JP2006256048A - 圧電素子基板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び圧電素子基板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線不良の抑制された信頼性の高い配線を有する圧電素子基板、この圧電素子基板の製造方法、前記圧電素子基板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を得る。
【解決手段】 圧電素子５４の上面５４Ａと厚み方向の側壁５４Ｂとの間の角部Ｋ１は、面取り形状とされている。個別配線６８は、圧電素子５４の上部からその側壁５４Ｂを経て振動板５２を被覆する樹脂膜６２上に配線されている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、基板上に複数の圧電素子及び配線が配置された圧電素子基板、この圧電素子基板の製造方法、前記圧電素子基板を有する液滴吐出ヘッド、及び、前記液滴吐出ヘッドを有する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として、圧電方式のものが知られている。圧電方式のインクジェット記録ヘッドの場合、インクが供給される圧力室に、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）が設けられ、その圧電素子が圧力室の体積を減少させるように凹状に撓み変形して圧力室中のインクを加圧し、圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出させるように構成されている。

ところで、圧電素子の各々は、所定のタイミングで駆動電圧を印加する駆動ＩＣと接続される必要があるが、圧電素子と駆動ＩＣとを接続する配線を、圧電素子が配置されているのと同一面に形成する場合がある。例えば、特許文献１には、千鳥状に圧電素子の上部電極を複数配置し、この上部電極の各々から、圧電素子と同一面上で配線が引き出されている構成が開示されている。通常、圧電素子の上面側には、図１７に示すように、一方の極性を有する上部電極が形成されているが、この上部電極から配線を引き出して圧電素子と同一面上に配線する場合には、圧電素子の厚み分の段差を乗り越えて配線する必要がある。この場合、圧電素子の側壁と上面との境界の角部Ｋでは、配線の厚みが薄くなり断線などの配線不良が生じやすく、配線が難しいという問題が生じている。
特開２００３−１５４６４６号公報

本発明は、このような問題点に鑑み、配線不良の抑制された信頼性の高い配線を有する圧電素子基板、この圧電素子基板の製造方法、前記圧電素子基板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に記載の圧電素子基板は、基板本体と、前記基板本体上に配置され、所定の厚みを有する圧電素子と、前記圧電素子の上面の前記圧電素子の外周よりも内側に配置された上部電極と、前記基板上に配線され、前記上部電極と接続される金属配線と、を備え、前記圧電素子の上面とこの圧電素子の厚み方向の側壁とで構成される角部が面取り形状とされていること、を特徴とするものである。

本発明の圧電素子基板は、基板本体上に圧電素子と、この圧電素子と接続される金属配線が配置されている。金属配線は圧電素子の上面に配置された上部電極と接続されている。

ところで、圧電素子は基板本体上に配置されているため、圧電素子と基板本体との間には段差が生じている。通常、この段差を形成する圧電素子の上面と側壁との境界部分の角部では、金属配線の厚みが薄くなりやすく断線などの配線不良が生じやすい。

そこで、本発明では、この角部の形状を面取り形状とする。ここで、面取り形状とは、前記角部が、前記圧電素子の上面及び側壁を含んで、隣り合う面と９０°を超える角度をなす傾斜面で連続構成されている形状をいう。なお、この傾斜面は連続したＲ状の面で構成されるものであってもよい。

本発明の圧電素子基板によれば、前記角部が面取り形状とされているので、金属配線を形成した際の、この角部における断線などの配線不良を抑制することができる。

本発明の請求項２に記載の圧電素子基板は、請求項１に記載の圧電素子基板において、前記圧電素子の側壁の前記基板本体側が、裾広がり形状とされていること、を特徴とするものである。

前述のように、圧電素子は基板本体上に配置されているため、前記圧電素子の側壁と前記基板本体との間には、凹状の角部が構成される。この凹状の角部でも、金属配線の厚みが不安定になり、断線などの配線不良が生じやすい。

そこで、本発明の圧電素子基板では、圧電素子の側壁の基板本体側を裾広がり形状とする。ここで、裾広がり形状とは、前記側壁の基板本体側が、９０°よりも緩やかな傾斜とされている形状をいう。なお、この傾斜は連続したＲ状の面で構成されるものであってもよい。

本発明の圧電素子基板によれば、圧電素子の側壁の基板本体側が裾広がり形状とされているので、前記凹状の角部における側壁の傾斜が９０°よりも緩い傾斜になると共に、凹状の角部が埋められ、金属配線を形成した際の、この角部における断線などの配線不良を抑制することができる。

本発明の請求項３に記載の圧電素子基板は、請求項１に記載の圧電素子基板において、前記圧電素子が、前記基板本体上に複数配置され、前記基板本体は、前記圧電素子によって振動する振動板を含んで構成されると共に、前記圧電素子の各々によって振動される個別振動部を有し、個別振動部毎に隣接する個別振動部との間に分離溝が形成されていること、を特徴とするものである。

本発明の圧電素子基板によれば、各々の個別振動部と隣接する他の個別振動部との間に分離溝が形成されているので、個別振動部同士の干渉を抑制することができる。なお、前記分離溝は、前記個別振動部の全周囲に形成される必要はなく、一部に形成されるものであってもよい。すなわち、隣接する個別振動部は、一部で連続したものであってもよい。

請求項４に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の圧電素子基板を備えたものである。

本発明の液滴吐出ヘッドによれば、圧電素子の上部電極と接続される金属配線の断線不良が抑制された圧電素子基板を用いているので、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。

請求項５に記載の液滴吐出装置は、請求項４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、圧電素子の上部電極と接続される金属配線の断線不良が抑制された圧電素子基板を用いた液滴吐出ヘッドを備えているので、信頼性の高い液滴吐出装置を得ることができる。

請求項６に記載の圧電素子基板製造方法は、基板本体に圧電素子層を形成すると共に、前記圧電素子層の上面に上部電極層を形成し、前記圧電素子層及び上部電極層を、個別の圧電素子及び上部電極に分割し、前記圧電素子及び上部電極を弾性部材に押しつけて研削することにより、前記圧電素子の上面とこの圧電素子の厚み方向の側壁とで構成される角部を面取り形状とするものである。

本発明の圧電素子基板製造方法では、まず、基板本体に圧電素子層を形成し、その上面に上部電極層を形成する。そして、圧電素子層及び上部電極層を、個別の圧電素子及び上部電極に分割する。

次に、圧電素子及び上部電極を弾性部材に押しつけて研削することにより、圧電素子の上面とこの圧電素子の厚み方向の側壁とで構成される角部を面取り形状とする。ここで、弾性部材を用いるのは、圧電素子及び上部電極を押しつけることにより、弾性部材が撓んで圧電素子の前記角部は弾性部材と接触するが、圧電素子の上面（上部電極部分）は弾性部材に接触しない状態とすることができるからである。

このように、弾性部材を用いて前記角部を研削することにより、前記角部を容易に面取り形状とすることができる。

請求項７に記載の圧電素子製造方法は、基板本体に圧電素子層を形成し、前記圧電素子層を個別の圧電素子に分割し、前記圧電素子を弾性部材に押しつけて、前記圧電素子の上面とこの圧電素子の厚み方向の側壁とで構成される角部を面取り形状とし、前記圧電素子の上面に上部電極を形成するものである。

本発明の圧電素子基板製造方法では、まず、基板本体に圧電素子層を形成し、圧電素子層を個別の圧電素子に分割する。

次に、圧電素子を弾性部材に押しつけて研削することにより、圧電素子の上面とこの圧電素子の厚み方向の側壁とで構成される角部を面取り形状とする。ここで、弾性部材を用いるのは、前述のとおり、圧電素子及び上部電極を押しつけることにより、弾性部材が弾性変形して圧電素子の前記角部が最も強く弾性部材に押しつけられ、圧電素子の上面は弾性部材に非接触、または弱い接触状態とすることができ、研削加工により容易に面取りすることができるからである。

そして、面取り形状を構成した後の圧電素子の上面に、上部電極を形成する。このように、上部電極を弾性部材での研削工程の後で形成することにより、上部電極が研削により除去されることがなく、圧電素子を変位させる領域となる上部電極を所望の大きさに形成することができる。

請求項８に記載の圧電素子基板製造方法は、基板本体に圧電素子層及び上部電極層を形成し、前記上部電極層の上面に、個々の圧電素子の大きさに対応した第１レジストを形成し、ブラスト加工により、前記圧電素子層及び上部電極層を個別の圧電素子及び上部電極に分割するものである。

このように、ブラスト加工により圧電素子層及び上部電極層を個別の圧電素子及び上部電極に分割することにより、圧電素子の上面と厚み方向の側壁とで構成される角部を面取り形状することができる。また、圧電素子の側壁の基板本体側を裾広がり形状とすることができる。

請求項９に記載の圧電素子基板製造方法は、前記第１レジストの形成後、前記第１レジストの上面の前記第１レジストの外周よりも内側に第２レジストを形成し、ブラスト加工により、前記第２レジスト及び第１レジストの外周部を除去しつつ、前記圧電素子層及び上部電極層を個別の圧電素子及び上部電極に分割し、さらに前記圧電素子の上面外周部を面取り形状とするものである。

本発明の圧電素子基板製造方法では、第１レジストの上面に第２レジストを形成する。第２レジストは、第１レジストの外周よりも内側に形成されており、第１レジストの外周部分が露出される状態となる。そして、ブラスト加工により、第２レジスト及び露出された第１レジストの外周部を除去しつつ、レジストの形成されていない部分の圧電素子及び上部電極を除去して圧電素子層及び上部電極層を個別の圧電素子及び上部電極に分割する。これにより、個別の圧電素子及び上部電極の上面には、第２レジストで覆われていた部分の第１レジストが残される。そして、さらにブラスト加工を続け、露出した圧電素子の上面外周部を面取り形状とする。

上記方法によれば、第２レジストの形成面積に応じて上部電極を残すことができ、圧電素子を変位させる領域となる上部電極を所望の大きさに形成することができる。また、第２レジストの位置を調整することにより、角部Ｋの面取り角度を調整することができる。

請求項１０に記載の圧電素子基板製造方法は、前記第１レジストの形成後、ブラスと加工により、前記圧電素子層及び上部電極層を個別の圧電素子及び上部電極に分割すると共に、前記基板本体が前記圧電素子の各々に対応する個別振動部毎に分割されるように隣接する個別振動部との間に分離溝を形成するものである。

本発明の圧電素子基板製造方法では、ブラスと加工により、基板本体が前記圧電素子の各々に対応する個別振動部毎に分割されるように隣接する個別振動部との間に分離溝を形成する。

このように、各々の個別振動部と隣接する他の個別振動部との間に分離溝を形成することにより、個別振動部同士の干渉を抑制することができる。

請求項１１に記載の圧電素子基板製造方法は、基板本体に圧電素子層を形成し、前記圧電素子層の上面に、個々の圧電素子の大きさに対応した第１レジストを形成し、ブラスト加工により、前記圧電素子層を個別の圧電素子に分割し、前記圧電素子の上面に上部電極を形成するものである。

本発明の圧電素子基板製造方法によれば、ブラスと加工により圧電素子層を個別の圧電素子に分割した後に上部電極を形成するので、上部電極がブラスト加工により除去されることがなく、圧電素子を変位させる領域となる上部電極を所望の大きさに形成することができる。

以上、本発明によれば、配線不良の抑制された信頼性の高い配線を有する圧電素子基板を得ることができる。

［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が構成されている。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る。

本実施形態のインクジェット記録ヘッド３２は、図５に示すように、流路基板８０、圧電素子基板５０、及び、天板７０を、この順に下側から積層配置して構成されている。

図４及び図５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。

天板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。

天板７０は、圧電素子基板５０との間にインクプール室３８を構成している。インクプール室３８は、ガラス基板７２、圧電素子基板５０、及び、ガラス基板７２と圧電素子基板５０との間に設けられる隔壁４２により、その容積が規定される。

ガラス基板７２には、インクプール室３８へインクを供給するインク供給ポート３６が形成されている。インク供給ポート３６は、ガラス基板７２の所定箇所に複数、列状に穿設されており、図示しないインクタンクと連通されている。インク供給ポート３６から注入されたインクは、インクプール室３８に貯留される。

列をなすインク供給ポート３６の間で、ガラス基板７２のインクプール室３８側には、圧力波を緩和する樹脂膜製エアダンパー４４が設けられている。

ガラス基板７２の下側面には、後述する駆動ＩＣ７７へ通電するための金属配線７４Ａ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７４Ａには、バンプ７８が設けられており、バンプ７８は、圧電素子基板５０上の金属配線７４Ｂと電気接続される。

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、図６及び図７に示すように、振動板５２上に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。

図６に示すように、圧電素子５４の下面には一方の極性となる下部電極５６が配置されている。下部電極５６は振動板５２と接着されている。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の上面５４Ａと厚み方向の側壁５４Ｂとの間の角部Ｋ１は、面取り形状とされている。面取り形状とは、いわゆる角部が落とされた形状であり、圧電素子の上面５４Ａ及び側壁５４Ｂを含んで、隣り合う面と９０°以上の角度をなす傾斜面で連続構成されている形状をいう。なお、この角部Ｋ１の傾斜面は、連続したＲ状の面で構成されるものであってもよい。

圧電素子５４の上面には、他方の極性となる上部電極５８が配置されている。上部電極５８は、圧電素子５４の上面５４Ａと同形状とされ、角部Ｋ１には配置されていない。

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。低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）６０、及び、樹脂膜６２には、後述する個別配線６８用のコンタクトホールＨが形成されている。

樹脂膜６２の上面には、個別配線６８、及び、金属配線７４Ｂが配線されている。個別配線６８の一端は、上部電極５８の上方に形成されたコンタクトホールＨを通って上部電極５８接続されている。個別配線６８は、圧電素子５４の上部からその側壁５４Ｂを経て振動板５２を被覆する樹脂膜６２上に配線されている。したがって、個別配線６８は、圧電素子５４によって形成される段差を乗り越えて配線される必要がある。通常、この段差を形成する圧電素子の上面と側壁との境界部分には角部Ｋ１が構成され、この角部Ｋ１では金属配線の厚みが薄くなりやすく断線などの配線不良が生じやすい。本実施形態では、角部Ｋ１の角を面取りし、面取り形状としているので、比較的滑らかな傾斜面に配線を行なうことができ、配線幅の減少（細り）、配線厚さの減少などの配線不良を抑制することができる。

図４に示すように、樹脂膜６２の上面は、樹脂部材６３で被覆されている。個別配線６８、及び、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。

圧電素子基板５０には、駆動ＩＣ７７が実装されている。駆動ＩＣ７７は、隔壁４２の外側で、かつ天板７０と振動板５２との間に配置されており、振動板５２や天板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。

次に、圧電素子基板５０上の製造方法について、図８（Ａ）〜（Ｇ）を参照して説明する。

まず、図８（Ａ）で示すように、振動板５２の上に下部電極５６を形成し、圧電素子膜５４Ｍ、上部電極層５８Ａを積層する。圧電素子膜５４Ｍは、スパッタなどの堆積法や、片面ラップ法などにより形成することができる。次に、図８（Ｂ）で示すように、圧電素子５４及び上部電極５８をパタニングするためのレジストＲを形成する。そして、図８（Ｃ）に示すように、圧電素子５４、上部電極５８をエッチングによりパタニングし、レジストＲを剥離する。これにより、圧電素子５４がマトリクス状に分割される。

次に、図８（Ｄ）に示すように、上面に砥粒を有する弾性体４０を用意する。そして、図８（Ｅ）に示すように、マトリクス状に形成された圧電素子５４が下側になるようにして、圧電素子５４（上部電極５８）を弾性体４０に押しつけ、圧電素子５４（上部電極５８）の研削加工を行なう。本実施形態では、圧電素子５４を弾性体４０に押しつけるので、弾性体４０は弾性変形し、圧電素子５４の角部が最も強く弾性体４０に押しつけられる。これにより、図８（Ｆ）に示すように、圧電素子５４の角部を面取り形状とすることができる。

次に、図８（Ｇ）に示すように、低透水性絶縁膜６０、樹脂膜６２を形成する。このとき、低透水性絶縁膜６０、樹脂膜６２には、個別配線６８と上部電極５８との接続用のコンタクトホールＨを形成する。そして、図８（Ｈ）に示すように、樹脂膜６２の上に、個別配線６８をパタニングする。

上記のように、圧電素子５４の角部Ｋ１を面取り形状とした後に個別配線６８をパタニングすることにより、個別配線６８を滑らかな面に形成できるので、角部Ｋ１における断線などのトラブルが抑制され、信頼性の高い圧電素子基板５０を得ることができる。

なお、上記製造方法では、上部電極５８を圧電素子５４に積層した状態で、角部Ｋ１の研削加工を行なったが、図９（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、上部電極層５８Ａを積層せずにマトリクス状に分割した圧電素子５４を、弾性体４０に押しつけて研削加工を行ない（図９（Ｅ）参照）、圧電素子５４の角部Ｋ１を面取り形状とした後に上部電極５８を形成することもできる（図９（Ｆ）参照）。

このような手順とすることで、上部電極５８が研削により除去されることがなく、圧電素子５４を変位させる領域となる上部電極５８を所望の大きさに形成することができる。

本実施形態のインクジェット記録装置１０では、その本体側から天板７０の金属配線７４Ａに通電され、金属配線７４Ａ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。そして、駆動ＩＣ７７により、所定のタイミングで個別配線６８を介して圧電素子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。

以上説明したように、本実施形態によれば、圧電素子５４の角部Ｋ１が面取り形状とされているので、個別配線６８の配線不良を抑制することができ、信頼性の高いインクジェット記録ヘッド３２、及びインクジェット記録装置１０を得ることができる。

［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。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して、その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の全体構成、画像記録の動作については、第１実施形態と同様である。また、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの全体構成についても、第１実施形態とほぼ同様であるが、本実施形態の圧電素子基板１１０は、図１０に示すように、圧電素子５４の側壁５４Ｂの下部電極５６側が、裾広がり形状とされている点が異なっている。ここで、裾広がり形状とは、側壁５４Ｂの下部電極５６側が、９０°よりも緩やかな傾斜とされている形状をいう。なお、この傾斜は連続したＲ状の面で構成されるものであってもよい。

圧電素子５４の側壁５４Ｂと振動板５２との間には、凹状の角部Ｋ２が構成される。通常、この角部Ｋ２では金属配線の厚みが不安定になり、断線などの配線不良が生じやすい。本実施形態では、前記裾広がり形状により、側壁５４Ｂの傾斜が緩くなると共に、この角部Ｋ２が滑らかな形状となる。したがって、圧電素子５４の上部からその側壁５４Ｂを経て振動板５２を被覆する樹脂膜６２上に配線される個別配線６８の角部Ｋ２における断線などの配線不良を抑制することができる。

次に、圧電素子基板１１０上の製造方法について、図１１（Ａ）〜（Ｇ）を参照して説明する。

まず、図１１（Ａ）で示すように、基材Ｂの上に振動板５２を積層し、その上に下部電極５６を形成する。そして、さらにその上に、圧電素子膜５４Ｍ、上部電極層５８Ａを積層し、その上にレジストＲを形成する。圧電素子膜５４Ｍは、スパッタなどの堆積法や、片面ラップ法などにより形成することができる。次に、図１１（Ｂ）で示すように、レジストＲをパタニングする。ここで、レジストＲは、圧電素子５４をマトリクス状に分割すると共に、インク供給口１１２を形成するための形状にパタニングする。

そして、図１１（Ｃ）に示すように、ブラスト加工により圧電素子５４、上部電極５８をパタニングする。図１１（Ｄ）に示すように、ブラスト加工は、基材Ｂが研削される状態まで継続される。ブラスト加工により圧電素子５４をパタニングすることで、圧電素子５４の角部Ｋ１をＲ状の面取り形状とすることができる。また、角部Ｋ２についても、裾広がり形状とすることができる。ブラスト加工の終了後は、図１１（Ｅ）に示すように、レジストＲを除去する。そして、図１１（Ｆ）に示すように、インク供給口１１０側にダミー層ＤＭを形成し、基材Ｂを研磨により除去する。

その後、図１１（Ｇ）に示すように、ダミー層ＤＭを除去して振動板５２側に流路基板８０を接合し、図１１（Ｈ）に示すように、低透水性絶縁膜６０、樹脂膜６２を形成する。このとき、低透水性絶縁膜６０、樹脂膜６２には、個別配線６８と上部電極５８との接続用のコンタクトホールＨを形成する。そして、図１１（Ｉ）に示すように、樹脂膜６２の上に、個別配線６８をパタニングする。

上記のように、ブラスト加工を用いることにより、圧電素子５４の角部Ｋ１を面取り形状とすることができ、さらに、角部Ｋ２も裾広がり形状とすることができる。また、インク供給口１１２もブラスト加工で形成することができ、製造工程を簡略化することができる。

なお、上記製造方法では、レジストＲを１層としたが、レジストＲを２層としてもよい。この場合には、図１２（Ｂ）に示すように、下層のレジストＲＬは、前述と同様にパタニングし、上層のレジストＲＵをレジストＲＬの外周よりも内側に配置する。そして、図１２（Ｃ）に示すように、ブラスト加工により、上層のレジストＲＵ及び下層のレジストＲＬの外周部（レジストＲＵに覆われていない部分）を除去しつつ、圧電素子層５４Ｍ及び上部電極層５８Ａを、個別の圧電素子５４及び上部電極５８に分割する。これにより、上部電極５８の上面には、レジストＲＵで覆われていた部分のレジストＲＬが残される。また、そして、さらにブラスト加工を続けて、図１２（Ｄ）に示すように、圧電素子５４の角部Ｋ１を面取り形状とし、図１２（Ｅ）に示すように、残ったレジストＲＬを除去する。

このように、レジストＲを２層に形成してブラスト加工を行なうことにより、上層のレジストＲＵの形成面積に応じて上部電極５８を残すことができ、圧電素子５４を変位させる領域となる上部電極５８を所望の大きさに形成することができる。また、レジストＲＵ位置を調整することにより、角部Ｋ１の面取り角度を調整することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１、第２実施形態と同様の部分については同一の符号を付して、その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の全体構成、画像記録の動作については、第１、第２実施形態と同様である。また、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２２の全体構成については、第２実施形態とほぼ同様であるが、本実施形態の圧電素子基板１３０は、図１３に示すように、振動板５２の下側に、島部材１２４が設けられている。島部材１２４は、所定の厚みを有し、流路基板８０との間に、圧電素子５４毎に配置されている。島部材１２４により、隣接する圧電素子５４との間には、分離溝１２６が構成されている。

本実施形態では、この島部材１２４が設けられているので、図１４（Ａ）示すように、隣接する圧力室８６との間を区画する圧力室隔壁８２が変形することによるクロストークを軽減することができる。すなわち、島部材１２４がない場合には、図１４（Ｂ）に示すように、圧電素子５４及び振動板５２の変位により、圧力室隔壁８２が大きく変形して、隣接する圧力室８６へ振動を与えていた。本実施形態では、島部材１２４の部分が形成されていることにより、隣接する圧電素子５４との間に分離溝１２６が構成されるので、圧力室隔壁８２の変形が抑制され、圧力室隔壁８２への影響を少なくすることができる。

また、本実施形態では、図１５（Ａ）に示すように、島部材１２４が圧電素子５４及び振動板５２との動作にあわせて変位されるので、図１５（Ｂ）のように島部材１２４がない場合と比較して、圧電素子５４及び振動板５２との変位量を増加させることができる。

ただし、島部材１２４の厚み、すなわち分離溝１２６の深さは、深すぎると図１５（Ｃ）に示すように、圧力室８６の外方向への逃げが発生して変位量がむしろ減少してしまう。したがって、島部材１２４の厚みは、島部材１２４の幅、硬度、振動板５２の変位量などを考慮して、適切に設定する必要があり、５μｍ〜３０μｍが好ましい。

次に、圧電素子基板１３０上の製造方法について、図１６（Ａ）〜（Ｇ）を参照して説明する。

まず、図１６（Ａ）〜（Ｄ）の工程は、第２実施形態の図１１（Ａ）〜（Ｄ）の工程と同様である。ブラスト加工により、予め設定された分離溝１２６の深さより深い位置まで基材Ｂを研削する（図１６（Ｄ）参照）。ブラスト加工により、圧電素子５４の角部Ｋ１をＲ状の面取り形状とすることができ、角部Ｋ２についても、裾広がり形状とすることができることは、第２実施形態と同様である。

ブラスト加工の終了後は、図１６（Ｅ）に示すように、レジストＲを除去する。そして、図１６（Ｆ−１）に示すように、インク供給口１１０側にダミー層ＤＭを形成し、基材Ｂを研磨によりハーフ除去する。このハーフ除去により、基材Ｂを所定の厚み分残して、島部材１２４とする。なお、圧力室８６に対応する部分の基材Ｂは完全に除去する。

その後、図１６（Ｇ）〜（Ｉ）の工程（図１１（Ｇ）〜（Ｉ）と同様の工程）を経て、圧電素子基板１３０を完成させる。

上記製造方法によれば、基材Ｂをハーフ除去することにより容易に島部材１２４を構成することができる。

なお、本実施形態では、上部電極層５８Ａを積層後に、ブラスト加工によりパタニングを行なったが、上部電極５８は、ブラスト加工後に形成してもよい。このように、ブラスト加工後に上部電極５８を形成することにより、上部電極５８は研削されず、容易に所望の形状とすることができる。

以上第１〜第３実施形態においては、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。

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実施形態のインクジェット記録ヘッドの圧電素子基板の圧電素子部分の断面図である。 第１実施形態の圧電素子基板上の圧電素子の配列図である。 第１実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｃ）を示す説明図である。 第１実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ｄ）〜（Ｆ）を示す説明図である。 第１実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ｇ）〜（Ｈ）を示す説明図である。 第１実施形態の圧電素子基板を製造する他の工程（Ａ）〜（Ｈ）を示す説明図である。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２実施形態のインクジェット記録ヘッドの圧電素子基板の圧電素子部分の断面図である。 第２実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｇ）を示す説明図である。 第２実施形態の圧電素子基板を製造する他の工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す説明図である。 第３実施形態のインクジェット記録ヘッドの圧電素子基板の圧電素子部分の断面図である。 第３実施形態の圧電素子基板のクロストークについて説明する図である。 第３実施形態の圧電素子基板の変位量について説明する図である。 第３実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｇ）を示す説明図で 従来の圧電素子基板の断面図である。

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
４０ 弾性体
５０ 圧電素子基板
５２ 振動板
５４ 圧電素子
５６ 下部電極
５４Ａ 上面
５４Ｂ 側壁
５８ 上部電極
６８ 個別配線
８０ 流路基板
１１０ 圧電素子基板
１２４ 島部材
１２６ 分離溝
１３０ 圧電素子基板

Claims (11)

1. 基板本体と、
   前記基板本体上に配置され、所定の厚みを有する圧電素子と、
   前記圧電素子の上面に前記圧電素子の外周よりも内側に配置された上部電極と、
   前記基板上に配線され、前記上部電極と接続される金属配線と、
   を備え、
   前記圧電素子の上面とこの圧電素子の厚み方向の側壁とで構成される角部が面取り形状とされていること、を特徴とする圧電素子基板。
2. 前記圧電素子の側壁の前記基板本体側が、裾広がり形状とされていること、を特徴とする請求項１に記載の圧電素子基板。
3. 前記圧電素子は、前記基板本体上に複数配置され、
   前記基板本体は、前記圧電素子によって振動する振動板を含んで構成されると共に、前記圧電素子の各々によって振動される個別振動部を有し、個別振動部毎に隣接する個別振動部との間に分離溝が形成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電素子基板。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の圧電素子基板を備えた液滴吐出ヘッド。
5. 請求項４に記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。
6. 基板本体に圧電素子層を形成すると共に、前記圧電素子層の上面に上部電極層を形成し、
   前記圧電素子層及び上部電極層を、個別の圧電素子及び上部電極に分割し、
   前記圧電素子及び上部電極を弾性部材に押しつけて研削することにより、前記圧電素子の上面とこの圧電素子の厚み方向の側壁とで構成される角部を面取り形状とする、
   圧電素子基板製造方法。
7. 基板本体に圧電素子層を形成し、
   前記圧電素子層を個別の圧電素子に分割し、
   前記圧電素子を弾性部材に押しつけて、前記圧電素子の上面とこの圧電素子の厚み方向の側壁とで構成される角部を面取り形状とし、
   前記圧電素子の上面に上部電極を形成する、
   圧電素子基板製造方法。
8. 基板本体に圧電素子層及び上部電極層を形成し、
   前記上部電極層の上面に、個々の圧電素子の大きさに対応した第１レジストを形成し、
   ブラスト加工により、前記圧電素子層及び上部電極層を個別の圧電素子及び上部電極に分割する、
   圧電素子基板製造方法。
9. 前記第１レジストの形成後、前記第１レジストの上面の前記第１レジストの外周よりも内側に第２レジストを形成し、
   ブラスト加工により、前記第２レジスト及び第１レジストの外周部を除去しつつ、前記圧電素子層及び上部電極層を個別の圧電素子及び上部電極に分割し、さらに前記圧電素子の上面外周部を面取り形状とする、
   請求項８に記載の圧電素子基板製造方法。
10. 前記第１レジストの形成後、ブラスと加工により、前記圧電素子層及び上部電極層を個別の圧電素子及び上部電極に分割すると共に、前記基板本体が前記圧電素子の各々に対応する個別振動部毎に分割されるように隣接する個別振動部との間に分離溝を形成する、
    請求項８に記載の圧電素子製造方法。
11. 基板本体に圧電素子層を形成し、
    前記圧電素子層の上面に、個々の圧電素子の大きさに対応した第１レジストを形成し、
    ブラスト加工により、前記圧電素子層を個別の圧電素子に分割し、
    前記圧電素子の上面に上部電極を形成する、
    圧電素子基板製造方法。

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