JP2006213028A - 液滴吐出ヘッド、及び、液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズルの高密度化と小型化が図れ、かつ、製造工程において適切な接合が可能とされたインクジェット記録ヘッドの提供を課題とする。
【解決手段】 振動板５２及び圧電素子５４を含んで構成される圧電素子基板５０を間に置いて、下側に流路基板８０を配置し、上側に第１上部基板７０を配置する。圧電素子基板５０と第１上部基板７０との間には、流路基板８０の圧力室隔壁８２に対応する位置に沿ってリブ隔壁６８が配置されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液滴を吐出するノズルと、ノズルと連通するとともに液体が充填される圧力室と、圧力室の一部を構成する振動板と、圧力室へ液体流路を介して供給する液体をプールする液体プール室と、振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッド、及び、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置に関する。

従来から、液滴吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という場合がある）の複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置は知られている。

ところで、インクジェット記録装置において、その記録ヘッドには圧電方式やサーマル方式等がある。例えば圧電方式の場合には、図２６、図２７で示すように、インクタンクからインクプール室２０２を経てインク２００が供給される圧力室２０４に、圧電素子（電気エネルギーを機械エネルギーに変換するアクチュエーター）２０６が設けられ、その圧電素子２０６が圧力室２０４の体積を減少させるように凹状に撓み変形して中のインク２００を加圧し、圧力室２０４に連通するノズル２０８からインク滴２００Ａとして吐出させるように構成されている。

このような構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、近年では、低コストで小型でありながら、高解像度な印刷が可能とされることが求められている。この要求に応えるためには、ノズルを高密度に配設することが必要となるが、現状の記録ヘッドでは、図示するように、ノズル２０８の隣に（ノズル２０８とノズル２０８の間に）インクプール室２０２が設けられているため、ノズル２０８を高密度に配設することにも限界があった。

また、インクジェット記録ヘッドには、所定の圧電素子に電圧を印加する駆動ＩＣを設けるが、従来は、図２８で示すように、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線基板）２１０で実装していた。つまり、振動板２１４上に設けられた圧電素子２０６上面の金属電極表面に、ＦＰＣ２１０に形成したバンプ２１２を接合することによって接続していた。このＦＰＣ２１０には駆動ＩＣ（図示省略）が実装されているため、この段階で圧電素子２０６と駆動ＩＣが電気的に接続されることになる。

また、記録ヘッドの外部表面に設けられた電極端子と、駆動ＩＣが実装された実装基板上の電極端子をワイヤーボンディング法で接続するという方法がある（例えば、特許文献１参照）。更に、記録ヘッドの外部表面に設けられた電極端子に駆動ＩＣを接合して接続した後、その記録ヘッドに設けられた引き出し配線の電極端子にＦＰＣを接合して接続するという方式がある（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、何れの場合も、ピッチが微細（例えば、１０μｍピッチ以下）な配線を形成することができないため、ノズル密度が高くなると、実装基板やＦＰＣのサイズが大きくなり、小型化を阻害したり、コストをアップさせたりするという問題がある。また、多くの部材を積層して構成するため、製造工程において接合が十分に行なわれない場合も生じうる。
特開平２−３０１４４５号公報 特開平９−３２３４１４号公報

本発明は、このような問題点に鑑み、ノズルの高密度化と小型化が図れ、かつ、製造工程において適切な接合が可能とされた、液滴吐出ヘッド、及び、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル、及び、圧力室隔壁によって区画され前記ノズルと連通して液体が充填される圧力室、の形成された流路基板と、前記圧力室の一部を構成する振動板、及び、この振動板を変位させる圧電素子、を含んで構成される圧電素子基板と、前記圧電素子基板を間に置いて前記圧力室と反対側に構成され、前記圧力室へ供給する液体をプールする液体プール室と、前記圧電素子基板を間に置いて前記圧力室と反対側に前記圧電素子基板と離間して対向するように設けられた上部基板と、前記圧電素子基板と前記上部基板との間に配置され、前記流路基板を平面視したときの前記圧力室隔壁に対応する位置に沿って設けられ、前記圧電素子基板及び前記上部基板に当接される隔壁部材と、を備えている。

請求項１に記載の発明では、液体プール室が圧電素子基板を間に置いて圧力室と反対側に設けられているので、圧力室を互いに近接して配設することができ、圧力室毎に設けられるノズルを高密度に配設することができる。

また、上部基板と圧電素子基板との間が離間しているので、上部基板と圧電素子基板とを接合した後に流路基板を圧電素子基板に接合すると、押圧できない部分が生じて接合不良となりやすいが、上記構成の液滴吐出ヘッドでは、圧力室隔壁に対応する位置に沿って隔壁部材が設けられているので、隔壁部材を介して流路基板と圧電素子基板とが押し合わされ、良好な接合状態を得ることができる。

請求項２に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記液体プール室が、前記圧電素子基板と前記上部基板との間に構成されいること、を特徴としている。

このように、液体プール室を圧電素子基板と上部基板との間に構成することにより、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。

なお、本発明の液滴吐出ヘッドは、請求項３に記載のように、前記上部基板を間に置いて前記圧電素子基板と反対側に構成され、前記液体プール室へ液体を供給する共通プール室をさらに備え、前記上部基板に、前記共通プール室から前記液体プール室へ液体を供給するための貫通口を形成する構成とすることもできる。

請求項４に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項２または請求項３に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記隔壁部材が、前記液体プール室の全領域が連通されるように配置されていること、を特徴としている。

上記構成によれば、液体プール室内を液体が流動可能とされ、気泡を抜けやすくすることができる。

請求項５に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記貫通口が、複数の前記圧力室毎に１つ形成されていること、を特徴としている。

このように、液体プール室へ液体を供給ための貫通口を、複数の前記圧力室毎に１つ形成することにより、１つの圧力室に１つの貫通口を形成した場合と比較して、流体抵抗を均一化することができる。

請求項６に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項３に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記隔壁部材が、前記圧電素子基板を平面視して各々の前記圧電素子の外側を囲み個別室が構成されるように配置されていること、を特徴としている。

上記構成によれば、隔壁部材でより多くの箇所で上部基板と圧電素子基板とが当接され、より確実に流路基板と圧電素子基板とを押し合わせて、良好な接合状態を得ることができる。

請求項７に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記液体プール室が、前記上部基板を間に置いて前記圧電素子基板と反対側に構成され、前記隔壁部材の一部で、前記液体プール室から前記圧力室へ液体を供給する液体供給路、及び、前記上部基板と前記圧電素子基板との間の空洞が構成されていること、を特徴としている。
広い領域で配置することにより、
上記構成によれば、隔壁部材の一部で、液体供給路、及び上部基板と圧電素子基板との間の空洞が構成されるので、簡易に、圧力室へ液体供給を行なうことができると共に、振動板の変形が阻害されないための空洞を構成することができる。また、容易に、圧電素子を液体から隔離することができる。

請求項８に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項７に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記空洞が、大気に連通していることを特徴としている。

上記構成によれば、前記空洞が密閉されている場合に生じる空洞内の空気圧の変動を防止することができる。

請求項９に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズルが、マトリクス状に配設されていることを特徴としている。

このように、ノズルをマトリクス状に配設することにより、高解像度化を実現することができる。

請求項１０に記載の液滴吐出装置は、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたものである。

本発明の液滴吐出装置によれば、液滴吐出ヘッドのノズルを高密度に配設することができるので、高解像度の画像を記録することができる。また、隔壁部材を介して液滴吐出ヘッドの流路基板と圧電素子基板とが押し合わされ、良好な接合状態を得ることができるので、信頼性の高い液滴吐出装置とすることができる。

以上、本発明によれば、ノズルの高密度化と小型化が図れ、かつ、製造工程において適切な接合が可能とされる。

［第１実施形態］
インクジェット記録装置１０は、図１に示すように、用紙を送り出す用紙供給部１２と、用紙の姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して用紙に画像形成する記録ヘッド部１６と、記録ヘッド部１６のメンテナンスを行なうメンテナンス部１８とを備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された用紙を排出する排出部２２とから基本的に構成される。

用紙供給部１２は、用紙が積層されてストックされているストッカ２４と、ストッカ２４から１枚ずつ枚葉してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。

レジ調整部１４は、ループ形成部２８と用紙の姿勢を制御するガイド部材２９が備えられており、この部分を通過することによって用紙のコシを利用してスキューが矯正されると共に搬送タイミングが制御されて記録部２０に進入する。

排出部２２は、記録部２０で画像が形成された用紙を排紙ベルト２３を介してトレイ２５に収納するものである。

記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録紙Ｐが搬送される用紙搬送路１０４が構成されている（搬送方向を矢印Ｈで示す）。スターホイール１７と搬送ロール１９とで記録紙Ｐを挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この用紙に対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され当該記録紙Ｐに画像が形成される。

メンテナンス部１８は、インクジェット記録ヘッド３２に対して対向配置されるメンテナンス装置２１で構成されており、インクジェット記録ヘッド３２に対するキャッピングや、ワイピング、さらにダミージェットやバキューム等の処理を行うことができる。

図２に示すように、インクジェット記録ユニット３０のそれぞれは、用紙搬送方向と直交する方向に配置された、複数のインクジェット記録ヘッド３２を備えている。インクジェット記録ヘッド３２には、マトリックス状に複数のノズル８４が形成されている。用紙搬送路１０４を連続的に搬送される記録紙Ｐに対し、ノズル８４からインク滴を吐出することで、記録紙Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、たとえば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、ＹＭＣＫの各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。

図３に示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル８４による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録紙Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく記録紙Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている（いわゆるＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ））。ここで、印字領域とは、用紙の両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、用紙が搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されるおそれがあること、また縁無し印字の要請が高いためである。

以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。図４はインクジェット記録ヘッド３２の断面構成を示す概略図であり、図５は図４の一部を平面視した概略図である。

本実施形態のインクジェット記録ヘッド３２は、図６に示すように、流路基板８０、圧電素子基板５０、第１上部基板７０、及び、インクプール部材９０を、この順に下側から積層配置して構成されている。

図４、図５、及び図６に示すように、流路基板８０には、インク滴を吐出するノズル８４がマトリクス状（図２参照）に形成され、ノズル８４毎にノズル８４と連通した圧力室８６が形成されている。圧力室８６には、インクが充填されている。各圧力室８６は、圧力室隔壁８２で区画されている。

インクプール部材９０には、図示しないインクタンクと連通するインク供給ポート９２が設けられている。インクプール部材９０は、下側に配置される第１上部基板７０との間で所定の形状及び容積を有する共通インクプール室９４を構成しており、インク供給ポート９２から注入されたインクは、共通インクプール室９４に貯留される。

第１上部基板７０は、支持体となり得る強度を有する絶縁体であるガラス基板７２を含んで構成されている。本実施形態ではガラスを用いるが、他に例えば、セラミックス、シリコン、樹脂等、でも構成することができる。

ガラス基板７２の下側面（以下「対向面７２Ａ」という）には、後述する駆動ＩＣ７７へ通電するための金属配線７４が形成されている。この金属配線７４は、樹脂膜７６で被覆保護されており、インクによる侵食が防止されるようになっている。
金属配線７４には、バンプ７８が設けられている。バンプ７８は、後述する圧電素子基板５０の上部電極５８と電気接続され、ガラス基板７２に実装された後述の駆動ＩＣ７７の厚みよりも厚くなるようにされている。このパンプ７８により、駆動ＩＣ７７と圧電素子５４とが金属配線７４を介して電気接続される。

ガラス基板７２には、共通インクプール室９４に貯留されているインクを後述する下部インクプール室５５に供給するための貫通口７３が形成されている。貫通口７３は、個々の圧力室８６毎に形成されている。

圧電素子基板５０は、振動板５２、及び、圧電素子５４、を含んで構成されている。

振動板５２は、流路基板８０の上側に配置され、各圧力室８６の上部を構成している。振動板５２は、ＳＵＳ等の金属で成形され、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子５４に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。なお、振動板５２は、ガラス等の絶縁性材料であっても差し支えはない。

圧電素子５４は、マトリクス状に配置され、平面視した場合に圧力室８６をカバーするように、各圧力室８６毎に設けられている。圧電素子５４の下面には一方の極性となる下部電極５６が配置され、圧電素子５４の上面には他方の極性となる上部電極５８が配置されており、下部電極５６側が振動板５２と接着され、上部電極５８側が第１上部基板７０と対向されている。なお、下部電極５６と接触する金属（ＳＵＳ等）製の振動板５２は、低抵抗なＧＮＤ配線としても機能するようになっている。また、上部電極５８には、後述する駆動ＩＣ７７が金属配線７４Ｂにより電気的に接続されている。

また、圧電素子５４は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）６０で被覆保護されている。圧電素子５４を被覆保護している低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）６０は、水分透過性が低くなる条件で圧電素子５４に着膜するため、水分が圧電素子５４の内部に侵入して信頼性不良となること（いわゆるＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を防止することができる。

更に、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）６０の上面は、樹脂膜６２で被覆保護されている。これにより、インクによる侵食の耐性が確保されるようになっている。また、樹脂膜６２の上面には、金属配線７４Ｂが配置されている。

樹脂膜６２の上面は、樹脂部材６３で被覆されている。金属配線７４Ｂも、樹脂部材６３で被覆保護され、インクによる侵食が防止されるようになっている。ただし、圧電素子５４の上方は、樹脂膜６２で被覆保護され、樹脂部材６３が被覆されない構成になっている。樹脂膜６２は、柔軟性がある樹脂層であるため、このような構成とすることにより、圧電素子５４（振動板５２）の変位阻害が防止されるようになっている（上下方向に好適に撓み変形可能とされている）。つまり、圧電素子５４上方の樹脂層は、薄い方がより変位阻害の抑制効果が高くなるので、樹脂部材６３を被覆しないようにしている。樹脂部材６３の上面には、圧電素子５４に対面するようにして、圧力波を緩和する樹脂膜製のエアダンパー６５が設けられている。圧電素子５４の上部には、空間６５Ａが構成され、これにより、圧電素子５４（振動板５２）の変位阻害が防止されるようになっている。

圧電素子基板５０と第１上部基板７０との間には、リブ隔壁６８が設けられている。リブ隔壁６８は、樹脂部材６３と接合されて圧電素子基板５０と第１上部基板７０との間に下部インクプール室５５を構成している。図５に示すように、平面視したときに、リブ隔壁６８は、圧力室隔壁８２に対応する位置に沿って圧電素子５４の外側を囲むように配置されている。図４にも示すように、リブ隔壁６８により、下部インクプール室５５は各圧電素子５４毎に隔離された個別プール室に区画される。

圧電素子基板５０には、駆動ＩＣ７７が実装されている。駆動ＩＣ７７は、リブ隔壁６８で規定された下部インクプール室５５の外側で、かつ第１上部基板７０と振動板５２との間に配置されており、振動板５２や第１上部基板７０から露出しない（突出しない）構成とされている。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。駆動ＩＣ７７の周囲は樹脂材７９で封止されている。

駆動ＩＣ７７の下面には、図４、図７で示すように、複数のバンプ７７Ａがマトリックス状に所定高さ突設されており、圧電素子基板５０の金属配線７４Ｂにフリップチップ実装されている。したがって、圧電素子５４に対する高密度接続が容易に実現可能であり、駆動ＩＣ７７の高さの低減を図ることができる（薄くすることができる）。これによっても、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。

インクジェット記録装置１０は、その本体側から第１上部基板７０の金属配線７４に通電され、金属配線７４からバンプ７８を経て、圧電素子基板５０側の金属配線７４Ｂに通電され、そこから駆動ＩＣ７７に通電される構成である。そして、駆動ＩＣ７７により、所定のタイミングで圧電素子５４に電圧が印加され、振動板５２が上下方向に撓み変形することにより、圧力室８６内に充填されたインクが加圧されて、ノズル８４からインク滴が吐出される。

圧電素子基板５０には、圧力室８６と連通される供給孔５０Ａが形成されている。供給孔５０Ａは、振動板５２、下部電極５６、及び、樹脂部材６３が貫通されて構成されている。供給孔５０Ａは、微細でかつ精密な孔となっており、インクの流路抵抗を調整する機能を有している。供給孔５０Ａは、流路基板８０の圧力室８６から水平方向へ向かって延設された水平流路８８と連通することによって圧力室８６に連通されている。この水平流路８８は、インクジェット記録ヘッド３２の製造時に、供給孔５０Ａとのアライメントが可能なように（確実に連通するように）、予め実際の供給孔５０Ａとの接続部分よりも少し長めに設けられている。

上記構成のインクジェット記録ヘッド３２では、圧力室８６は圧電素子基板５０の下側に形成され、共通インクプール室９４、下部インクプール室５５は圧電素子基板５０の上側に形成されており、両者が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室８６を互いに接近させた状態に配置することが可能となり、ノズル８４をマトリックス状に高密度に配設することができる。具体的には、従来のＦＰＣ方式による電気接続では、ノズル解像度は６００ｎｐｉ（ｎｏｚｚｌｅ ｐｅｒ ｐｉｔｃｈ）が限界であったが、本発明の方式では、容易に１２００ｎｐｉ配列が可能となった。また、サイズについては、６００ｎｐｉのノズル配列を例にとって比較した場合、ＦＰＣを用いなくて済むため、１／２以下にすることが可能となった。

また、共通インクプール室９４が広く、かつ死水域が少ないので、適正に気泡を抜くことができる。

また、リブ隔壁６８が、圧電素子基板５０と第１上部基板７０との間の圧力室隔壁８２に対応する位置に沿って、圧電素子基板５０と第１上部基板７０とに当接するように設けられているので、インクジェット記録ヘッド３２の製造過程で、流路基板８０と圧電素子基板５０との接合を良好に行なうことができる。また、インクジェット記録ヘッド３２の強度を高めることができる。

以上のような構成のインクジェット記録ヘッド３２において、次に、その製造工程について、図８乃至図１３を基に詳細に説明する。

図８で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、第１上部基板７０、圧電素子基板５０、及び、流路基板８０を、各々別々に作成し、結合（接合）することによって製造される。そこで、まず、圧電素子基板５０の製造工程について説明する。

図９（Ａ）で示すように、まず、貫通孔４０Ａが複数穿設されたガラス製の第１支持基板４０を用意する。第１支持基板４０は撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第１支持基板４０の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工およびフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。

そして、図９（Ｂ）で示すように、その第１支持基板４０の上面（表面）に樹脂接着剤４２を塗布し、図９（Ｃ）で示すように、その上面に金属（ＳＵＳ等）製の振動板５２を接着する。このとき、振動板５２の貫通孔５２Ａと第１支持基板７６の貫通孔４０Ａとは重ねない（オーバーラップさせない）ようにする。なお、振動板５２の材料として、ガラス等の絶縁性基板を用いても差し支えない。

ここで、振動板５２の貫通孔５２Ａは、供給孔５０Ａの形成用とされる。また、第１支持基板４０に貫通孔４０Ａを設けるのは、後工程で薬液（溶剤）を第１支持基板４０と振動板５２との界面に流し込むためで、樹脂接着剤４２を溶解して、その第１支持基板４０を振動板５２から剥離するためである。更に、第１支持基板４０の貫通孔４０Ａと振動板５２の貫通孔５２Ａとを重ねないようにするのは、製造中に使用される各種材料が第１支持基板４０の下面（裏面）から漏出しないようにするためである。

次に、図９（Ｄ）で示すように、振動板５２の上面に積層された下部電極５６をパターニングする。具体的には、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。この下部電極５６が接地電位となる。

次に、図９（Ｅ）で示すように、下部電極５６の上面に、圧電素子５４の材料であるＰＺＴ膜５４と上部電極５８を順にスパッタ法で積層し、図９（Ｆ）で示すように、圧電素子５４（ＰＺＴ膜）及び上部電極５８をパターニングする。

具体的には、ＰＺＴ膜スパッタ（膜厚３μｍ〜１５μｍ）、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。下部および上部の電極材料としては、例えば圧電素子であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ等が挙げられる。

その後、図９（Ｇ）で示すように、上面に露出している下部電極５６と上部電極５８の上面に低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）６０を積層し、更に、その低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）６０の上面に、耐インク性と柔軟性を有する樹脂膜６２、例えばポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコン系等の樹脂膜を積層して、それらをパターニングすることで、圧電素子５４と金属配線７４Ｂを接続するための開口５９（コンタクト孔）を形成する。

具体的には、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）６０を着膜する、感光性ポリイミド（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７５２０）を塗布・露光・現像することでパターニングを行う、ＣＦ₄系ガスを用いたＲｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法で上記感光性ポリイミドをマスクとしてＳｉＯｘ膜をエッチングする、という加工を行う。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてＳｉＯｘ膜を用いたが、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｘＮｙ膜等であってもよい。

次いで、図９（Ｈ）で示すように、開口５９内の上部電極５８と樹脂膜６２の上面に金属膜を積層し、金属配線７４Ｂをパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工を行い、上部電極５８と金属配線７４Ｂ（Ａｌ膜）とを接合する。なお、図示しないが、下部電極５６の上にも開口が設けられ、上部電極５８と同様に金属配線７４Ｂと接続されている。

そして更に、図９（Ｉ）で示すように、金属配線７４Ｂ及び樹脂膜６２の上面に樹脂部材６３（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。この樹脂部材６３は、樹脂膜６２と同種の樹脂材料で構成される。また、このとき、圧電素子５４の上方で、金属配線７４Ｂがパターニングされていない部位には、樹脂部材６３を積層しないようにする（樹脂膜６２のみが積層されるようにする）。

ここで、圧電素子５４の上方（樹脂膜６２の上面）に樹脂部材６３を積層しないのは、振動板５２（圧電素子５４）の変位（上下方向の撓み変形）が阻害されるのを防止するためである。また、圧電素子５４の上部電極５８から引き出す（上部電極５８に接続される）金属配線７４Ｂを樹脂製の樹脂部材６３で被覆するのは、樹脂部材６３は、金属配線７４Ｂが積層される樹脂膜６２と同種の樹脂材料で構成されているため、金属配線７４Ｂを被覆するそれらの接合力が強固になり、界面からのインクの侵入による金属配線７４Ｂの腐食を防止することができる。

なお、この樹脂部材６３は、リブ隔壁６８とも同種の樹脂材料となっているため、このリブ隔壁６８に対する接合力も強固になっている。したがって、その界面からのインクの侵入がより一層防止される構成である。また、このように、同種の樹脂材料で構成されると、それらの熱膨張率が略等しくなるので、熱応力の発生が少なくて済む利点も有する。

図９（Ｊ）で示すように、樹脂部材６３の上面に、マトリックス状に配置された各圧電素子５４に対面するようにエアダンパー６５（例えば、感光性ドライフィルム：日立化成工業株式会社製Ｒａｙｔｅｃ ＦＲ−５０２５：２５μｍ厚）を露光・現像によりパターニングする（架設する）。

次に、図９（Ｋ）で示すように、金属配線７４Ｂにバンプ７７Ａを介して駆動ＩＣ７７をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ７７は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ（７０μｍ〜３００μｍ）に加工されている。駆動ＩＣ７７が厚すぎると、リブ隔壁６８のパターニングやバンプ７８の形成が困難になったりする。

駆動ＩＣ７７を金属配線７４Ｂにフリップチップ実装するためのバンプ７７Ａの形成方法には、電界メッキ、無電界メッキ、ボールバンプ、スクリーン印刷等が適用できる。こうして、圧電素子基板５０が製造される。

次に、第１上部基板７０の製造方法を説明する。なお、以下の図１０では、説明の便宜上、配線形成面を下面として説明するが、実際の工程では上面になる。

第１上部基板７０の製造においては、図１０（Ａ）で示すように、ガラス基板７２自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）を持っているので、別途支持体を設ける必要がない。まず、図１０（Ｂ）で示すように、ガラス基板７２の下面に金属配線７４を積層してパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工である。

そして、図１０（Ｃ）で示すように、金属配線７４が形成された面に樹脂膜７６（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。なお、このとき、一部の金属配線７４には、バンプ７８を接合するため、樹脂膜７６を積層しないようにする。

次に、図１０（Ｄ）で示すように、ガラス基板７２の金属配線７４が形成された面に、ホトリソグラフィー法でレジストをパターニングする。金属配線７４が形成されていない面は、保護用レジストＲで全面を覆う。ここで、保護用レジストＲを塗布するのは、次のウエット（ＳｉＯ₂）エッチング工程で、ガラス基板７２が金属配線７４を形成した面の裏面からエッチングされるのを防止するためである。なお、ガラス基板７２に感光性ガラスを用いた場合には、この保護用レジストＲの塗布工程を省略することができる。

次いで、図１０（Ｅ）で示すように、ガラス基板７２にＨＦ溶液によるウエット（ＳｉＯ₂）エッチングを行い、その後、保護用レジストＲを酸素プラズマにて剥離する。

そして次に、図１０（Ｆ）で示すように、樹脂膜７６に感光性ドライフィルム（１００μｍ厚）を積層して露光・現像によりパターニングする。この感光性ドライフィルムが下部インクプール室５５を規定するリブ隔壁６８となる。なお、リブ隔壁６８は、感光性ドライフィルムに限定されるものではなく、樹脂塗布膜（例えば、化薬マイクロケム社のＳＵ−８レジスト）としてもよい。このときには、スプレー塗布装置にて塗布し、露光・現像をすればよい。

そして最後に、図１０（Ｇ）で示すように、樹脂膜７６が積層されていない金属配線７４にバンプ７８をメッキ法等で形成する。このバンプ７８は、駆動ＩＣ７７側の金属配線７４Ｂと電気的に接続するため、図示するように、リブ隔壁６８よりもその高さが高くなるように形成される。

こうして、第１上部基板７０の製造が終了したら、図１１（Ａ）で示すように、第１上部基板７１を圧電素子基板５０に被せて、両者を熱圧着により結合（接合）する。すなわち、リブ隔壁６８を感光性樹脂層である樹脂部材６３に接合し、バンプ７８を金属配線７４Ｂに接合する。

このとき、リブ隔壁６８の高さよりもバンプ７８の高さの方が高いので、リブ隔壁６８を樹脂部材６３に接合することにより、バンプ７８が金属配線７４Ｂに自動的に接合される。つまり、半田バンプ７８は高さ調整が容易なので（潰れやすいので）、リブ隔壁６８による下部インクプール室５５の封止とバンプ７８の接続が容易にできる。

リブ隔壁６８とバンプ７８の接合が終了したら、図１１（Ｂ）で示すように、駆動ＩＣ７７に封止用樹脂材７９（例えば、エポキシ樹脂）を注入する。注入は、ガラス基板７２に穿設してある注入口（不図示）から樹脂材７９を流し込む。このように樹脂材７９を注入して駆動ＩＣ７７を封止すると、駆動ＩＣ７７を水分等の外部環境から保護できるとともに、圧電素子基板５０と第１上部基板７０との接着強度を向上させることができ、更には、後工程でのダメージ、例えば、できあがった接合後の基板をダイシングによってインクジェット記録ヘッド３２に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。

次に、図１１（Ｃ）で示すように、第１支持基板４０の貫通孔４０Ａから接着剤剥離溶液を注入して樹脂接着剤４２を選択的に溶解させることで、その第１支持基板４０を圧電素子基板５０から剥離処理する。これにより、図１１（Ｄ）で示すように、第１上部基板７０と圧電素子基板５０とが接合される。この状態からは、ガラス基板７２が支持体となる。

次に、流路基板８０の製造工程について説明する。

図１２（Ａ）で示すように、まず、貫通孔４４Ａが複数穿設されたガラス製の第２支持基板４４を用意する。第２支持基板４４は第１支持基板４０と同様、撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第２支持基板４４の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工およびフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。

そして、図１２（Ｂ）で示すように、その第２支持基板４４の上面（表面）に樹脂接着剤４６を塗布し、図１２（Ｃ）で示すように、その上面（表面）に樹脂基板８０Ａ（例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのアミドイミド基板）を接着する。そして次に、図１２（Ｄ）で示すように、その樹脂基板８０Ａの上面を金型Ｋに押し付け、加熱・加圧処理する。その後、図１２（Ｅ）で示すように、金型Ｋを樹脂基板８０Ａから離型処理することにより、圧力室８６やノズル８４等が形成されて流路基板８０（第２支持基板４４付き）が完成する。

こうして、流路基板８０が完成したら、図１３（Ａ）で示すように、圧電素子基板５０の振動板５２側と、流路基板８０の圧力室８６が形成された側とを熱圧着により結合（接合）する。このとき、リブ隔壁６８が、第１上部基板７０と圧電素子基板５０との間に両者と当接するように設けられているので、流路基板８０の圧力室隔壁８２と圧電素子基板５０の振動板５２とが押し合わされて、このリブ隔壁６８がない場合と比較して、図１３（Ｂ）の接合部Ｊにおいて、良好な接合状態を得ることができる。

そして、図１３（Ｃ）で示すように、第２支持基板４４の貫通孔４４Ａから接着剤剥離溶液を注入して樹脂接着剤４６を選択的に溶解させることで、第２支持基板４４を流路基板８０から剥離処理する。

その後、図１３（Ｄ）で示すように、第２支持基板４４が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたＲＩＥ処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル８４が開口される。そして、図１３（Ｅ）で示すように、そのノズル８４が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材Ｆ（例えば、旭ガラス社製のＣｙｔｏｐ）を塗布する。

そして、図１３（Ｆ）で示すように、第１上部基板７０の上面にインクプール部材９０を接合することにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、共通インクプール室９４や圧力室８６内にインクが充填可能とされる。

なお、上記実施形態では、リブ隔壁６８が、平面視したときに、圧電素子５４の外側を囲むように配置され、下部インクプール室５５が各圧電素子５４毎に隔離された個別プール室に区画されている例について説明したが、図１４に示すように、リブ隔壁６８の交差する位置に交差離間部分６８Ａを設け、下部インクプール室５５の全領域が連通される構成とすることもできる（交差部離間構成）。また、図１５に示すように、前記交差する位置にはリブ隔壁６８を配置し、交差位置と他の交差位置との中間に中間離間部分６８Ｂを設け、下部インクプール室５５の全領域が連通される構成とすることもできる（中間部離間構成）。これらの構成によれば、下部インクプール室５５内でのインクの流れが確保され、適切に気泡を抜くことができる。

また、上記実施形態では、１つの圧電素子５４毎に１つの貫通口７３を形成したが、前述のように、下部インクプール室５５の全領域が連通される構成とした場合には、必ずしも、１つの圧電素子５４毎に１つの貫通口７３を形成する必要はなく、複数の圧電素子５４毎に貫通口７３を形成してもよい。例えば、図１６に示すように、２つの圧電素子５４毎に１つの貫通口７３を形成する場合には、リブ隔壁６８を中間部離間構成として、平面視で貫通口７３を中間離間部分６８Ｂの上部に配置することで構成することができる。また、図１７に示すように、４つの圧電素子５４毎に１つの貫通口７３を形成する場合には、リブ隔壁６８を交差部離間構成として、平面視で貫通口７３を交差離間部分６８Ａの上部に配置することで構成することができる。

このように、複数の圧電素子５４毎に貫通口７３を形成することにより、インクの流体抵抗を均一化することができる。

以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカ２４から記録紙Ｐが１枚ピックアップされ、搬送装置２６により、記録部２０へ搬送される。

一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンクからインク供給ポート９２を介してインクジェット記録ヘッド３２の共通インクプール室９４にインクが注入（充填）され、共通インクプール室９４に充填されたインクは、貫通口７３を経て下部インクプール室５５へ供給され、下部インクプール室５５から供給孔５０Ａを経て、圧力室８６へ供給（充填）されている。このとき、ノズル８４の先端（吐出口）では、インクの表面が圧力室８６側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。

そして、記録紙Ｐを所定の搬送速度で搬送しつつ、インクジェット記録ヘッド３２の複数のノズル８４から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Ｐに、画像データに基づく画像を記録する。すなわち、駆動ＩＣ７７により、所定のタイミングで、所定の圧電素子５４に電圧を印加し、振動板５２を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室８６内のインクを加圧し、所定のノズル８４からインク滴として吐出させて、画像形成が行なわれる。

記録紙Ｐは、画像形成されながら排出部２２方向へ搬送され、排紙ベルト２３によりトレイ２５へ排出される。これにより、記録紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。

なお、本実施形態では、紙幅対応のＦＷＡの例について説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッドは、これに限定されず、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）の装置にも適用することができる。特に、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、１パス印字を必要とするＦＷＡには好適である。

その他、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット３０がそれぞれキャリッジ１２に搭載され、それら各色のインクジェット記録ヘッド３２から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Ｐに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙Ｐ上への文字や画像の記録に限定されるものではない。

すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴吐出（噴射）装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３２を適用することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付して図示し、詳細な説明は省略する。

本実施形態のインクジェット記録装置１００の概略構成は、図１及び図２に示す第１実施形態のインクジェット記録装置１０と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図１８、図１９、及び図２０に示すように、インクジェット記録装置１００に搭載されるインクジェット記録ヘッド３４は、流路基板８０、第２圧電素子基板５１、第２上部基板７１、及び、インクプール部材９０を、この順に下側から積層配置して構成されている。流路基板８０、及び、インクプール部材９０については、第１実施形態と同様の構成である。

第２上部基板７１は、支持体となり得る強度を有する絶縁体であるガラス基板７２を含んで構成されている。本実施形態でもガラスの他に例えば、セラミックス、シリコン、樹脂等、でも構成することができる。

ガラス基板７２の対向面７２Ａには、金属配線７４が形成されている。この金属配線７４は、平らなガラス基板７２に段差なく形成されている。また、対向面７２Ａには、各圧電素子５４毎に、薄膜トランジスタ７５が形成されており、金属配線７４と接続されている。第２上部基板７１は、いわゆるＳＯＧ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）基板とされている。金属配線７４及び薄膜トランジスタ７５は、樹脂膜７６で被覆保護されている。金属配線７４には、バンプ７８が設けられている。バンプ７８は、圧電素子基板５０の上部電極５８と電気接続される。このパンプ７８により、薄膜トランジスタ７５と圧電素子５４とが金属配線７４を介して電気接続される。

また、ガラス基板７２には、共通インクプール室９４に貯留されているインクを圧力室８６に供給するための貫通口７３が形成されている。貫通口７３は、圧力室８６毎に形成されている。

第２圧電素子基板５１は、振動板５２、及び、圧電素子５４、を含んで構成されている。振動板５２は、流路基板８０の上側に配置され、各圧力室８６の上部を構成している。振動板５２は、ＳＵＳ等の金属で成形され、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子５４に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。なお、振動板５２は、ガラス等の絶縁性材料であっても差し支えはない。

圧電素子５４は、マトリクス状に配置され、平面視した場合に圧力室８６をカバーするように、各圧力室８６毎に設けられている。圧電素子５４の下面には一方の極性となる下部電極５６が配置され、圧電素子５４の上面には他方の極性となる上部電極５８が配置されており、下部電極５６側が振動板５２と接着され、上部電極５８側が第２上部基板７１と対向されている。なお、下部電極５６と接触する金属（ＳＵＳ等）製の振動板５２は、低抵抗なＧＮＤ配線としても機能するようになっている。

圧電素子５４及び下部電極５６の露出部分には、保護膜６０が積層されている。保護膜６０の上側には、樹脂膜６２が配置されている。樹脂膜６２には、バンプ７８を上部電極５８と接続するためのコンタクト孔６４と、振動板５２の変形を阻害しないためのフリースペース口６６が形成されている。

上部電極５８上には、バンプ７８が接続されている。このパンプ７８により、薄膜トランジスタ７５と圧電素子５４とが金属配線７４を介して電気接続される。これにより、第２圧電素子基板５１上での個別配線が不要となる。

第２圧電素子基板５１には、圧力室８６と連通される供給孔５０Ａが形成されている。供給孔５０Ａは、振動板５２、下部電極５６、及び、樹脂膜６２が貫通されて構成されている。供給孔５０Ａは、微細でかつ精密な孔となっており、インクの流路抵抗を調整する機能を有している。供給孔５０Ａは、流路基板８０の圧力室８６から水平方向へ向かって延設された水平流路８８と連通することによって圧力室８６に連通されている。この水平流路８８は、インクジェット記録ヘッド３２の製造時に、供給孔５０Ａとのアライメントが可能なように（確実に連通するように）、予め実際の供給孔５０Ａとの接続部分よりも少し長めに設けられている。

図１８に示すように、供給孔５０Ａの上側には、供給孔５０Ａと連通されると共に、第２上部基板７１の貫通口７３とも連通された供給路６９Ａを構成するリブ隔壁６９が設けられている。リブ隔壁６９により構成される供給路６９Ａの口径は、貫通口７３とほぼ同様とされ、供給孔５０Ａの口径は、供給路６９Ａと比較して大口径とされており、供給孔５０Ａの流路抵抗に対して供給路６９Ａの流路抵抗が無視できる程度の口径とされている。

リブ隔壁６９は、図１９に示すように、供給路６９Ａを構成する位置以外に、圧電素子５４周囲にも配置されており、このリブリブ隔壁６８により、第２圧電素子基板５１と第２上部基板７１との間に中空６１が形成されている。この中空６１は、図１９に示すように、大気連通口６３により大気に連通されている。これは、中空６１が密閉状態であることにより、振動板５２の変位で中空６１内の圧力が変化してしまうのを防止したり、製造工程で内部空気が熱膨張したりするということを回避するためである。

上記構成のインクジェット記録ヘッド３４でも、圧力室８６は圧電素子基板５０の下側に形成され、共通インクプール室９４は第２上部基板７１の上側に形成されており、両者が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室８６を互いに接近させた状態に配置することが可能となり、ノズル８４をマトリックス状に高密度に配設することができる。

また、共通インクプール室９４が広く、かつ死水域が少ないので、適正に気泡を抜くことができる。

また、個々の圧電素子５４からの配線がバンプ７８により第２上部基板７１側へ持ち上げられているので、金属配線７４を平坦な第２上部基板７１に形成すればよく、第２圧電素子基板５１に金属配線を形成する場合と比較して（第２圧電素子基板５１側であれば圧電素子５４により段差のある配線を形成しなければならない）、容易に形成することができる。

また、薄膜トランジスタ７５が第２上部基板７１に形成されているので、第２圧電素子基板５１に駆動ＩＣを実装した場合に必要な大サイズの駆動ＩＣ及び駆動ＩＣを第２上部基板７１と接続するための大きなバンプが不要となり、インクジェット記録ヘッド３４を小型化することができる。

また、熱源となる薄膜トランジスタ７５が第２上部基板７１に実装されているので、第２圧電素子基板５１に実装されている場合と比較して、圧力室８６内のインクの温度上昇を抑制することができる。これにより、圧力室８６内のインク温度ムラによるインク滴体積のバラツキを抑制することができる。

また、上記構成のインクジェット記録ヘッド３４では、リブ隔壁６９により中空６１が構成されているので、中空６１が構成されていない場合（中空部分にインクが充填されている場合）と比較して、インクに接する異種界面を少なくすることができ、内面処理プロセスの選択肢を広げることができる（例えば、Ａｕのスパッタを用いることができる）。

また、中空６１が構成されているので、圧電素子５４をインクから容易に隔離できると共に、振動板５２の変形が阻害されるのを防止することができる。

以上のような構成のインクジェット記録ヘッド３４において、次に、その製造工程について、図２１乃至図２５を基に説明する。

図２１で示すように、このインクジェット記録ヘッド３４は、第２上部基板７１、第２圧電素子基板５１、及び、流路基板８０を、各々別々に作成し、結合（接合）することによって製造される。そこで、まず、第２圧電素子基板５１の製造工程について説明する。

図２２（Ａ）で示すように、まず、貫通孔４０Ａが複数穿設されたガラス製の第１支持基板４０を用意する。第１支持基板４０は撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第１支持基板４０の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工およびフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。

そして、図２２（Ｂ）で示すように、第１支持基板４０の上面（表面）に樹脂接着剤４２を塗布し、図２２（Ｃ）で示すように、その上面に金属（ＳＵＳ等）製の振動板５２を接着する。このとき、振動板５２の貫通孔５２Ａと第１支持基板４０の貫通孔４０Ａとは重ねない（オーバーラップさせない）ようにする。なお、振動板５２の材料として、ガラス等の絶縁性基板を用いても差し支えない。

ここで、振動板５２の貫通孔５２Ａは、供給孔５０Ａの形成用とされる。また、第１支持基板４０に貫通孔４０Ａを設けるのは、後工程で薬液（溶剤）を第１支持基板４０と振動板５２との界面に流し込むためで、樹脂接着剤４２を溶解して、その第１支持基板４０を振動板５２から剥離するためである。更に、第１支持基板４０の貫通孔４０Ａと振動板５２の貫通孔５２Ａとを重ねないようにするのは、製造中に使用される各種材料が第１支持基板４０の下面（裏面）から漏出しないようにするためである。

次に、図２２（Ｄ）で示すように、振動板５２の上面に下部電極５６をパターニングする。具体的には、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（ＲＩＥ）、酸素プラズマによるレジスト剥離によってパターニングする。この下部電極５６が接地電位となる。

次に、図２２（Ｅ）で示すように、下部電極５６の上面に、圧電素子５４の材料であるＰＺＴ膜と上部電極５８を順にスパッタ法で積層し、図２２（Ｆ）で示すように、圧電素子５４（ＰＺＴ膜）及び上部電極５８をパターニングする。具体的には、ＰＺＴ膜スパッタ（膜厚３μｍ〜１５μｍ）、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（ＲＩＥ）、酸素プラズマによるレジスト剥離により行なう。

なお、下部及び上部の電極材料としては、例えば圧電素子であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ等が挙げられる。

その後、図２２（Ｇ）で示すように、上面に露出している下部電極５６と上部電極５８の上面に低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）で構成される保護膜６０を積層する。具体的には、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）を着膜する、感光性ポリイミド（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７５２０）を塗布・露光・現像することでパターニングを行う、ＣＦ₄系ガスを用いたＲｅａｃｔｉｖｅ ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法で上記感光性ポリイミドをマスクとしてＳｉＯｘ膜をエッチングする、という加工を行う。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてＳｉＯｘ膜を用いたが、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｘＮｙ膜等であってもよい。

次いで、図２２（Ｈ）で示すように、保護膜６０の上面に、耐インク性と柔軟性を有する樹脂膜６２、例えばポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコン系等の樹脂膜を積層して、パターニングする。なお、バンプ７８を接合する部分（コンタクトホール６４）、及び、圧力室８６の上部に位置する部分（フリースペース６６）には、樹脂膜６２が積層されないようにする。圧力室の上部に位置する部分に樹脂膜６２を形成しないのは、樹脂膜６２により振動板５２の変形が阻害されるのを防止するためである。具体的には、樹脂材料を塗布し、キュア処理して硬化させ、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成（Ｓｉ含有レジスト）、パターニング（ＲＩＥ）、酸素プラズマによるレジスト剥離、により形成する。

次いで、図２２（Ｉ）で示すように、樹脂膜６２の上に、リブ隔壁６９を形成する。リブ隔壁６９は、耐インク性と柔軟性を有する、例えばポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコン系等の感光性樹脂を積層し、露光・現像によりパターニングして形成する。

以上のようにして、第２圧電素子基板５１（第１支持基板４０付き）が製造される。

次に、第２上部基板７１の製造工程について説明する。図２３（Ａ）に示すように、まず、ガラス製のガラス基板７２を用意する。ガラス基板７２は撓まず、支持体となりうる厚みを有すればよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。なお、この第２上部基板７１の製造においては、ガラス基板７２自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）を持っているので、別途支持体を設ける必要はない。

次に、図２３（Ｂ）で示すように、ガラス基板７２の下面（表面）に、金属膜を積層し、金属配線７４をパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工を行う。

また、金属配線７４が形成されている面と同一の対向面７２Ａに、薄膜トランジスタ７５を形成する。薄膜トランジスタ７５は、一般的な低温Ｐｏｌｙ Ｓｉ ＴＦＴプロセスによって形成する。

そして、金属配線７４、及び、薄膜トランジスタ７５の上に、樹脂膜７６を形成する。なお、上部電極５８との接続用のバンプ７８を接合する部分には、樹脂膜７６を積層しないようにする。具体的には、樹脂膜７６として、耐インク性と柔軟性を有する、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコン系等の感光性樹脂（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層し、露光・現像によりパターニングして形成する。

そして、図２３（Ｃ）で示すように、金属配線７４と接続されるパンプ７８を形成する。バンプ７８の形成には、電界メッキ、無電界メッキ、ボールバンプ、スクリーン印刷等が適用できる。バンプ７８の高さは、第２圧電素子基板５１との接合時に、上部電極５８との接合を容易にするため、リブリブ隔壁６８の高さよりも高いものとされる。

次いで、ガラス基板７２にインクを通過させるための貫通口７３を形成する。貫通口７３の形成は、まず、図２３（Ｄ）で示すように、ガラス基板７２の上面にレジストをパターニングする。そして、サンドブラスト処理により穿孔し、レジスト剥離を行なうことにより、図２３（Ｅ）に示すように貫通口７３が形成される。

以上のようにして、第２上部基板７１が製造される。

次に、第２圧電素子基板５１と第２上部基板７１との結合（接合）工程について説明する。

図２４（Ａ）で示すように、第２圧電素子基板５１のリブ隔壁６９側と、第２上部基板７１のバンプ７８形成側とを対向させ、両者を熱圧着により結合（接合）する。すなわち、リブ隔壁６９をガラス基板７２、樹脂膜７６に接合し、バンプ７８を上部電極５８に接合する。

このとき、リブ隔壁６９の高さよりもバンプ７８の高さの方が高いので、リブ隔壁６９をガラス基板７２、樹脂膜７６に接合することにより、バンプ７８が上部電極５８に自動的に接合される。つまり、バンプ７８は高さ調整が容易なので（潰れやすいので）、リブ隔壁６９による供給路６８Ａ及び中空６１の形成と、バンプ７８の接続を容易に行なうことができる。

次いで、図２４（Ｂ）で示すように、第１支持基板４０の貫通孔４０Ａから接着剤剥離溶液（例えば、有機エタノールアミン系溶剤）を注入して樹脂接着剤４２を選択的に溶解させることで、第１支持基板４０を第２圧電素子基板５１から剥離する。これにより、図２４（Ｃ）で示すように、第２上部基板７１と第２圧電素子基板５１との接合基板が完成する。

次に、流路基板８０と、第２圧電素子基板５１と第２上部基板７１との接合体を結合（接合）について説明する。

図２５（Ａ）で示すように、第２圧電素子基板５１の振動板５２側と、流路基板８０の圧力室８６が形成された側とを熱圧着により結合（接合）する。このとき、リブ隔壁６９が、第２上部基板７１と第２圧電素子基板５１との間に両者と当接するように設けられているので、流路基板８０の圧力室隔壁８２と第２圧電素子基板５１の振動板５２とが押し合わされて、このリブ隔壁６９がない場合と比較して、図２５（Ａ）の接合部Ｊにおいて、良好な接合状態を得ることができる。
そして次に、図２５（Ｂ）で示すように、第２支持基板４４の貫通孔４４Ａから接着剤剥離溶液（有機エタノールアミン溶液）を注入して樹脂接着剤４６を選択的に溶解させることで、第２支持基板４４を流路基板８０から剥離処理する。

その後、図２５（Ｃ）で示すように、第２支持基板４４が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたＲＩＥ処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル８４が開口される。そして、図２５（Ｄ）で示すように、そのノズル８４が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材Ｆ（例えば、旭ガラス社製のＣｙｔｏｐ）を塗布する。

そして、図２５（Ｅ）で示すように、第２上部基板７１の上面にインクプール部材９０を接合することにより、インクジェット記録ヘッド３４が完成し、図２５（Ｆ）で示すように、共通インクプール室９４や圧力室８６内にインクが充填可能とされる。

なお、上記実施形態では、ガラス基板７２の下面側に薄膜トランジスタ７５を形成したＳＯＧ基板の例について説明したが、薄膜トランジスタ７５による圧電素子５４の駆動ではなく、図２６に示すように、駆動ＩＣ７７を第２上部基板７１に搭載して圧電素子５４を駆動させる構成とすることもできる。

上記構成のインクジェット記録ヘッド３４を搭載したインクジェット記録装置１００の作用については、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態でも、紙幅対応のＦＷＡの例について説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッドは、これに限定されず、ＰＷＡの装置にも適用することができる。

また、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴吐出（噴射）装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３４を適用することができる。

第１実施形態のインクジェット記録装置の全体構成を示す概略図である。 第１実施形態のインクジェット記録ユニットの配置を示す概略図である。 第１実施形態のインクジェット記録ユニットによる印字領域を示す図である。 第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図である。 第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの一部の平面及び断面を示す図である。 第１実施形態のインクジェット記録ヘッドを主要部毎に分解して示す断面図である。 第１実施形態の駆動ＩＣのバンプを示す概略平面図である。 第１実施形態のインクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図である。 圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｆ）を示す説明図である。 圧電素子基板を製造する工程（Ｇ）〜（Ｉ）を示す説明図である。 圧電素子基板を製造する工程（Ｊ）〜（Ｋ）を示す説明図である。 第１上部基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す説明図である。 第１上部基板を製造する工程（Ｅ）〜（Ｇ）を示す説明図である。 圧電素子基板と第１上部基板とを接合する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図である。 圧電素子基板と第１上部基板とを接合する工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図である。 流路基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｅ）を示す説明図である。 圧電素子基板と第１上部基板との接合体に流路基板を接合する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図である。 圧電素子基板と第１上部基板との接合体に流路基板を接合する工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図である。 圧電素子基板と第１上部基板と流路基板と接合体にインクプール部材を接合する工程（Ｅ）〜（Ｆ）を示す説明図である。 第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの隔壁変形例の構造を示す概略図である。 第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの隔壁の他の変形例の構造を示す概略図である。 第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの貫通口の変形例を示す概略図である。 第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの貫通口の他の変形例を示す概略図である。 第２実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図である。 第２実施形態のインクジェット記録ヘッドの一部の平面図である。 第２実施形態のインクジェット記録ヘッドを主要部毎に分解して示す断面図である。 第２実施形態のインクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図である。 圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｆ）を示す説明図である。 圧電素子基板を製造する工程（Ｇ）〜（Ｉ）を示す説明図である。 第２上部基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｅ）を示す説明図である。 圧電素子基板と第２上部基板とを接合する工程（Ａ）〜（Ｃ）を示す説明図である。 圧電素子基板と第２上部基板との接合体に流路基板を接合する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図である。 圧電素子基板と第２上部基板との接合体に流路基板を接合する工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図である。 圧電素子基板と第２上部基板と流路基板と接合体にインクプール部材を接合する工程（Ｅ）〜（Ｆ）を示す説明図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略断面図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略平面図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略斜視図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置
３２ インクジェット記録ヘッド
３４ インクジェット記録ヘッド
５０ 圧電素子基板
５１ 圧電素子基板
５２ 振動板
５４ 圧電素子
５５ 下部インクプール室
６１ 中空
６８ リブ隔壁
６９ リブ隔壁
７０ 第１上部基板
７１ 第２上部基板
７３ 貫通口
７５ 薄膜トランジスタ
８０ 流路基板
８２ 圧力室隔壁
８４ ノズル
８６ 圧力室
９０ インクプール部材
９４ 共通インクプール室
１００ インクジェット記録装置

Claims (10)

1. 液滴を吐出するノズル、及び、圧力室隔壁によって区画され前記ノズルと連通して液体が充填される圧力室、の形成された流路基板と、
   前記圧力室の一部を構成する振動板、及び、この振動板を変位させる圧電素子、を含んで構成される圧電素子基板と、
   前記圧電素子基板を間に置いて前記圧力室と反対側に構成され、前記圧力室へ供給する液体をプールする液体プール室と、
   前記圧電素子基板を間に置いて前記圧力室と反対側に前記圧電素子基板と離間して対向するように設けられた上部基板と、
   前記圧電素子基板と前記上部基板との間に配置され、前記流路基板を平面視したときの前記圧力室隔壁に対応する位置に沿って設けられ、前記圧電素子基板及び前記上部基板に当接される隔壁部材と、
   を備えた液滴吐出ヘッド。
2. 前記液体プール室が、前記圧電素子基板と前記上部基板との間に構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記上部基板を間に置いて前記圧電素子基板と反対側に構成され、前記液体プール室へ液体を供給する共通プール室をさらに備え、
   前記上部基板に、前記共通プール室から前記液体プール室へ液体を供給するための貫通口が形成されていること、
   を特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記隔壁部材が、前記液体プール室の全領域が連通されるように配置されていること、
   を特徴とする請求項２または請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記貫通口が、複数の前記圧力室毎に１つ形成されていること、を特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記隔壁部材が、前記圧電素子基板を平面視して各々の前記圧電素子の外側を囲み個別室が構成されるように配置されていること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記液体プール室が、前記上部基板を間に置いて前記圧電素子基板と反対側に構成され、
   前記隔壁部材の一部で、前記液体プール室から前記圧力室へ液体を供給する液体供給路、及び、前記上部基板と前記圧電素子基板との間の空洞が構成されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 前記空洞が、大気に連通していることを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出ヘッド。
9. 前記ノズルが、マトリクス状に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。

Images