実施形態では、
ｎ型シリコン層１５１Ｂ以外の領域、すなわち、ｐ型シ
リコン層１５２Ｂのみを除去した。本実施形態では、Ｋ
ＯＨ等のアルカリ水溶液による電気化学エッチングによ
りｐ型シリコン層１５２Ｂを除去した。

【０１１６】ここで、電気化学エッチングは、ｐｎ接合
を持つ単結晶シリコンからなる弾性膜母材１５０Ｂに印
加する電圧の大きさを変化させてｐ型シリコン層１５２
Ｂのみをエッチングし、ｎ型シリコン層１５１Ｂのみを
残すものである。

【０１１７】詳しくは、ｎ型シリコン層１５１Ｂ及びｐ
型シリコン層１５２Ｂはパシベーション電圧（電流がピ
ーク値になるよりも少し高い）よりも高い電圧を印加し
たときに、シリコンのエッチング速度が著しく小さくな
る。この性質を利用して、エッチングを進行させたいｐ
型シリコン層１５２Ｂにパシベーション電圧よりも低い
電圧を印加し、エッチングを停止させたいｎ型シリコン
層１５１Ｂにパシベーション電圧よりも高い電圧を印加
してＫＯＨ等のアルカリ水溶液でエッチングを行うこと
により、ｐ型シリコン層１５２Ｂのみをエッチングして
ｎ型シリコン層１５１Ｂを残すことができる。

【０１１８】なお、本実施形態では、このような電気化
学エッチングにより流路形成基板１０上にｎ型シリコン
層１５１Ｂのみを形成後、ｎ型シリコン層１５１Ｂの表
面を電解研磨により平滑にすることで弾性膜５０Ｂを形
成した。

【０１１９】その後の圧電素子３００及びリザーバ１５
等を形成する工程は、上述した実施形態１と同様であ
る。

【０１２０】このように、弾性膜母材１５０Ｂにｐｎ接
合を持つ単結晶シリコンを用いても、上述した実施形態
１と同様の効果を得ることができる。

【０１２１】なお、本実施形態では、弾性膜母材１５０
Ｂと流路形成基板１０とを直接接合によって接合したた
め、上述した実施形態２と同様に、弾性膜５０Ｂと流路
形成基板１０との接合界面に結晶格子不整合面、転移面
又はボイド層を有する。

【０１２２】（実施形態４）図９は、実施形態４に係る
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
室の長手方向の断面図である。

【０１２３】本実施形態は、弾性膜母材１５０Ｃとして
不純物濃度の異なる単結晶シリコンからなる高不純物層
１５２Ｃ及び低不純物層１５１Ｃを有する単結晶シリコ
ンを用い、弾性膜５０Ｃが低不純物層１５１Ｃからなる
例である。

【０１２４】ここで、このように弾性膜５０Ｃを設ける
方法を詳細に説明する。なお、上述した実施形態１の製
造方法と同様の工程については、重複する説明を省略す
る。

【０１２５】まず、図９（ａ）に示すように、上述した
実施形態１と同様の工程で流路形成基板１０に圧力発生
室１２を形成する。

【０１２６】次いで、図９（ｂ）に示すように、圧力発
生室１２の形成された流路形成基板１０に、弾性膜母材
１５０Ｃを接合する。

【０１２７】この弾性膜母材１５０Ｃは、本実施形態で
は、高濃度で不純物を含む高不純物層１５２Ｃと、これ
に対して低濃度で不純物を含む低不純物層１５１Ｃとを
有する単結晶シリコンを用いた。この不純物を含む低不
純物層１５１Ｃと高不純物層１５２Ｃとの組み合わせ
は、特に限定されず、例えば、Ｎ／Ｎ^＋、Ｎ／Ｐ^＋、Ｐ
／Ｎ^＋、Ｐ／Ｐ^＋の全ての組み合わせを用いることがで
きる。

【０１２８】そして、このような弾性膜母材１５０Ｃと
流路形成基板１０との接合方法は、特に限定されず、例
えば、直接接合又は常温接合等を挙げることができる。
本実施形態では、上述した実施形態２と同様に直接接合
により両者を接合した。

【０１２９】次に、図９（ｃ）に示すように、弾性膜母
材１５０Ｃの余分な領域を除去する。

【０１３０】本実施形態では、ＨＦ−ＨＮＯ_３系を用い
た電気化学エッチングにより、低不純物層１５１Ｃ以外
の領域、すなわち、高不純物層１５２Ｃのみを除去し
た。

【０１３１】ここで、ＨＦ−ＨＮＯ_３系を用いた電気化
学エッチングとは、まず、弾性膜母材１５０Ｃをエッチ
ング液に対してプラス側にバイアスするように電極を配
置する。一方、エッチング液の電位を固定するためにマ
イナス側にバイアスした白金電極を溶液中に置く、この
エッチング液としてはＨＦとＨ_２Ｏとの混合液が用いら
れている。Ｈ_２Ｏは、ＨＮＯ_３に比べ酸化作用が小さい
ために、単結晶シリコンのエッチング速度は電流を流さ
ない状態ではきわめて小さい。しかしプラスの電圧を単
結晶シリコンに印加したとき、電極からホールが注入さ
れるために、溶液中のＯＨ⁻イオンが付着して単結晶シ
リコンの酸化が起こる。この酸化物はＨＦ溶液中に容易
に反応してエッチング溶液に溶けるため単結晶シリコン
の溶解が進行する。このとき、高濃度の不純物を有する
高不純物層１５２Ｃでは抵抗が小さいために大きな電流
が流れ、シリコン表面の酸化が早く進みエッチング速度
が大きくなる。反対に低濃度の不純物の低不純物層１５
１Ｃでは、エッチング速度が減少する。このようにＨＦ
−ＨＮＯ_３系を用いた電気化学エッチングでは、高濃度
の不純物を含む高不純物層１５２Ｃをエッチングして、
低濃度の不純物を含む低不純物層１５１Ｃのみを残すこ
とができる。

【０１３２】なお、本実施形態では、このようなＨＦ−
ＨＮＯ_３系を用いた電気化学エッチングにより流路形成
基板１０上に低不純物層１５１Ｃのみを形成後、表面を
電解研磨により平滑にすることで、弾性膜５０Ｃを形成
した。

【０１３３】その後の圧電素子３００及びリザーバ１５
等を形成する工程は、上述した実施形態１と同様であ
る。

【０１３４】このように、弾性膜母材１５０Ｃに高濃度
の不純物を含む高不純物層１５２Ｃとそれに比べ低濃度
の不純物を含む低不純物層１５１Ｃを用いて、弾性膜５
０Ｃを低不純物層１５１Ｃで形成しても上述した実施形
態１と同様の効果を得ることができる。

【０１３５】なお、本実施形態では、弾性膜母材１５０
Ｃと流路形成基板１０とを直接接合によって接合したた
め、上述した実施形態２と同様に弾性膜５０Ｃと流路形
成基板１０との接合界面に結晶格子不整合面、転移面又
はボイド層を有する。

【０１３６】（実施形態５）図１０は、実施形態５に係
るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す圧力発
生室の長手方向の断面図である。

【０１３７】本実施形態は、弾性膜５０Ｄとして流路形
成基板１０の圧力発生室１２側に単結晶シリコンからな
るシリコン層５２と、下電極膜６０側に酸化シリコンか
らなる絶縁体層５３とを有する例である。

【０１３８】ここで、このように弾性膜５０Ｄを設ける
方法について詳細に説明する。なお、上述した実施形態
１の製造方法と同様の工程については、重複する説明を
省略する。

【０１３９】まず、図１０（ａ）に示すように、上述し
た実施形態１と同様の工程で流路形成基板１０に圧力発
生室１２を形成する。また、流路形成基板１０上のマス
クパターンである保護膜５５ａをフッ酸等により除去
し、流路形成基板１０の接合面に単結晶シリコンが露出
するようにした。

【０１４０】次いで、図１０（ｂ）に示すように、圧力
発生室１２の形成された流路形成基板１０に弾性膜母材
１５０Ｄを接合する。

【０１４１】弾性膜母材１５０Ｄは、本実施形態では、
酸化シリコンからなる絶縁体層５３の両側にそれぞれ単
結晶シリコンからなるシリコン層５２及び５４とを有す
るＳＯＩ基板を用いて、一方のシリコン層５２が流路形
成基板１０側となるように接合した。なお、本実施形態
では、シリコン層５２及び絶縁体層５３が弾性膜５０Ｄ
となるため、シリコン層５２の厚さが略１μｍ以下のＳ
ＯＩ基板を用いた。

【０１４２】この流路形成基板１０と弾性膜母材１５０
Ｄとの接合方法は、特に限定されず、例えば、常温接
合、直接接合等を挙げることができる。本実施形態で
は、常温接合により両者を接合した。

【０１４３】具体的には、流路形成基板１０と弾性膜母
材１５０Ｄとの表面にアルゴン高速原子ビーム（ＦＡ
Ｂ）を照射して自然酸化膜等の表面層を取り除くことに
より表面活性化を行い、超高真空中でその表面を加圧接
触させることで両者が接合される。

【０１４４】なお、弾性膜母材１５０Ｄと流路形成基板
１０とを常温接合により接合する場合であっても、上述
した実施形態２〜４の直接接合の場合と同様に、弾性膜
母材１５０Ｄと流路形成基板１０との接合界面に、結晶
格子不整合面、転移面又はボイド層が形成される。

【０１４５】次に、図１０（ｃ）に示すように、弾性膜
母材１５０Ｄの余分な領域を除去する。本実施形態で
は、シリコン層５２及び絶縁体層５３以外の領域、すな
わち、他方面に設けられたシリコン層５４のみを除去し
た。

【０１４６】このシリコン層５４の除去では、本実施形
態では、ＫＯＨ等のアルカリ水溶液によるウェットエッ
チングにより行った。なお、このウェットエッチングで
は単結晶シリコンからなる流路形成基板１０がエッチン
グにより溶解しないように流路形成基板１０の接合面と
は反対側の面等に保護膜を形成するのが好ましい。この
保護膜としては、例えば、パリレン（商品名；ポリパラ
キシリレン）が挙げられる。このパリレンからなる保護
膜はＣＶＤ法によって均一な厚さで容易に成膜すること
ができる。

【０１４７】そして、このようにシリコン層５４を除去
することで、シリコン層５２及び絶縁体層５３からなる
弾性膜５０Ｄとなる。

【０１４８】その後の圧電素子３００及びリザーバ１５
等を形成する工程は、上述した実施形態１と同様であ
る。

【０１４９】このように、弾性膜母材１５０ＤにＳＯＩ
基板を用いても、上述した実施形態１と同様の効果を得
ることができる。

【０１５０】なお、本実施形態では、流路形成基板１０
と弾性膜母材１５０Ｄとを、常温接合により接合した
が、これに限定されず、例えば、上述した実施形態１と
同様に陽極接合により接合するようにしてもよい。この
陽極接合では、流路形成基板及び弾性膜母材のそれぞれ
の接合面に酸化シリコン層を形成する必要があり、これ
により弾性膜５０Ｄは、単結晶シリコンと、その両面に
形成された酸化シリコン層との三層となる。

【０１５１】（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。

【０１５２】例えば、上述した実施形態１〜５では、圧
力発生室１２を流路形成基板１０を貫通することなく浅
く設けるようにしたが、これに限定されず、厚さの薄い
流路形成基板に圧力発生室を貫通して設けるようにして
も、圧力発生室を画成する隔壁の剛性を保って、圧力発
生室間のクロストークを防止することができ、インク吐
出特性を向上することができる。なお、このように流路
形成基板に圧力発生室を貫通して設ける場合も、上述の
製造方法で製造することにより、略１μｍ以下の弾性膜
を接着剤を介さずに接合により設けることができる。こ
れにより、製造工程を簡略化して製造コストを低減する
ことができる。

【０１５３】また、上述した実施形態１〜５では、流路
形成基板１０にシリコン単結晶基板を用いて、圧力発生
室１２をハーフエッチングにより浅く形成したが、これ
に限定されず、例えば、流路形成基板に、ＳＯＩ基板を
用いて、ＳＯＩ基板の一方面側の単結晶シリコンからな
る流路形成層に、この流路形成層を貫通する圧力発生室
を形成するようにしてもよい。これにより、圧力発生室
の深さを容易に制御することができ、高精度の圧力発生
室を形成することができる。

【０１５４】さらに、上述した実施形態１〜５では、陽
極接合、直接接合及び常温接合のそれぞれを例示した
が、接着剤を介さずに流路形成基板と弾性膜とを接合で
きれば、本発明はこれに限定されるものではない。

【０１５５】また、上述した実施形態１〜５の弾性膜５
０〜５０Ｄの形成では、弾性膜母材１５０〜１５０Ｄの
余分な領域を除去する際にエッチングを行ったが、これ
に限定されず、例えば、途中まで機械研磨により除去
し、その後エッチングを行うようにすれば、製造時間を
短縮して製造コストを低減することができる。

【０１５６】さらに、上述した実施形態１〜５では、流
路形成基板１０の圧電素子３００側にノズル開口２１を
有するインクジェット式記録ヘッドとしたが、これに限
定されず、例えば、流路形成基板の圧電素子とは反対側
にノズル開口を有するインクジェット式記録ヘッドとし
てもよい。このような例を図１１に示す。なお、図１１
は、圧力発生室の長手方向の断面図である。

【０１５７】図示するように、流路形成基板１０Ａに
は、圧力発生室１２の両端のそれぞれに連通して、圧電
素子３００とは反対側まで貫通するノズル連通路１６と
インク供給路１７とが設けられている。このノズル連通
路１６及びインク供給路１７は、例えば、圧電素子３０
０とは反対側からウェットエッチングすることにより形
成されている。

【０１５８】一方、流路形成基板１０Ａのノズル連通孔
１６及びインク供給路１７の開口する面側には、ノズル
連通路１６に連通するノズル開口２１Ａと、インク供給
路１７に連通するインク供給孔２３とを有するノズルプ
レート２０Ａが接合されている。

【０１５９】また、ノズルプレート２０Ａのインク供給
孔２３に対向する領域には、リザーバ１５Ａを画成する
リザーバ形成基板３０及びコンプライアンス基板４０が
順次接合されており、圧力発生室１２とリザーバ１５Ａ
とはノズルプレート２０Ａに設けられたインク供給孔２
３を介して連通されている。

【０１６０】さらに、リザーバ１５Ａに供給されるイン
クは、ノズルプレート２０Ａのリザーバ１５Ａに対向す
る領域に形成されたインク導入口２４により供給され
る。

【０１６１】リザーバ形成基板３０は、リザーバ１５Ａ
の周壁を形成するものであり、ノズル開口数、インク滴
吐出周波数に応じた適正な厚みのステンレス板を打ち抜
いて作製されたものである。

【０１６２】インク室側板４０は、ステンレス基板から
なり、一方の面でリザーバ１５Ａの一壁面を構成するも
のである。また、インク室側板４０には、他方の面の一
部にハーフエッチングにより凹部４０ａを形成すること
により薄肉壁４１が形成されている。なお、薄肉壁４１
は、インク滴吐出の際に発生するノズル開口２１Ａと反
対側へ向かう圧力を吸収するためのもので、他の圧力発
生室１２Ａに、リザーバ１５Ａを経由して不要な正又は
負の圧力が加わるのを防止する。

【０１６３】このような構成のインクジェット式記録ヘ
ッドとしても、上述した実施形態１〜５と同様の効果を
得ることができる。

【０１６４】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１２
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。

【０１６５】図１２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。

【０１６６】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に巻き掛けられて搬送されるように
なっている。

【０１６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動板の圧力発生室に対向する接合層を単結晶シリコン
又は酸化シリコンで形成し、流路形成基板と接合層とを
接着剤を介さずに接合するようにしたため、製造工程を
簡略化して製造コストを低減することができる。

【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
録ヘッドの圧力発生室の長手方向の断面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程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
録ヘッドの変形例を示す圧力発生室の長手方向の断面図
である。

【図７】本発明の実施形態２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８】本発明の実施形態３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９】本発明の実施形態４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１０】本発明の実施形態５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１１】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドの変形例を示す圧力発生室の長手方向の断
面図である。

【図１２】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】

１０，１０Ａ流路形成基板１１隔壁１２、１２Ａ圧力発生室１３インク連通部１４狭隘部１５、１５Ａリザーバ２０封止板２０Ａノズルプレート２１ノズル開口２２圧電素子保持部２３インク供給孔２４インク導入口３０リザーバ形成基板４０コンプライアンス基板５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ弾性膜５１ノズル連通孔５２シリコン層５３絶縁層５４シリコン層６０下電極膜７０圧電体層８０上電極膜９０リード電極１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ弾
性膜母材１５１酸化シリコン層１５１Ａ不純物層１５１Ｂｎ型シリコン層１５１Ｃ低不純物層１５２Ｂｐ型シリコン層１５２Ｃ高不純物層３００圧電素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単結晶シリコンからなり、ノズル開口に
連通する圧力発生室が画成された流路形成層を有する流
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、前記振動板の圧力発生室に対向する側の最下層が略１μ
ｍ以下の厚さの単結晶シリコン又は酸化シリコンからな
り且つ前記流路形成層と接着剤を介さずに接合されてい
る接合層を具備す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】請求項１において、前記接合層は不純物
が拡散された単結晶シリコンからな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３】請求項２において、前記不純物がボロン
であ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４】請求項２において、前記接合層がｎ型の
単結晶シリコンであ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５】請求項１〜４の何れかにおいて、前記流
路形成層と前記接合層とが、直接接合又は常温接合で接
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６】請求項５において、前記流路形成層と前
記接合層との接合界面に結晶格子不整合面を有すること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】請求項５において、前記流路形成層と前
記接合層との接合界面に転移面を有することを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
【請求項８】請求項１において、前記流路形成層と前
記接合層とが陽極接合により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９】請求項５〜８の何れかにおいて、前記流
路形成層と前記接合層との接合界面にボイド層を有する
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１０】請求項１〜９の何れかにおいて、前記
圧力発生室が前記流路形成基板を貫通することなく形成
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１１】請求項１〜１０の何れかのインクジェ
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。
【請求項１２】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
振動板を介して成膜及びリソグラフィ法により形成され
た薄膜からなる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧
電素子とを有するインクジェット式記録ヘッドの製造方
法において、前記流路形成基板に圧力発生室を形成する工程と、少な
くとも一方面側に単結晶シリコン又は酸化シリコンから
なる接合層を有する振動板母材の前記接合層側を前記流
路形成基板に接合する工程と、前記振動板母材の前記接
合層以外の領域を除去して前記振動板を形成する工程
と、前記振動板上に前記下電極膜、圧電体膜及び上電極
膜を積層及びパターニングすることにより前記圧電素子
を形成する工程とを有することを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項１３】請求項１２において、前記流路形成基
板は前記圧力発生室が形成された単結晶シリコンからな
る流路形成層を有し、該流路形成層に前記振動板母材を
接合することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の製造方法。
【請求項１４】請求項１２又は１３において、前記振
動板母材が絶縁体層の両側に単結晶シリコンからなるシ
リコン層を有するＳＯＩ基板からなり、前記接合層が前
記絶縁体層と前記シリコン層の一方とからなることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項１５】請求項１２又は１３において、前記接
合層がボロンの拡散された単結晶シリコンからなること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項１６】請求項１２又は１３において、前記振
動板母材がｐｎ接合を持つ単結晶シリコンからなり、前
記接合層がｎ型単結晶シリコンであることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項１７】請求項１２又は１３において、前記振
動板母材が不純物濃度の異なる２層の単結晶シリコンか
らなると共に前記接合層が低濃度の層からなることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項１８】請求項１２〜１７の何れかにおいて、
前記振動板母材を前記流路形成基板に接合する工程で
は、両者を直接接合又は常温接合により接合することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項１９】請求項１２又は１３において、前記振
動板母材を前記流路形成基板に接合する工程では、両者
を陽極接合により接合することを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッドの製造方法。
【請求項２０】請求項１２〜１９の何れかにおいて、
前記振動板を形成する工程では、前記流路形成基板を保
護層で覆った後、前記振動板母材の前記接合層以外の領
域を除去することを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドの製造方法。
【請求項２１】請求項１２〜２０の何れかにおいて、
前記圧力発生室を形成する工程では、当該圧力発生室を
前記流路形成基板を貫通することなく形成することを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。