JP2002264336A

JP2002264336A - 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: JP2002264336A
Application number: JP2001067698A
Authority: JP
Inventors: Soichi Moriya; 壮一守谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-18
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP3888421B2

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】ノズル開口２１に連通する圧力発生室１
２が画成された流路形成基板１０と、該流路形成基板１
０の一方面側に振動板を介して下電極６０、圧電体層７
０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、前記振動板の前
記圧力発生室１２に対向する側の最下層の厚さが１μｍ
以下であり且つ前記流路形成基板１０と接着剤５９を介
して接合されている接合層５０を有する。

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】

【従来の技術】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】

【課題を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、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
層の厚さが１μｍ以下であり且つ前記流路形成基板と接
着剤を介して接合されている接合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。

【００１１】かかる第１の態様では、１μｍ以下の接合
層を流路形成基板に接着剤を介して接合することによ
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、前記流路形成基板の前記圧電素子側には、当該圧電
素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子
保持部を有する封止板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。

【００１３】かかる第２の態様では、外部環境に起因す
る圧電素子の破壊が防止される。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記接合層が酸化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。

【００１５】かかる第３の態様では、接合層に酸化シリ
コンを用いることで、流路形成基板上に振動板を容易に
且つ確実に形成することができる。

【００１６】本発明の第４の態様は、第１又は２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
ッドにある。

【００１７】かかる第４の態様では、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
板上に振動板を容易に且つ確実に形成することができ
る。

【００１８】本発明の第５の態様は、第１又は２の態様
において、前記接合層がｎ型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。

【００１９】かかる第５の態様では、接合層にｎ型単結
晶シリコンを用いることで、流路形成基板上に振動板を
容易に且つ確実に形成することができる。

【００２０】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記流路形成基板が単結晶シリコンか
らなり、前記圧力発生室が異方性エッチングにより形成
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。

【００２１】かかる第６の態様では、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。

【００２２】本発明の第７の態様は、第１〜６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
貫通して形成されており、前記流路形成基板の他方面側
に前記ノズル開口を有するノズルプレートが接合されて
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。

【００２３】かかる第７の態様では、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。

【００２４】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、前記ノズルプレートが酸化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。

【００２５】かかる第８の態様では、酸化シリコンで高
精度のノズルプレートを容易に形成できる。

【００２６】本発明の第９の態様は、第１〜６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。

【００２７】かかる第９の態様では、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。

【００２８】本発明の第１０の態様は、第９の態様にお
いて、前記流路形成基板が、絶縁体層の両面に単結晶シ
リコンからなるシリコン層を有するＳＯＩ基板からな
り、前記圧力発生室が一方のシリコン層に形成されてい
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の態様では、圧力発生室の深
さの制御を容易に行うことができ、高精度の圧力発生室
を形成できる。

【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の態様では、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、一方面に前記振動板
の少なくとも最下層となる接合層を有する振動板母材の
該接合層上に前記振動板を形成すると共に当該振動板上
に前記下電極、圧電体層及び上電極を順次積層及びパタ
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、前記振動板母材の前記振動板側に前記圧電素子の運
動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部を
有する封止板を接合する工程と、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、前記圧電素子
及び前記封止板からなる接合体を形成する工程と、前記
接合体を前記圧力発生室の形成された前記流路形成基板
に接合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の態様では、流路形成基板上
に振動板を接合により容易に形成でき、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。

【００３５】かかる第１３の態様では、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。

【００３６】本発明の第１４の態様は、第１２の態様に
おいて、前記振動板母材が単結晶シリコンからなり、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。

【００３７】かかる第１４の態様では、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に除去することがで
きる。

【００３８】本発明の第１５の態様は、第１２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の態様では、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に除去することができる。

【００４０】本発明の第１６の態様は、第１２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り、前記接合層が不純物濃度の低い
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。

【００４１】かかる第１６の態様では、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
以外の領域を容易に除去することができる。

【００４２】本発明の第１７の態様は、第１２の態様に
おいて、前記振動板母材が単結晶シリコンからなり、前
記接合層が酸化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。

【００４３】かかる第１７の態様では、酸化シリコンか
らなる接合層を用いることで、振動板母材の接合層以外
の領域を容易に除去することができる。

【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、前記接合体と前記流路形成基板
とを接合する工程では、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の態様では、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、容易に且
つ確実に両者を接合することができる。

【００４６】本発明の第１９の態様は、第１７の態様に
おいて、前記接合体と前記流路形成基板とを接合する工
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の態様では、振動板母材と流
路形成基板とを陽極接合により、容易に且つ確実に両者
を接合することができる。

【００４８】本発明の第２０の態様は、第１２〜１７の
態様の何れかにおいて、前記接合体と前記流路形成基板
とを接合する工程では、両者を接着剤を介して接合する
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。

【００４９】かかる第２０の態様では、振動板母材と流
路形成基板とを接着剤により、容易に且つ確実に両者を
接合することができる。

【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接合体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。

【００５１】かかる第２１の態様では、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。

【００５２】本発明の第２２の態様は、第２１の態様に
おいて、前記流路形成基板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基板からなる
と共に前記流路形成層が一方のシリコン層であることを
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。

【００５３】かかる第２２の態様では、圧力発生室の深
さを容易に且つ確実に制御することができる。

【００５４】本発明の第２３の態様は、第２２の態様に
おいて、前記流路形成層と前記接合体とを接合する工程
の後に、前記流路形成基板の他方のシリコン層を除去す
る工程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。

【００５５】かかる第２３の態様では、シリコン層を除
去することにより、容易に小型化できる。

【００５６】本発明の第２４の態様は、第２３の態様に
おいて、前記流路形成基板の他方のシリコン層を除去す
る工程の後に、前記絶縁体層に前記ノズル開口を形成す
る工程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。

【００５７】かかる第２４の態様では、製造工程を簡略
化することができ、製造コストを低減できる。

【００５８】本発明の第２５の態様は、第１２〜２３の
何れかの態様において、前記振動板母材に前記封止板を
接合する工程では、前記封止板に前記ノズル開口及び前
記圧力発生室にインクを供給するインク供給孔の何れか
一方又はその両方を形成した後に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。

【００５９】かかる第２５の態様では、ノズル開口及び
インク供給孔を容易に且つ高精度に形成できる。

【００６０】

【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。

【００６１】（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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】このような流路形成基板１０の圧力発生室
１２側には、厚さが略１μｍ以下の弾性膜５０が接着剤
からなる接着層５９を介して接合されている。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（ＳｉＯ_２）からなる。また、流路形成基板１
０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る。

【００６８】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。

【００６９】また、圧電素子３００の個別電極である上
電極膜８０は、圧電素子３００の長手方向一端部近傍か
ら弾性膜５０上に延設されたリード電極９０を介して図
示しない外部配線と接合されている。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】なお、このような封止板２０は、例えば、
ガラス、セラミック材料等の流路形成基板１０の熱膨張
率と略同一の材料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
板を用いて形成されている。また、この封止板２０の接
合方法も特に限定されず、例えば、接着剤による接着又
は陽極接合等を挙げることができる。本実施形態では、
接着剤により接合した。

【００７３】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。

【００７４】まず、図３（ａ）に示すように、単結晶シ
リコンからなる弾性膜母材１５０を約１１００℃の拡散
炉で熱酸化して、酸化シリコンからなる弾性膜５０を形
成する。この弾性膜母材１５０の厚さは、例えば、２２
０μｍであり、弾性膜５０は略１μｍ以下の厚さで形成
した。

【００７５】次に、図３（ｂ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を弾性膜母材１５０の弾性膜５０
上の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７０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。

【００７６】次に、図３（ｃ）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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】次に、図３（ｄ）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。

【００８０】次に、図４（ａ）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３
００のパターニングを行う。また、本実施形態では、同
時に、弾性膜５０及び下電極膜６０をパターニングして
ノズル開口２１に連通するノズル連通孔５１を形成す
る。

【００８１】次に、図４（ｂ）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。

【００８２】次に、図４（ｃ）に示すように、弾性膜母
材１５０の弾性膜５０上及び下電極膜６０上にノズル開
口２１が設けられた封止板２０を接合する。本実施形態
では、弾性膜母材１５０と封止板２０とを、接着剤、例
えば、熱硬化型接着剤を介して接合した。

【００８３】次に、図４（ｄ）に示すように、弾性膜母
材１５０の弾性膜５０以外の領域を除去する。本実施形
態では、弾性膜５０以外の領域、すなわち、単結晶シリ
コンのみを除去した。

【００８４】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。

【００８５】このように弾性膜母材１５０の弾性膜５０
以外の領域を除去することにより、弾性膜５０、圧電素
子３００及び封止板２０からなる接合体１００が形成さ
れる。

【００８６】なお、単結晶シリコンの除去方法は、エッ
チングや研磨など、弾性膜５０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。

【００８７】例えば、弾性膜母材１５０の弾性膜５０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、流路形成基板と弾性膜母材とを接合後、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、弾性膜５０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。

【００８８】また、例えば、弾性膜母材の単結晶シリコ
ンと弾性膜５０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、封止板２０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、弾性膜５０から単結晶シリコンを容易に剥離するこ
とができる。

【００８９】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。

【００９０】次に、接合体１００を圧力発生室１２及び
リザーバ１５等が形成された流路形成基板１０に接合す
る。

【００９１】ここで、流路形成基板１０の形成方法につ
いて詳細に説明する。

【００９２】まず、図５（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。

【００９３】次に、図５（ｂ）に示すように、保護膜５
５ａ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。

【００９４】次に、図５（ｃ）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。

【００９５】以上のような工程で、圧力発生室１２及び
リザーバ１５等を有する流路形成基板１０が形成され
る。

【００９６】そしてこのような流路形成基板１０と接合
体１００とを、接着剤からなる接着層５９を介して接合
することで、図２に示すようなインクジェット式記録ヘ
ッドとなる。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】（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圧力発生室の長手方向の
断面図である。

【０１０２】図７に示すように、本実施形態では、圧力
発生室１２Ａが流路形成基板１０Ａを貫通して設けらて
おり、流路形成基板１０Ａの圧電素子３００とは反対側
の面には、ノズル開口２１Ａを有するノズルプレート２
０Ａが接合されている。

【０１０３】ノズルプレート２０Ａは、厚さが例えば、
０．１〜１ｍｍ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、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２
０Ａは、一方の面で流路形成基板１０Ａの一面を全面的
に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する
補強板の役目も果たす。

【０１０４】また、ノズルプレート２０Ａと流路形成基
板１０Ａとの接合方法は、特に限定されず、例えば、接
着剤や熱用着フィルムを介して両者を固着することがで
きる。

【０１０５】このような流路形成基板１０Ａは、上述し
た実施形態１と同様に接合体１００に接合する前に別途
形成する。そして、流路形成基板１０Ａの一方面にノズ
ル開口２１及びノズル連通孔５１の設けられていない接
合体１００を接合し、他方面にノズルプレート２０Ａを
接合することでインクジェット式記録ヘッドが形成され
る。

【０１０６】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と同様の工程で弾性
膜５０を設けることで、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。

【０１０７】（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。

【０１０８】本実施形態では、酸化シリコンからなる絶
縁体層１６の両側に単結晶シリコンからなるシリコン層
１７、１８を有するＳＯＩ基板１１０のシリコン層１７
を流路形成基板１０Ｂとした例である。

【０１０９】ここで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説明する。なお、上述した実施
形態１と同様の工程については、重複する説明を省略す
る。

【０１１０】まず、図８（ａ）に示すように、ＳＯＩ基
板１１０に圧力発生室１２を形成する。本実施形態で
は、ＳＯＩ基板１１０のシリコン層１７を貫通して圧力
発生室１２を形成した。なお、圧力発生室１２はウェッ
トエッチング等で形成することができる。

【０１１１】次に、図８（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基
板１１０の圧力発生室１２側に上述した実施形態１と同
様の工程で形成した接合体１００を接合する。本実施形
態では、上述した実施形態１と同様に接着剤からなる接
着層５９を介して接合した。なお、本実施形態では、封
止板２０にノズル開口が設けられていないものを用い
た。

【０１１２】次に、図８（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基
板１１０の接合体１００とは反対側のシリコン層１８を
除去する。本実施形態では、ＫＯＨ等のアルカリ溶液に
よるウェットエッチングにより除去し、さらに表面を電
解研磨により平滑にした。

【０１１３】なお、このウェットエッチングでは単結晶
シリコンからなるシリコン層１７がエッチングにより溶
解しないようにシリコン層１７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。

【０１１４】次に、図８（ｄ）に示すように、絶縁体層
１６の各圧力発生室１２に対向する位置にノズル開口２
１Ｂを形成する。すなわち、絶縁体層１６は、ノズルプ
レート２０Ｂとして用いられ、シリコン層１７が流路形
成基板１０Ｂとなる。なお、ノズル開口２１Ｂは、ＳＯ
Ｉ基板１１０を形成する際に予め絶縁体層１６に設けて
おくようにしてもよい。

【０１１５】このような製造方法でインクジェット式記
録ヘッドを形成することで、シリコン層１７からなる流
路形成基板１０と絶縁体層１６からなるノズルプレート
２０Ｂとを形成することができる。

【０１１６】また、圧力発生室１２をＳＯＩ基板１１０
に形成することで、圧力発生室１２のエッチング深さの
制御を容易に行うことができ、圧力発生室１２を高精度
に形成することができる。

【０１１７】（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工程を示す圧力発生
室の長手方向の断面図である。

【０１１８】本実施形態は、弾性膜５０Ａが流路形成基
板１０の圧力発生室１２側に酸化シリコンからなる絶縁
体層５２と、下電極膜６０側に単結晶シリコンからなる
シリコン層５３とを有するようにした例である。

【０１１９】ここで、このような弾性膜５０Ａ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。

【０１２０】まず、図９（ａ）に示すように、上述した
実施形態１と同様の工程で弾性膜母材１５０Ａ上に圧電
素子３００及びリード電極９０を形成し、封止板２０を
接合する。

【０１２１】弾性膜母材１５０Ａは、本実施形態では、
酸化シリコンからなる絶縁体層５２の両側にそれぞれ単
結晶シリコンからなるシリコン層５３及び５４を有する
ＳＯＩ基板からなり、一方のシリコン層５３上に圧電素
子３００、リード電極９０を形成し、封止板２０を接合
した。なお、本実施形態では、絶縁体層５２及びシリコ
ン層５３を弾性膜５０Ａとするため、絶縁体層５２の厚
さが略１μｍ以下のＳＯＩ基板を弾性膜母材１５０Ａと
して用いた。

【０１２２】次に、図９（ｂ）に示すように、弾性膜母
材１５０Ａの弾性膜５０Ａ以外の領域を除去して接合体
１００Ａを形成する。本実施形態では、弾性膜５０Ａが
絶縁体層５２と一方のシリコン層５３とからなるため、
他方のシリコン層５４のみを除去した。

【０１２３】そして、このようにシリコン層５４を除去
することで、絶縁体層５２及びシリコン層５３からなる
弾性膜５０Ａを有する接合体１００Ａが形成される。

【０１２４】次に、図９（ｃ）に示すように、接合体１
００Ａを上述した実施形態１と同様の工程で形成した圧
力発生室１２を有する流路形成基板１０に接合する。

【０１２５】弾性膜５０Ａの形成された接合体１００Ａ
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。

【０１２６】具体的には、流路形成基板１０及び接合体
１００Ａ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。

【０１２７】なお、接合体１００Ａ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。

【０１２８】このように弾性膜母材１５０ＡにＳＯＩ基
板を用いて、弾性膜５０Ａを酸化シリコン及び単結晶シ
リコンからなる２層としても、上述した実施形態１と同
様の効果を得ることができる。

【０１２９】また、本実施形態では、弾性膜母材１５０
ＡにＳＯＩ基板を用いて、シリコン層５４をエッチング
により除去することにより、容易に弾性膜５０Ａを形成
することができる。

【０１３０】（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方法を示す圧力発
生室の長手方向の断面図である。

【０１３１】本実施形態は、弾性膜５０Ｂ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。

【０１３２】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。

【０１３３】まず、図１０（ａ）に示すように、上述し
た実施形態１と同様の工程で弾性膜母材１５０Ｂ上に圧
電素子３００及びリード電極９０を形成し、封止板２０
を接合する。

【０１３４】弾性膜母材１５０Ｂは、本実施形態では、
単結晶シリコンからなり封止板２０との接合面側に不純
物の拡散された弾性膜５０Ｂを有する。

【０１３５】この弾性膜５０Ｂに拡散された不純物は、
本実施形態ではボロンであり、弾性膜５０Ｂ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。

【０１３６】次に、図１０（ｂ）に示すように、弾性膜
母材１５０Ｂの弾性膜５０Ｂ以外の領域を除去して接合
体１００Ｂを形成する。本実施形態では、弾性膜５０Ｂ
以外の領域、すなわち、他方面側の単結晶シリコンのみ
をＫＯＨ等のアルカリ水溶液によるウェットエッチング
により除去した。

【０１３７】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弾性膜５０Ｂ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、弾性膜５０Ｂのみを残すこ
とができる。

【０１３８】なお、本実施形態では、弾性膜母材１５０
Ｂの弾性膜５０Ｂ以外の領域を除去した後に、弾性膜５
０Ｂの表面を電解研磨することにより平滑に仕上げた。

【０１３９】次に、図１０（ｃ）に示すように、上述し
た実施形態１と同様の工程で形成した圧力発生室１２及
びリザーバ１５等を有する流路形成基板１０に接合体１
００Ｂを接合する。

【０１４０】弾性膜５０Ｂの形成された接合体１００Ｂ
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４と同様に直接
接合により両者を接合した。

【０１４１】このように、弾性膜母材１５０Ｂにボロン
の拡散された弾性膜５０Ｂ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。

【０１４２】なお、本実施形態では、接合体１００Ｂ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４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。

【０１４３】（実施形態６）図１１は、実施形態６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。

【０１４４】本実施形態は、弾性膜母材１５０Ｃをｐｎ
接合を持つ単結晶シリコンとし、弾性膜５０Ｃがｎ型の
単結晶シリコンからなる例である。

【０１４５】ここで、このような弾性膜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。

【０１４６】まず、図１１（ａ）に示すように、上述し
た実施形態１と同様の工程で弾性膜母材１５０Ｃ上に圧
電素子３００及びリード電極９０を形成し、封止板２０
を接合する。

【０１４７】弾性膜母材１５０Ｃは、本実施形態では、
ｐｎ接合を持つ単結晶シリコンを用いて、弾性膜５０Ｃ
が弾性膜母材１５０Ｃのｎ型単結晶シリコンからなる。

【０１４８】弾性膜５０Ｃの形成方法は、特に限定され
ず、例えば、ｐ型の単結晶シリコンにリン等をドーピン
グ又はｐ型の単結晶シリコンの表面にｎ型の単結晶シリ
コンをエピタキシャル形成することで形成することがで
きる。

【０１４９】次に、図１１（ｂ）に示すように、弾性膜
母材１５０Ｃの弾性膜５０Ｃ以外の領域を除去して接合
体１００Ｃを形成する。本実施形態では、弾性膜母材１
５０Ｃのｐ型の単結晶シリコンのみをＫＯＨ等のアルカ
リ水溶液による電気化学エッチングにより除去した。

【０１５０】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１５０Ｃに印
加する電圧の大きさを変化させてｐ型の単結晶シリコン
のみをエッチングし、ｎ型の単結晶シリコンからなる弾
性膜５０Ｃのみを残すものである。

【０１５１】詳しくは、ｎ型の単結晶シリコンシリコン
及びｐ型の単結晶シリコン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型の単結晶シリコン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型の単結
晶シリコン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型の単結晶シリコンのみをエッチングしてｎ
型の単結晶シリコンからなる弾性膜５０Ｃを残すことが
できる。

【０１５２】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弾性膜母材１５０Ｃのｐ型の単結晶
シリコンのみを除去した後、ｎ型の単結晶シリコンから
なる弾性膜５０Ｃの表面を電解研磨することにより平滑
に仕上げた。

【０１５３】次に、図１１（ｃ）に示すように、接合体
１００Ｃを上述した実施形態１と同様の工程で形成した
圧力発生室１２を有する流路形成基板１０に接合する。

【０１５４】接合体１００Ｃ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４と同様に直接接合により接合
した。

【０１５５】このように、弾性膜母材１５０Ｃ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。

【０１５６】なお、本実施形態では、接合体１００Ｃ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４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。

【０１５７】（実施形態７）図１２は、実施形態７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。

【０１５８】本実施形態は、弾性膜母材１５０Ｄとして
不純物濃度の異なる２層の単結晶シリコンを用いて、弾
性膜５０Ｄが不純物濃度の低い層からなる例である。

【０１５９】ここで、このような弾性膜５０Ｄ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。

【０１６０】まず、図１２（ａ）に示すように、上述し
た実施形態１と同様の工程で弾性膜母材１５０Ｄ上に圧
電素子３００及びリード電極９０を形成し、封止板２０
を接合する。

【０１６１】この弾性膜母材１５０Ｄは、本実施形態で
は、高濃度で不純物を含む高不純物層１５１と、これに
対して低濃度で不純物を含む低不純物層１５２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１５２と高不純物層１５１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。

【０１６２】なお、弾性膜母材１５０Ｄは、後の工程
で、高不純物層１５１が除去され、低不純物層１５２が
弾性膜５０Ｄとなるため、低不純物層１５２の厚さは略
１μｍ以下とした。

【０１６３】次に、図１２（ｂ）に示すように、弾性膜
母材１５０Ｄの低不純物層１５２以外の領域を除去して
接合体１００Ｄを形成する。

【０１６４】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１５２以外の
領域、すなわち、高不純物層１５１のみを除去した。

【０１６５】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１５０Ｄ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１５１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１５２
では、エッチング速度が減少する。このようにＨＦ−Ｈ
ＮＯ_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１５１をエッチングして、低濃度
の不純物を含む低不純物層１５２のみを残すことができ
る。

【０１６６】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低不純物
層１５２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５０Ｄを形成した。

【０１６７】次に、図１２（ｃ）に示すように、接合体
１００Ｄを上述した実施形態１と同様の工程で形成され
た圧力発生室１２を有する流路形成基板１０に接合す
る。

【０１６８】接合体１００Ｄ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、常温接
合により両者を接合した。

【０１６９】具体的には、流路形成基板１０と接合体１
００Ｄとの表面にアルゴン高速原子ビーム（ＦＡＢ）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
ることで両者を接合させるものである。

【０１７０】なお、接合体１００Ｄ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４〜６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。また、本実施形態では、流
路形成基板１０上の保護膜５５ａを予めフッ酸等で除去
した後に接合するようにした。

【０１７１】このように、弾性膜母材１５０Ｄに高濃度
の不純物を含む高不純物層１５１とそれに比べ低濃度の
不純物を含む低不純物層１５２を用いて、弾性膜５０Ｄ
を低不純物層１５２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。

【０１７２】（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。

【０１７３】例えば、上述した実施形態１、４〜７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、ＳＯ
Ｉ基板を用いて、ＳＯＩ基板の一方面側の単結晶シリコ
ンからなるシリコン層に、このシリコン層を貫通する圧
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。

【０１７４】また、上述した実施形態１〜７の接合体１
００〜１００Ｄの形成では、弾性膜母材１５０〜１５０
Ｄの弾性膜５０〜５０Ｄ以外の領域の除去をエッチング
により行ったが、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。

【０１７５】さらに、上述した実施形態１では、接合体
１００と流路形成基板１０とを接着剤からなる接着層５
９を介して接合するようにしたが、これに限定されず、
例えば、接合体１００と流路形成基板１０との相対向す
る面を鏡面状に研磨して当接させ、全体に加熱すると共
に両方の基板に電圧を印加することで接合する陽極接合
によって接合するようにしてもよい。

【０１７６】また、上述した実施形態１、４〜７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１３に示す。なお、図１
３は、圧力発生室の長手方向の断面図である。

【０１７７】図示するように、流路形成基板１０Ｃ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孔５１Ｃ
とインク供給路１３Ｃとが設けられている。このノズル
連通孔５１Ｃ及びインク供給路１３Ｃは、例えば、圧電
素子３００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。

【０１７８】一方、流路形成基板１０Ｃのノズル連通孔
５１Ｃ及びインク供給路１３Ｃの開口する面側には、ノ
ズル連通孔５１Ｃに連通するノズル開口２１Ｃと、イン
ク供給路１３Ｃに連通するインク供給孔２３とを有する
ノズルプレート２０Ｃが接合されている。

【０１７９】また、ノズルプレート２０Ｃ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２０Ｃ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。

【０１８０】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２０Ｃ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。

【０１８１】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。

【０１８２】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２１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１２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。

【０１８３】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、上述した実施形態と１、４〜７と同様の
効果を得ることができる。

【０１８４】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１４
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。

【０１８５】図１４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。

【０１８６】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。

【０１８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、振動
板を流路形成基板に接着剤で接合して形成するため、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。また、振動板を接合することから、流路形成基板に
圧力発生室を予め浅く形成しておくことができるため、
圧力発生室を高密度で配設しても隔壁の剛性を高めてイ
ンク吐出特性を向上することができる。

【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】本発明の実施形態６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１２】本発明の実施形態７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１３】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１４】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、１０Ｂ、１０Ｃ流路形成基板１１隔壁１２、１２Ａ圧力発生室１３、１３Ｃインク連通部１３Ａインク供給路１４狭隘部１５、１５Ａリザーバ２０封止板２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃノズルプレート２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ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、５１Ｃノズル連通孔５２絶縁体層５３シリコン層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高不純物層１５２低不純物層３００圧電素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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の厚
さが１μｍ以下であり且つ前記流路形成基板と接着剤を
介して接合されている接合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２】請求項１において、前記流路形成基板の
前記圧電素子側には、当該圧電素子の運動を阻害しない
程度の空間を確保する圧電素子保持部を有する封止板を
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３】請求項１又は２において、前記接合層が
酸化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４】請求項１又は２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。
【請求項５】請求項１又は２において、前記接合層が
ｎ型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６】請求項１〜５の何れかにおいて、前記流
路形成基板が単結晶シリコンからなり、前記圧力発生室
が異方性エッチングにより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７】請求項１〜６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して形成されてお
り、前記流路形成基板の他方面側に前記ノズル開口を有
するノズルプレートが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８】請求項７において、前記ノズルプレート
が酸化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９】請求項１〜６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１０】請求項９において、前記流路形成基板
が、絶縁体層の両面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、前記圧力発生室が一方
のシリコン層に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、一方面に前記振動板の少なくとも最下層となる接合層を
有する振動板母材の該接合層上に前記振動板を形成する
と共に当該振動板上に前記下電極、圧電体層及び上電極
を順次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、前記振動板母材の前記振動板側に
前記圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する
圧電素子保持部を有する封止板を接合する工程と、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、前記圧電素子及び前記封止板からなる接合体を形成
する工程と、前記接合体を前記圧力発生室の形成された
前記流路形成基板に接合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１４】請求項１２において、前記振動板母材
が単結晶シリコンからなり、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１５】請求項１２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り、
前記接合層が不純物濃度の低い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１７】請求項１２において、前記振動板母材
が単結晶シリコンからなり、前記接合層が酸化シリコン
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１８】請求項１２〜１７の何れかにおいて、
前記接合体と前記流路形成基板とを接合する工程では、
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１７において、前記接合体と前
記流路形成基板とを接合する工程では、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１２〜１７の何れかにおいて、
前記接合体と前記流路形成基板とを接合する工程では、
両者を接着剤を介して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２１】請求項１２〜２０の何れかにおいて、
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
記接合体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２２】請求項２１において、前記流路形成基
板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基板からなると共に前記流路形成層が
一方のシリコン層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２３】請求項２２において、前記流路形成層
と前記接合体とを接合する工程の後に、前記流路形成基
板の他方のシリコン層を除去する工程を有することを特
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２４】請求項２３において、前記流路形成基
板の他方のシリコン層を除去する工程の後に、前記絶縁
体層に前記ノズル開口を形成する工程を有することを特
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２５】請求項１２〜２３の何れかにおいて、
前記振動板母材に前記封止板を接合する工程では、前記
封止板に前記ノズル開口及び前記圧力発生室にインクを
供給するインク供給孔の何れか一方又はその両方を形成
した後に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。