JP2007038497A - 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

【課題】 流路形成基板に圧力発生室を比較的高密度に配設することができ且つ流路形成基板の剛性を良好に確保することができ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を提供する。
【解決手段】 液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室１２が形成される流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側に振動板を介して設けられる下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３００と、流路形成基板１０の圧電素子３００側の面に接合され各圧力発生室１２に供給される液体が貯留されるリザーバ３１を有するリザーバ形成基板３０とを具備し、且つリザーバ形成基板３０の流路形成基板１０との接合面側に、一端側がリザーバ３１に連通すると共に他端側が振動板に設けられた連通口５３を介して圧力発生室１２に連通する供給路３２を、各圧力発生室１２のそれぞれに対応して設ける。
【選択図】 図２

Description

ノズル開口から液体を噴射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、液体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。

液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室とこの圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合され連通部と共にリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、このような構成のヘッドでは、圧力発生室とリザーバとは、圧力発生室の一端側に設けられるインク供給路を介して連通されており、このインク供給路は、一般的に、圧力発生室と共に流路形成基板に形成されている。そして、このように従来のインクジェット式記録ヘッドでは、圧力発生室、インク供給路等のインク流路の多くが流路形成基板に形成されているため、流路形成基板の剛性が大幅に低下し、流路形成基板や振動板に割れ等が生じてしまうという問題がある。また、流路形成基板に圧力発生室等を比較的高密度に配列すると圧力発生室間の隔壁の厚さが薄くなり、隣接する圧力発生室間でクロストークが発生してしまうという問題、すなわち、良好なインク吐出特性が得られないという問題もある。そして、このような問題は、流路形成基板を大きくすることで解決することはできるものの、ヘッドが大型化してしまうため好ましくない。

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吐出する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。

特開２０００−２９６６１６号公報（第２図等）

本発明は、このような事情に鑑み、流路形成基板を大型化することなく、流路形成基板に圧力発生室を比較的高密度に配設することができ且つ流路形成基板の剛性を良好に確保することができ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を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が形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る下電極、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の面に接合され各圧力発生室に供給される液体が貯留されるリザーバを有するリザーバ形成基板とを具備し、且つ該リザーバ形成基板の前記流路形成基板との接合面側には、一端側が前記リザーバに連通すると共に他端側が前記振動板に設けられた連通口を介して前記圧力発生室に連通する供給路が、各圧力発生室のそれぞれに対応して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。
かかる第１の態様では、圧力発生室が形成される流路形成基板の剛性が著しく向上するため、隣接する圧力発生室間でのクロストークが防止され、また流路形成基板や振動板の割れ等の発生が防止される。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記供給路が前記リザーバ形成基板の面内方向に延設されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第２の態様では、供給路の寸法精度が向上するため、供給路の流路抵抗を高精度に調整することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、各圧電素子から引き出され少なくとも金（Ａｕ）からなる金属層を含むリード電極をさらに有すると共に、前記供給路の内面の一部が前記リード電極と同一の層からなるが当該リード電極とは不連続の不連続金属層によって構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第３の態様では、金（Ａｕ）からなる不連続金属層は、インク等の液体に対する耐性が高いため、インク等による供給路の内面の浸食が防止される。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記リザーバが、各圧力発生室のそれぞれに対応して設けられて所定量の液体が貯留される複数の第１のリザーバと、これら複数の第１のリザーバに接続される第２のリザーバとで構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第４の態様では、第２のリザーバが設けられていることで、隣接する圧力発生室間でもクロストークの発生がより確実に防止される。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記リザーバ形成基板が、面方位（１００）のシリコン単結晶基板からなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第５の態様は、供給路、リザーバ等が高精度に形成されるため、良好なインク吐出特性が得られる。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第６の態様では、良好な印刷品質が得られ且つ耐久性にも優れた液体噴射装置を提供することができる。

本発明の第７の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される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を形成すると共に当該圧力発生室の端部近傍に対応する領域の前記振動板を除去して連通口を形成する工程と、前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成すると共に該リード電極と同一の層からなるが当該リード電極とは不連続の不連続金属層によって前記連通口を封止する工程と、圧力発生室に供給される液体が貯留されるリザーバと、一端側が前記リザーバに連通すると共に他端側が前記振動板に設けられた連通口を介して前記圧力発生室に連通する供給路とを有するリザーバ形成基板を前記流路形成基板に接着剤によって接合する工程と、前記流路形成基板をその他方面側から前記振動板及び前記不連続金属層が露出するまでウェットエッチングして前記圧力発生室を形成する工程と、前記連通口に対応する領域の前記不連続金属層を前記圧力発生室側からウェットエッチングすることにより除去して当該連通口を介して前記圧力発生室と前記供給路とを連通させる工程とを具備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。
かかる第７の態様では、圧力発生室をエッチングによって形成する際、そのエッチング液がリザーバ形成基板側に流れ込むのを防止でき、エッチング液による断線等、製造不良の発生を確実に防止することができる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造され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、図１の平面図及び断面図である。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り、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成され、さらに、この弾性膜５０上には、例えば、厚さが、０．４μｍの酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５が設けられている。

ここで、流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。そして、これら各圧力発生室１２の長手方向一端部に対応する領域には、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を貫通して圧力発生室１２内に開口する連通口５３が設けられている。なお、これらの連通口５３は、後述するリザーバ形成基板３０に設けられるリザーバ３１に繋がっており、リザーバ３１からこの連通口５３を介して各圧力発生室１２にインクが供給されるようになっている。

また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２の長手方向の一方の端部近傍に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、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられるマスク膜５１を介して、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍ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、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜５０及び絶縁体膜５５が形成されており、この絶縁体膜５５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１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍ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３００が形成されている。ここで、圧電素子３００とは、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を圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。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。

また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されており、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。また、本実施形態では、連通口５３の開口領域にも、このリード電極９０と同一の層からなるがリード電極９０とは不連続の不連続金属層９５が残存している。

そして、このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、複数の圧力発生室１２に供給するインクが貯留されるリザーバ３１を有するリザーバ形成基板３０が接着剤３６によって接着されている。このリザーバ形成基板３０の流路形成基板１０との接合面側には、図３に示すように、一端側が弾性膜５０等に設けられた連通口５３に連通すると共に他端側がリザーバ３１に連通する供給路３２が、各圧力発生室１２のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、各圧力発生室１２は、これら連通口５３及び供給路３２を介してリザーバ３１と連通している。この供給路３２は、リザーバ形成基板３０の流路形成基板１０との接合面に設けられた溝であり、圧力発生室１２よりも狭い幅でリザーバ形成基板３０の面内方向に延設されている。また、本実施形態では、この供給路３２の流路形成基板１０側の面は、上述した不連続金属層９５によって形成されている。すなわち、不連続金属層９５が連通口５３の開口領域から供給路３２に対応する領域に亘って連続的に設けられており、供給路３２の一方の内面がこの不連続金属層９５で形成されている。なお、この供給路３２は、リザーバ３１から連通口５３を介して圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を果たしている。すなわち、リザーバ３１から圧力発生室１２にインクを供給する際に過剰な量の流入や急激な流入を抑えるといった流量及び流速を調整する流路抵抗調整機能を有する。

また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子保持部３３が設けられている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３３内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部３３は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。

このようなリザーバ形成基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、線膨張係数が流路形成基板１０と略同一の材料で形成されていることが好ましい。このため、本実施形態では、リザーバ形成基板３０の材料として、流路形成基板１０と同一素材であるシリコン単結晶基板を用いている。ここで、リザーバ形成基板３０として用いるシリコン単結晶基板の結晶面方位は、特に限定されないが、供給路３２の形成精度を考慮すると、リザーバ形成基板３０としては面方位（１００）のシリコン単結晶基板を用いることが好ましい。このため、本実施形態では、リザーバ形成基板３０として面方位（１００）のシリコン単結晶基板を用いている。

そして、リザーバ３１、供給路３２及び圧電素子保持部３３は、このシリコン単結晶基板からなるリザーバ形成基板３０を異方性エッチングすることによって形成されている。このため、これらリザーバ３１等、特に供給路３２は高精度に形成されている。

ここで、リザーバ形成基板３０である面方位（１００）のシリコン単結晶基板を異方性エッチングすると、シリコン単結晶基板の（１１１）面が露出されながらエッチングが進行してリザーバ３１等の凹部が形成される。すなわち、（１１１）面が露出された部分のエッチングは実質的に停止して深さ方向のみのエッチングが進行してリザーバ３１等の凹部が形成される。

そして、供給路３２は、リザーバ形成基板３０の一方面側に設けられた浅い溝であり、その内面は（１１１）面のみで構成される。このため、エッチング時間を高精度に制御しなくても、供給路３２は極めて高精度に形成される。

したがって、各供給路３２の幅を調整することで、流路抵抗を確実に所望の値とすることができるため、良好なインク吐出特性を得ることができる。なお、このように内面が（１１１）面のみで構成されている供給路３２等の断面形状は、略三角形形状となる。

このようなリザーバ形成基板３０上には、図示しないが、圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ等が実装されている。そして、各圧電素子３００から圧電素子保持部３３の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と駆動ＩＣとがワイヤボンディング等によって電気的に接続されている。

さらに、リザーバ形成基板３０のリザーバ３１に対応する領域上には、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。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のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ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３１に対向する領域は開口部４３となっているため、リザーバ３１の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、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３１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、図示しない駆動ＩＣ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、圧電素子３００及び振動板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からインクが吐出する。

以上説明したように、本発明の構成では、流路形成基板１０に設けられた圧力発生室１２と、リザーバ形成基板３０に設けられたリザーバ３１とを、リザーバ形成基板３０に設けた供給路３２を介して連通するようにした。これにより、流路形成基板１０にはリザーバと供給路のインク流路は形成されずに圧力発生室１２のみが形成され、流路形成基板１０の剛性は確実に増加する。また、流路形成基板１０の剛性の増加に伴って、圧力発生室１２をある程度高密度に配列しても流路形成基板１０の割れ等の発生を防止することができる。また、隣接する圧力発生室１２間でのクロストークの発生も防止することができる。したがって、本発明の構成により、ヘッドの小型化を図ることができ且つ印刷品質の向上も図ることができる。

また、本実施形態では、リザーバ形成基板３０の材料として面方位（１００）のシリコン単結晶基板が用いられているため、ヘッドをさらに小型化することができる。例えば、リザーバ形成基板３０として面方位（１００）のシリコン単結晶基板を用いた場合、リザーバ３１、圧電素子保持部３３等を異方性エッチングによって形成することで、これらリザーバ３１と圧電素子保持部３３との一部が、リザーバ形成基板３０の厚さ方向で重なるように配置することが可能となる（図２参照）。このようにリザーバ３１等を効率的に配置してリザーバ形成基板３０の面積を比較的小さくすることができ、その結果、ヘッドの小型化を図ることができる。

以下、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、図４〜図６を参照して説明する。なお、図４〜図６は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５２を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。

次に、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜５５を形成する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次に、図４（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。また、振動板を構成する絶縁体膜５５及び弾性膜５０を順次パターニングして、圧力発生室１２の長手方向一端部近傍に対応する領域に、これら弾性膜５０及び絶縁体膜５５を貫通して圧力発生室１２に開口する連通口５３を形成する。なお、この連通口５３は、勿論、圧電素子３００を形成する前に形成するようにしてもよい。

ここで、圧電素子３００を構成する圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が好適に用いられる。その組成は、圧電素子３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ_３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ_３（ＰＺ）、Ｐｂ（Ｚｒ_ｘＴｉ_１−ｘ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／３Ｔａ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。また、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されないが、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−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。

次に、図５（ａ）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）からなる金属層９１を形成した後、この金属層９１上に、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を形成し、このマスクパターンを介して金属層９１を圧電素子３００毎にパターニングすることによってリード電極９０を形成する。またこのとき、連通口５３に対応する領域の金属層９１は、リード電極９０とは不連続となるように残しておく。すなわち、連通口５３に対向する領域に、リード電極９０と同一の材料からなるが、当該リード電極９０とは不連続の金属層９１からなる不連続金属層９５を形成し、この不連続金属層９５で連通口５３を封止する。このような不連続金属層９５は、後述する工程で、流路形成基板用ウェハ１１０にエッチングして圧力発生室１２等を形成する際に、エッチングの広がりを規制するための役割を果たす。なお、リード電極９０等を構成する金（Ａｕ）からなる金属層９１の下側には、例えば、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）等からなる密着層が設けられていてもよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３６によって接合する。なお、リザーバ形成基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するシリコンウェハであり、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を接合することで流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。

次いで、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ硝酸等によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、研磨及びウェットエッチングによって、流路形成基板用ウェハ１１０を、約７０μｍの厚さとなるように加工した。次いで、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５１を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図６（ｂ）に示すように、このマスク膜５１を介して流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）して、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチング液によって弾性膜５０及び不連続金属層９５が露出するまでエッチングすることより、複数の圧力発生室１２を同時に形成する。

このとき、連通口５３は不連続金属層９５によって封止されているため、連通口５３を介してリザーバ形成基板用ウェハ１３０側にエッチング液が流れ込むことがない。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に設けられている配線等にエッチング液が付着することがなく、断線等の不良の発生を防止することができる。また、リザーバ３１内にエッチング液が浸入してリザーバ形成基板用ウェハ１３０がエッチングされる虞もない。

なお、このような圧力発生室１２を形成する際、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の流路形成基板用ウェハ１１０側とは反対側の表面を、耐アルカリ性を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等からなる封止フィルムでさらに封止するようにしてもよい。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に設けられる配線の断線等の不良をより確実に防止することができる。

次いで、図６（ｃ）に示すように、連通口５３に対向する領域の不連続金属層９５を圧力発生室１２側からウェットエッチングすることによって除去し、開口した連通口５３を介して各供給路３２と圧力発生室１２とを連通させる。

なおその後は、流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハ１１０のリザーバ形成基板用ウェハ１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、リザーバ形成基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、これら流路形成基板用ウェハ１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割する。これにより上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。

以上説明したように、本発明では、連通口５３をリード電極９０と同一層である不連続金属層９５によって封止し、この不連続金属層９５を最終的にエッチングにより除去することで供給路３２（リザーバ３１）と圧力発生室１２とを連通させるようにした。これにより、連通口５３を高精度に形成することができる。また、圧力発生室１２を形成する際に、エッチング液がリザーバ形成基板用ウェハ１３０側に流れ込んでリザーバ形成基板用ウェハ１３０がエッチングされてしまうのを防止することができる。さらに、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上に設けられている配線がエッチング液によって断線してしまうのも防止することができる。

（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断面図である。
実施形態２は、圧力発生室に供給されるインクが貯留されるリザーバの構成の変形例である。すなわち、本実施形態では、リザーバ３１Ａが、列設された複数の圧力発生室１２に共通する第１のリザーバ３１ａと、この第１のリザーバ３１ａと連通溝３４を介して接続され圧力発生室１２毎に独立して設けられる第２のリザーバ３１ｂとで構成されている以外は、実施形態１と同様である。

このような構成では、圧力発生室１２毎に独立して設けられる第２のリザーバ３１ｂによって、隣接する圧力発生室１２間でのクロストークが防止されるため、リザーバ３１Ａから各圧力発生室１２に良好にインクが供給され、結果としてインク吐出特性が向上する。また勿論、本実施形態の構成においても、実施形態１と同様の効果が得られることはいうまでもない。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、１列の圧力発生室１２の列に対応して１つのリザーバ３１を設けた構成を例示したが、例えば、図８に示すように、リザーバ３１Ｂを２列の圧力発生室１２の列間に設け、この１つのリザーバ３１Ｂから２列の各圧力発生室１２のそれぞれに供給路３２を介してインクを供給するようにしてもよい。また、上述の実施形態では、供給路３２の形状によって流路抵抗を調整するようにしているが、流路抵抗の調整方法は、これに限定されず、例えば、連通口５３の開口面積を変化させることによって調整するようにしてもよい。連通口５３の開口面積を調整することによっても流路抵抗を高精度に調整することができる。さらに、上述の実施形態では、リザーバ形成基板３０として面方位（１００）のシリコン単結晶基板を用いた例を説明したが、勿論、リザーバ形成基板３０としては、面方位（１１０）のシリコン基板等を用いてもよいことはいうまでもない。

なお、上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、例えば、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。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。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上を搬送されるようになっている。

さらに、上述した実施形態では、インクジェット式記録ヘッドを例示して本発明を説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の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各種の記録ヘッド、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が挙げられる。

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。 実施形態１に係るリザーバ形成基板の平面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。 他の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。 一実施形態に係る液体噴射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、 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、 ３２ 供給路、 ３３ 圧電素子保持部、 ３６ 接着剤、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５３ 連通口、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 ９１ 金属層、 ９５ 不連続金属層、 １１０ 流路形成基板用ウェハ、 １３０ リザーバ形成基板用ウェハ、 ３００ 圧電素子

Claims (7)

1. 液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が形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る下電極、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の面に接合され各圧力発生室に供給される液体が貯留されるリザーバを有するリザーバ形成基板とを具備し、且つ該リザーバ形成基板の前記流路形成基板との接合面側には、一端側が前記リザーバに連通すると共に他端側が前記振動板に設けられた連通口を介して前記圧力発生室に連通する供給路が、各圧力発生室のそれぞれに対応して設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 請求項１において、前記供給路が前記リザーバ形成基板の面内方向に延設されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
3. 請求項１又は２において、各圧電素子から引き出され少なくとも金（Ａｕ）からなる金属層を含むリード電極をさらに有すると共に、前記供給路の内面の一部が前記リード電極と同一の層からなるが当該リード電極とは不連続の不連続金属層によって構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記リザーバが、各圧力発生室のそれぞれに対応して設けられて所定量の液体が貯留される複数の第１のリザーバと、これら複数の第１のリザーバに接続される第２のリザーバとで構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記リザーバ形成基板が、面方位（１００）のシリコン単結晶基板からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
6. 請求項１〜５の何れかの液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
7. 液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される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を形成すると共に当該圧力発生室の端部近傍に対応する領域の前記振動板を除去して連通口を形成する工程と、前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成すると共に該リード電極と同一の層からなるが当該リード電極とは不連続の不連続金属層によって前記連通口を封止する工程と、圧力発生室に供給される液体が貯留されるリザーバと、一端側が前記リザーバに連通すると共に他端側が前記振動板に設けられた連通口を介して前記圧力発生室に連通する供給路とを有するリザーバ形成基板を前記流路形成基板に接着剤によって接合する工程と、前記流路形成基板をその他方面側から前記振動板及び前記不連続金属層が露出するまでウェットエッチングして前記圧力発生室を形成する工程と、前記連通口に対応する領域の前記不連続金属層を前記圧力発生室側からウェットエッチングすることにより除去して当該連通口を介して前記圧力発生室と前記供給路とを連通させる工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
   

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