JP2003159801A - 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異物による吐出不良を防止した液体噴射ヘッ
ド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供する。 【解決手段】 流路形成基板１０の圧電素子３００側に
接合される接合基板３０を有すると共に、流路形成基板
１０に設けられる貫通部１３と接合基板３０に設けられ
る貫通部３１とが連通する連通部１１０を有し、且つ該
連通部１１０の内周縁部に対応する領域に樹脂材料から
なる被膜層１２１を含む積層膜１２０を設けて液体への
異物の混入を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被噴射液を吐出す
る液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置
に関し、特に、インク滴を吐出するノズル開口と連通す
る圧力発生室に供給されたインクを圧電素子によって加
圧することにより、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、圧電素子の軸方向に伸長、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。

【０００５】このようなインクジェット式記録ヘッドで
は、一般に、各圧力発生室の共通のインク室となるリザ
ーバが形成されており、このリザーバから各圧力発生室
にインクが供給されるようになっている。そして、リザ
ーバとしては、例えば、圧力発生室が形成される流路形
成基板に設けられた連通部と、流路形成基板の圧電素子
側の面に接合されたリザーバ形成基板に設けられたリザ
ーバ部とで構成されたものがある（例えば、特許文献１
参照）。

【０００６】

【特許文献１】特開２０００−２９６６１６号公報（第
８−１３頁、第１−２図）

【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、リザーバの一部
を機械的に破断させることによって流路が形成されてい
るため、リザーバを構成する内面にクラックが生じる場
合がある。このようなリザーバにインクを充填して使用
していると、リザーバの内面のクラックが生じている部
分がはがれ、その破片がノズル開口を塞いでしまい吐出
不良が発生するという問題がある。

【０００８】また、各基板等を接合する際に位置決めの
ために用いられる位置決め孔等も、リザーバと同様にそ
の一部が機械的に破断させて形成しているため、このと
き発生した破断片等の異物によって吐出不良等が発生す
る虞もある。

【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なく、勿論、イン
ク以外の液体を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいて
も、同様に存在する。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑み、異物によ
る吐出不良を防止した液体噴射ヘッド及びその製造方法
並びに液体噴射装置を提供することを課題とする。

【００１１】

【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、複数のノズル開口が穿設されたノズ
ルプレートと、前記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
に振動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電
極からなる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドにおい
て、前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合される接
合基板を有すると共に、前記流路形成基板に設けられる
貫通部と前記接合基板に設けられる貫通部とが連通する
連通部を有し、且つ該連通部の内周縁部に対応する領域
に樹脂材料からなる被膜層を含む積層膜を有することを
特徴とする液体噴射ヘッドにある。

【００１２】かかる第１の態様では、被膜層によって積
層膜の他の層が固定されるため、積層膜にクラックが生
じたり、破断して破断片を生じたりすることがない。

【００１３】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記連通部が、各圧力発生室に共通する液室である
リザーバを介して前記圧力発生室に液体を供給するため
の液体供給部を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドに
ある。

【００１４】かかる第２の態様では、液体に積層膜の破
断片が混入することによるノズル詰まり等の吐出不良が
発生するのを防止できる。

【００１５】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記連通部の内周縁部に設けられた積層膜が樹脂材
料からなる保護膜によって覆われていることを特徴とす
る液体噴射ヘッドにある。

【００１６】かかる第３の態様では、積層膜が保護膜に
よって固定されるため、破断片の発生を確実に防止でき
る。さらに、液体の流れがスムーズになるため、液体の
吐出特性が向上する。

【００１７】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記連通部が、前記流路形成基板に設
けられた位置決め孔と前記接合基板に設けられた位置決
め孔とを連通する位置決め連通部を含むことを特徴とす
る液体噴射ヘッドにある。

【００１８】かかる第４の態様では、位置決め孔を連通
する位置決め連通部の積層膜から破断片が生じることが
ない。

【００１９】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記積層膜が、前記流路形成基板と前
記接合基板との接合面の当該接合基板の外周縁部に亘っ
てさら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。

【００２０】かかる第５の態様では、接合基板の外周縁
部での破断片等の異物の発生を防止することができる。

【００２１】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記被膜層が、前記流路形成基板と前
記接合基板とを接合する接着剤からなることを特徴とす
る液体噴射ヘッドにある。

【００２２】かかる第６の態様では、被膜層を比較的容
易に形成することができると共に、積層膜の他の層が確
実に固定される。

【００２３】本発明の第７の態様は、第１〜６の何れか
の態様において、前記被膜層が、エポキシ系、アクリル
系、ウレタン系又はシリコン系の樹脂材料からなること
を特徴とする液体噴射ヘッドにある。

【００２４】かかる第７の態様では、被膜層を所定材料
で形成することにより、被膜層によって積層膜の他の層
を確実に固定できる。

【００２５】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記積層膜が、前記振動板及び前記圧
電素子を構成する層の一部を含むことを特徴とする液体
噴射ヘッドにある。

【００２６】かかる第８の態様では、積層膜を比較的容
易に形成でき、且つ複数層で構成することにより積層膜
の剛性が向上する。

【００２７】本発明の第９の態様は、第１〜８の何れか
の態様において、前記圧力発生室及び前記貫通部がシリ
コン単結晶基板にエッチングにより形成され、前記圧電
素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成された
ものであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

【００２８】かかる第９の態様では、高密度のノズル開
口を有する液体噴射ヘッドを大量に且つ比較的容易に製
造することができる。

【００２９】本発明の第１０の態様は、第９の態様にお
いて、前記積層膜の最下層が、耐エッチング性を有する
材料からなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

【００３０】かかる第１０の態様では、貫通部をエッチ
ングによって比較的容易に形成することができる。

【００３１】本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何
れかの態様の液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置に
ある。

【００３２】かかる第１１の態様では、ヘッドの液体吐
出特性が安定し、信頼性を向上した液体噴射装置を実現
することができる。

【００３３】本発明の第１２の態様は、複数のノズル開
口が穿設されたノズルプレートと、前記ノズル開口に連
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設けられた下電
極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子と、前記流路
形成基板の前記圧電素子側に接合される接合基板とを具
備し、且つ前記流路形成基板に設けられる貫通部と前記
接合基板に設けられる貫通部とが連通する連通部を有す
る液体噴射ヘッドの製造方法において、前記流路形成基
板の前記圧電素子側の面に前記接合基板を接着剤によっ
て接着すると共に前記連通部の内周縁部に対応する領域
に樹脂材料からなる被膜層を形成する工程と、前記流路
形成基板に設けられる貫通部と前記接合基板に設けられ
る貫通部とを連通させて前記連通部を形成する工程とを
有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にあ
る。

【００３４】かかる第１２の態様では、被膜層を形成後
に連通部を形成することにより、連通部の内周縁部が被
膜層によって固定され、破断片等の異物の発生を防止で
きる。

【００３５】本発明の第１３の態様は、第１２の態様に
おいて、前記流路形成基板に前記接合基板を前記接着剤
によって接着する際に、この接着剤を前記連通部に対向
する領域まではみ出させることによって前記連通部の内
周縁部に対応する領域に前記被膜層を形成することを特
徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。

【００３６】かかる第１３の態様では、被膜層を比較的
容易に形成することができ、製造工程を簡略化できる。

【００３７】本発明の第１４の態様は、第１２又は１３
の態様において、機械的又はレーザ加工によって前記連
通部を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造
方法にある。

【００３８】かかる第１４の態様では、連通部を比較的
容易に形成することができる。

【００３９】本発明の第１５の態様は、第１２〜１４の
何れかの態様において、前記流路形成基板の前記圧電素
子とは反対側の面に前記ノズルプレートを接着した後
に、前記連通部を形成することを特徴とする液体噴射ヘ
ッドの製造方法にある。

【００４０】かかる第１５の態様では、ノズルプレート
によって流路形成基板の剛性が向上するため、連通部を
形成する際に流路形成基板に割れが発生するのを防止す
ることができる。

【００４１】本発明の第１６の態様は、第１２〜１５の
何れかの態様において、前記連通部を形成するまでの一
連の工程を、複数の流路形成基板が一体的に形成された
ウェハの状態で行うと共に、前記連通部を形成後に前記
ウェハを各流路形成基板に分割する工程を有し、且つ前
記被膜層を形成する工程では、前記連通部の内周縁部に
対応する領域と共に前記流路形成基板と前記接合基板と
の接合面の当該接合基板の外周縁部に亘って前記被膜層
をさらに設けることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造
方法にある。

【００４２】かかる第１６の態様では、ウェハが被膜層
に沿って分割されて分割面が比較的平坦となるため、破
断片等の異物の発生が抑えられる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態に基づい
て詳細に説明する。

【００４４】（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の分解斜視図であ
り、図２は、その平面図及び断面図である。

【００４５】図示するように、流路形成基板１０は、本
実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板１０としては、通常、１５０〜３
００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８
０〜２８０μｍ程度、より望ましくは２２０μｍ程度の
厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室
間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。

【００４６】流路形成基板１０の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成され
ている。

【００４７】一方、流路形成基板１０の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
複数の隔壁により区画された圧力発生室１２が幅方向に
並設され、その長手方向外側には、後述するリザーバ形
成基板３０のリザーバ部３１に連通して各圧力発生室１
２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成
するインク連通孔１３が流路形成基板１０を貫通して設
けられ、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれ
インク供給路１４を介して連通されている。

【００４８】また、流路形成基板１０のインク連通孔１
３とは反対側の端部近傍には、後述するリザーバ形成基
板３０等との組立時に、位置決めをするための位置決め
孔１５が形成されている。

【００４９】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
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。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫ
ＯＨ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）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１
０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが
出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して
（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０である
という性質を利用して行われる。かかる異方性エッチン
グにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第
２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加
工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室
１２を高密度に配列することができる。

【００５０】本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺
を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で
形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１
０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングす
ることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、
シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵
される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一
端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２よ
り浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するイン
クの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク
供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中ま
でエッチング（ハーフエッチング）することにより形成
されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時
間の調整により行われる。

【００５１】また、流路形成基板１０の開口面側には、
各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通
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を介して固着されている。な
お、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１
ｍｍ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２０は、一方の
面で流路形成基板１０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。

【００５２】一方、流路形成基板１０の開口面とは反対
側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍ
の下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体膜
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、圧電体膜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膜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膜
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は圧電素子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。

【００５３】また、圧電素子３００の上電極膜８０の長
手方向一端部近傍から流路形成基板１０の端部近傍ま
で、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が延
設されている。そして、このリード電極９０の端部近傍
には圧電素子３００を駆動するための外部配線（図示な
し）が電気的に接続されている。

【００５４】また、流路形成基板１０の圧電素子３００
側には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリ
ザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が、接着剤
２５によって接着されている。

【００５５】リザーバ部３１は、リザーバ形成基板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のイン
ク連通孔１３と連通されて各圧力発生室１０の共通のイ
ンク室となるリザーバ１００を構成している。

【００５６】図３は、リザーバ１００付近の一部拡大断
面図であり、図３に示すように、リザーバ形成基板３０
のリザーバ部３１と流路形成基板１０のインク連通孔１
３とは、圧力発生室１２に液体を供給するための液体供
給部であるリザーバ連通部１１０を介して連通されてい
る。そして、このリザーバ連通部１１０の内周縁部に
は、樹脂材料からなる被膜層１２１を含む積層膜１２０
が設けられている。この積層膜１２０は、本実施形態で
は、被膜層１２１と、弾性膜５０と、圧電素子３００を
構成する下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０
とで構成されている。

【００５７】この積層膜１２０を構成する被膜層１２１
は、例えば、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系又は
シリコン系等の樹脂材料からなり、厚さ１〜１０μｍ、
幅１０〜１００μｍ程度で形成することが好ましい。

【００５８】また、この被膜層１２１は、本実施形態で
は、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接合
するための接着剤２５で形成されている。すなわち、流
路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接着する際
に、リザーバ部３１の内側に接着剤２５をはみ出させる
ことによって形成されている。

【００５９】このように、リザーバ連通部１１０の内周
縁部に設けられる積層膜１２０が被膜層１２１を含んで
いるため、印刷実行時にインク中に積層膜１２０が剥が
れて破断片が混入することがないため、ノズル詰まりに
よるインク滴の吐出不良を防止することができる。

【００６０】なお、本実施形態では、積層膜１２０が被
膜層１２１、弾性膜５０及び圧電素子３００を構成する
各層で構成されているが、積層膜１２０は、少なくとも
被膜層１２１を有していれば、他の層は特に限定されな
い。例えば、積層膜は、被膜層と弾性膜とで構成されて
いてもよいし、被膜層と圧電素子を構成する層の少なく
とも一層とで構成されていてもよい。また、勿論、被膜
層は圧電素子とは別途設けた層で構成されていてもよ
い。

【００６１】一方、リザーバ形成基板３０の圧電素子３
００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確保した状態で、その空間を密封可
能な圧電素子保持部３２が設けられ、圧電素子３００
は、この圧電素子保持部３２内に密封されている。

【００６２】また、リザーバ形成基板３０には、流路形
成基板１０との組立時に、位置決めをするための位置決
め孔３３が設けられており、流路形成基板１０に設けら
れている位置決め孔１５と位置決め連通部１３０を介し
て連通している。

【００６３】そして、この位置決め連通部１３０の内周
縁部に対応する領域にも、リザーバ連通部１１０と同様
に、樹脂材料からなる被膜層１２１を含む積層膜１２０
が設けられている。本実施形態では、この位置決め連通
部１３０の積層膜１２０は、被膜層１２１と弾性膜５０
とで構成され、弾性膜５０が被膜層１２１によって固定
されるため、弾性膜５０が剥がれ落ちて異物が発生する
ことがない。

【００６４】なお、このリザーバ形成基板３０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
リフェニレンスルフィド（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、内部圧力の変化によって変
形可能な可撓部３４となっている。

【００６５】このような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、図示しない外部の駆
動回路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及び圧電体膜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。

【００６６】次に、このような本実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドの製造工程について、図４〜図７を参
照して説明する。

【００６７】まず、図４（ａ）に示すように、流路形成
基板１０の一方面に弾性膜５０を形成する。具体的に
は、例えば、厚さが２２０［μｍ］の流路形成基板１０
となるシリコン単結晶基板を約１１００［℃］の拡散炉
で熱酸化することにより、流路形成基板１０の一方面に
酸化シリコンからなる弾性膜５０を形成する。

【００６８】次に、図４（ｂ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を弾性膜５０の全面に形成後、下
電極膜６０をパターニングして全体パターンを形成す
る。この下電極膜６０の材料としては、白金（Ｐｔ）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膜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
電体膜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が好適であ
る。

【００６９】次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体膜
７０を成膜する。この圧電体膜７０は、結晶が配向して
いることが好ましい。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
らなる圧電体膜７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用
いて形成することにより、結晶が配向している圧電体膜
７０とした。圧電体膜７０の材料としては、チタン酸ジ
ルコン酸鉛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、この圧電体膜７０の
成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング
法で形成してもよい。

【００７０】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
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。

【００７１】何れにしても、このように成膜された圧電
体膜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、圧電体膜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０．２〜５［μｍ］
である。

【００７２】次に、図４（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、イリ
ジウム等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用でき
る。本実施形態では、イリジウムをスパッタリングによ
り成膜している。

【００７３】次に、図５（ａ）に示すように、圧電体膜
７０及び上電極膜８０のみをパターニングして、各圧力
発生室１２に対向する領域に圧電素子３００を形成す
る。なお、本実施形態では、インク連通孔１３に対応す
る領域にも圧電素子を構成する各層を残すようにした。
なお、インク連通孔１３に対応する領域の各層は、圧電
素子３００とは不連続となるようにパターニングする。

【００７４】次に、図５（ｂ）に示すように、リード電
極９０を形成する。具体的には、例えば、金（Ａｕ）等
からなるリード電極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
グする。

【００７５】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、図５（ｃ）に示すように、前述
したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エ
ッチングを行い、圧力発生室１２、インク供給路１４及
びインク連通孔１３を同時に形成する。

【００７６】なお、本実施形態では、積層膜１２０の最
下層、すなわち、最も流路形成基板１０側の層が弾性膜
５０であり、この弾性膜５０が耐エッチング性を有する
材料からなるため、流路形成基板１０を弾性膜５０に達
するまでエッチングすることにより流路形成基板１０を
貫通するインク連通孔１３を容易に形成することができ
る。

【００７７】また、インク連通孔１３に対応する領域に
弾性膜５０及び圧電素子３００を構成する各層が残され
ているため、エッチングの際に圧電素子３００側にアル
カリ溶液が流れ込むことがなく、圧電素子３００が破壊
されるのを防止することができる。

【００７８】次に、図６（ａ）に示すように、流路形成
基板１０とリザーバ形成基板３０とを接着剤２５によっ
て接着する。具体的には、流路形成基板１０の位置決め
孔１５を塞いでいる弾性膜５０を機械的に除去して位置
決め連通部１３０を形成した後、流路形成基板１０の位
置決め孔１５とリザーバ形成基板３０の位置決め孔３３
とに位置決め部材１４０を挿入し、流路形成基板１０と
リザーバ形成基板３０とを所定位置に位置決めした状態
で接着する。

【００７９】このとき、図６（ｂ）に示すように、流路
形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接着するため
の接着剤２５が、リザーバ形成基板３０のリザーバ部３
１内まではみ出すことによって被膜層１２１が形成され
る。

【００８０】また、リザーバ部３１と同様に、位置決め
孔３３内に接着剤２５がはみ出すことによって被膜層１
２１が形成され、位置決め連通部１３０の内周縁部に対
応する領域に被膜層１２１と弾性膜５０とからなる積層
膜１２０が形成される。これにより、位置決め貫通部１
３０の弾性膜５０が被膜層１２１によって固定されて一
体化するため、その後の組立て工程で破断片などの異物
の発生を防止することができる。

【００８１】なお、このような被膜層１２１は、流路形
成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接着する接着剤
２５で形成されたものに限定されず、勿論、この接着剤
２５とは別途設けるようにしてもよい。

【００８２】次に、図７（ａ）に示すように、ノズルプ
レート２０の位置決め孔２２に位置決め部材１４０を挿
入して所定位置に位置決めし、接着剤２６によって流路
形成基板１０の圧力発生室１２側にノズルプレート２０
を接着する。

【００８３】その後、図７（ｂ）に示すように、リザー
バ部３１とインク連通孔１３とが連通するリザーバ連通
部１１０を形成する。すなわち、弾性膜５０、下電極膜
６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０の各層に、例え
ば、リザーバ部３１側から針状の孔あけ治具１５０によ
って機械的に力を加えることにより、これらの各層を破
壊して除去する。このとき、被膜層１２１が設けられて
いる部分の各層はこの被膜層１２１によって固定されて
いるため、弾性膜５０等の上記各層は被膜層１２１に沿
って除去される。そして、リザーバ連通部１１０の内周
縁部には、被膜層１２１と、弾性膜５０、下電極膜６
０、圧電体膜７０及び上電極膜８０とからなる積層膜１
２０が形成される（図３参照）。

【００８４】このように、被膜層１２１を形成した後に
リザーバ連通部１１０を形成することにより、弾性膜５
０、下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０は、
被膜層１２１に沿って除去されて破断面が比較的平坦に
なる。すなわち、リザーバ連通部１１０の内面が比較的
平坦となるため、リザーバ１００内のインクの流れが阻
害されることがなく、安定したインク吐出特性が得られ
る。また、リザーバ連通部１１０の内周縁部に残った積
層膜１２０は、被膜層１２１によって固定されているた
め、印刷時等に欠けて異物が発生することがなく、ノズ
ル詰まり等による吐出不良の発生を防止することができ
る。

【００８５】なお、その後は、図示しないが、リザーバ
形成基板３０上にコンプライアンス基板４０を接合する
ことにより、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド
となる。

【００８６】また、実際には、このような一連の工程に
よって、一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成
し、プロセス終了後、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毎に分割する。

【００８７】このため、流路形成基板１０とリザーバ形
成基板３０とを接着剤２５で接着する際に、接着剤２５
をリザーバ形成基板３０の外周縁部に亘ってはみ出させ
て、リザーバ形成基板３０の外周縁部にも被膜層を形成
するようにしてもよい。これにより、ウェハを各流路形
成基板１０毎に比較的きれいに分割することができ、そ
のときに破断片等の異物が発生するのを防止することが
できる。そして、この場合、各流路形成基板１０毎に分
割した後には、リザーバ形成基板３０の外周縁部にも被
膜層を有する積層膜が残ることになる。

【００８８】（実施形態２）図８は、実施形態２に係る
インクジェット式記録ヘッドの拡大断面図である。

【００８９】本実施形態は、積層膜１２０の欠け等によ
る異物の発生をより確実に防止した例であり、図８に示
すように、リザーバ連通部１１０の積層膜１２０を樹脂
材料からなる保護膜１６０で覆うようにした以外は、実
施形態１と同様である。

【００９０】これにより、積層膜１２０からの異物がイ
ンクに混入して、ノズル詰まりを発生させることがな
い。また、この保護膜１６０によってリザーバ１００内
のインクの流れがよりスムーズになるため、インク吐出
特性を向上することができる。

【００９１】（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。

【００９２】例えば、上述した各実施形態は、成膜及び
リソグラフィプロセスを応用することにより製造できる
薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿
論これに限定されるものではなく、例えば、基板を積層
して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシー
トを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体層を形
成するもの、又は水熱法等の結晶成長により圧電体層を
形成するもの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘ
ッドに本発明を採用することができる。

【００９３】このように、本発明は、その趣旨に反しな
い限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応
用することができる。

【００９４】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９は、
そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図であ
る。

【００９５】図９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１
Ｂ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。

【００９６】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３に沿
ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図
示しない紙送りモータの駆動力により回転できるように
なっており、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。

【００９７】なお、液体噴射ヘッド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
記録装置を一例として説明したが、本発明は、広く液体
噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであ
る。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（面発光ディスプレ
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
を挙げることができる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、流路形
成基板の貫通部と接合基板に設けられる貫通部とが連通
する連通部の内周縁部に対応する領域に樹脂材料からな
る被膜層を含む積層膜を設けるようにしたので、被膜層
によって積層膜の他の層が固定されるため、積層膜に欠
けが生じて異物が発生するのを防止することができる。

【００９９】したがって、液体中に異物が入り込むこと
がなく、ノズル詰まり等の吐出不良を防止でき、常に良
好な液体吐出特性を確保することができるという効果を
奏する。

【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
録ヘッドの分解斜視図である。

【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図及び断面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す拡大断面図である。

【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
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図７】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８】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す拡大断面図である。

【図９】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 流路形成基板 １２ 圧力発生室 １３ インク連通孔 １５，２２，３３ 位置決め孔 ２０ ノズルプレート ２１ ノズル開口 ３０ リザーバ形成基板 ３１ リザーバ部 ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 ９０ リード電極 １００ リザーバ １１０ リザーバ連通部 １２０ 積層膜 １２１ 被膜層 １３０ 位置決め連通部 １６０ 保護膜 ３００ 圧電素子

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C057 AF72 AF93 AG12 AG29 AG44 AG55 AN01 AP02 AP13 AP14 AP22 AP23 AP25 AP34 AP52 AQ02 AQ06 BA03 BA14

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズル開口が穿設されたノズルプ
   レートと、前記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
   動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電極か
   らなる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、 前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合される接合基
   板を有すると共に、前記流路形成基板に設けられる貫通
   部と前記接合基板に設けられる貫通部とが連通する連通
   部を有し、且つ該連通部の内周縁部に対応する領域に樹
   脂材料からなる被膜層を含む積層膜を有することを特徴
   とする液体噴射ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記連通部が、各圧
   力発生室に共通する液室であるリザーバを介して前記圧
   力発生室に液体を供給するための液体供給部を含むこと
   を特徴とする液体噴射ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記連通部の内周縁
   部に設けられた積層膜が樹脂材料からなる保護膜によっ
   て覆われていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記連
   通部が、前記流路形成基板に設けられた位置決め孔と前
   記接合基板に設けられた位置決め孔とを連通する位置決
   め連通部を含むことを特徴とする液体噴射ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記積
   層膜が、前記流路形成基板と前記接合基板との接合面の
   当該接合基板の外周縁部に亘ってさらに設けられている
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかにおいて、前記被
   膜層が、前記流路形成基板と前記接合基板とを接合する
   接着剤からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項１〜６の何れかにおいて、前記被
   膜層が、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系又はシリ
   コン系の樹脂材料からなることを特徴とする液体噴射ヘ
   ッド。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れかにおいて、前記積
   層膜が、前記振動板及び前記圧電素子を構成する層の一
   部を含むことを特徴とする液体噴射ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れかにおいて、前記圧
   力発生室及び前記貫通部がシリコン単結晶基板にエッチ
   ングにより形成され、前記圧電素子の各層が成膜及びリ
   ソグラフィ法により形成されたものであることを特徴と
   する液体噴射ヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記積層膜の最下
    層が、耐エッチング性を有する材料からなることを特徴
    とする液体噴射ヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０の何れかの液体噴射ヘ
    ッドを具備する液体噴射装置。
12. 【請求項１２】 複数のノズル開口が穿設されたノズル
    プレートと、前記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
    振動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電極
    からなる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子
    側に接合される接合基板とを具備し、且つ前記流路形成
    基板に設けられる貫通部と前記接合基板に設けられる貫
    通部とが連通する連通部を有する液体噴射ヘッドの製造
    方法において、 前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に前記接合基板
    を接着剤によって接着すると共に前記連通部の内周縁部
    に対応する領域に樹脂材料からなる被膜層を形成する工
    程と、前記流路形成基板に設けられる貫通部と前記接合
    基板に設けられる貫通部とを連通させて前記連通部を形
    成する工程とを有することを特徴とする液体噴射ヘッド
    の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、前記流路形成基
    板に前記接合基板を前記接着剤によって接着する際に、
    この接着剤を前記連通部に対向する領域まではみ出させ
    ることによって前記連通部の内周縁部に対応する領域に
    前記被膜層を形成することを特徴とする液体噴射ヘッド
    の製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１２又は１３において、機械的
    又はレーザ加工によって前記連通部を形成することを特
    徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１２〜１４の何れかにおいて、
    前記流路形成基板の前記圧電素子とは反対側の面に前記
    ノズルプレートを接着した後に、前記連通部を形成する
    ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
16. 【請求項１６】 請求項１２〜１５の何れかにおいて、
    前記連通部を形成するまでの一連の工程を、複数の流路
    形成基板が一体的に形成されたウェハの状態で行うと共
    に、前記連通部を形成後に前記ウェハを各流路形成基板
    に分割する工程を有し、且つ前記被膜層を形成する工程
    では、前記連通部の内周縁部に対応する領域と共に前記
    流路形成基板と前記接合基板との接合面の当該接合基板
    の外周縁部に亘って前記被膜層をさらに設けることを特
    徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。