JP5737534B2

JP5737534B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

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Publication number: JP5737534B2
Application number: JP2013209562A
Authority: JP
Inventors: 矢崎　士郎; 士郎矢崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: JP2013256137A

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に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に関する。

液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、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、この振動板を下電極と上電極とを有する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等がある。

また、インクジェット式記録ヘッドに搭載される圧電素子としては、例えば、振動板の表面全体に亘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ー法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて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ある（特許文献１参照）。

特開２００３−１６３３８７号公報特開２００３−３４７６１５号公報

近年、液体噴射ヘッドの小型化に伴い、圧電素子は、さらに変位特性が高いものが求められている。

また、特許文献１に記載のような圧電素子では、大気中の水分に起因する破壊が問題となっている。具体的には、圧電体層の側面などに水分が付着することで、上電極とこの上電極と非常に近い距離にある下電極とが導通して短絡してしまう。また、下電極が圧電体層に覆われていても、水分が圧電体層内に浸透して下電極と上電極との導通を誘発してしまうことがある。このような問題を解決するために、圧電素子を構成する部材とは異なる部材からなる保護膜等により圧電体層を覆うことで短絡を防止することが考えられるが、圧電素子の変位特性が低下してしまう。

このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

なお、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たり、あるいは印刷によって圧電材料を塗布し、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たアクチュエーター装置が開示されている（特許文献２参照）。特許文献２では、圧電体層を２層構造として、圧電素子の変形量を増加させているが、薄膜形成方法にそのまま適用できるようなものではない。

本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子の破壊を抑制し、変位特性に優れた液体噴射ヘッド及び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設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の上方に設けられた圧電素子とを備え、圧電素子の変形によってノズル開口から液体を吐出する液体噴射ヘッドにおいて、前記圧力発生室は、短手方向に複数が並設されており、前記圧電素子は、前記流路形成基板から第１共通電極、第１圧電体層、個別電極、第２圧電体層、及び第２共通電極が順に積層されてなり、前記圧力発生室の並設方向において、前記第１圧電体層及び前記個別電極は、前記圧力発生室に対応するように設けられており、前記圧電素子の実質的な駆動部である圧電体能動部において、前記第１圧電体層の上面と前記圧力発生室の並設方向における側面とが、前記個別電極及び前記第２圧電体層で覆われ、前記個別電極及び前記第１圧電体層の前記圧力発生室の長手方向における端面は、前記第２圧電体層で覆われ、前記第２圧電体層は、前記第２共通電極で覆われ、前記第１共通電極及び前記第２共通電極は、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられ、前記第１共通電極と前記第２共通電極は、前記圧力発生室を並設方向に区画する隔壁の上方で接続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１の態様では、圧電体層が、第１圧電体層及び第２圧電体層の二層で構成されていることにより、変位特性が向上する。また、第２共通電極は、圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられていることにより、変位特性を低下させることなく、圧電体層（第１圧電体層及び第２圧電体層）を保護することができ、大気中の水分に起因する圧電素子の破壊を抑制することができる。さらに、第１共通電極と第２共通電極は、圧力発生室を並設方向に区画する隔壁の上方で接続されていることにより、クロストークを抑制することができ、液体の吐出特性に優れたものとなる。
また、本発明の他の態様は、上記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。
かかる態様では、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
さらに、他の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の上方に設けられた圧電素子とを備え、圧電素子の変形によってノズル開口から液体を吐出する液体噴射ヘッドにおいて、前記圧電素子は、前記流路形成基板から第１共通電極、第１圧電体層、個別電極、第２圧電体層、及び第２共通電極が順に積層されてなり、前記第１圧電体層は、前記個別電極及び第２圧電体層で覆われ、前記第２圧電体層は、前記第２共通電極で覆われ、前記第１共通電極及び前記第２共通電極は、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられ、前記第１共通電極と前記第２共通電極は、前記圧力発生室を並設方向に区画する隔壁の上方で接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、圧電体層が、第１圧電体層及び第２圧電体層の二層で構成されていることにより、変位特性が向上する。また、第２共通電極は、圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられていることにより、変位特性を低下させることなく、圧電体層（第１圧電体層及び第２圧電体層）を保護することができ、大気中の水分に起因する圧電素子の破壊を抑制することができる。さらに、第１共通電極と第２共通電極は、圧力発生室を並設方向に区画する隔壁の上方で接続されていることにより、クロストークを抑制することができ、液体の吐出特性に優れたものとなる。

また、前記第１圧電体層及び前記第２圧電体層の厚さは、いずれも１μｍ以下であるのが好ましい。薄膜プロセスにより圧電体層を形成することで、圧電素子の変位特性がさらに向上したものとなる。

さらに本発明の他の態様は、上記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。
かかる態様では、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。

実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法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方法を示す断面図である。実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。他の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。

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に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成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断面図であり、図３は、図２の要部を拡大した断面図である。

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、その一方の面には酸化膜からなる弾性膜５０が形成されている。

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。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の幅方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の幅方向の断面積よりも小さい断面積を有する連通路１５とからなる個別流路が複数の隔壁１１により区画されて設けられている。

また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側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、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、例えば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が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。

そして、この絶縁体膜５５上には、第１共通電極６０、第１圧電体層６５、個別電極７０、第２圧電体層７５、及び第２共通電極８０が、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。言い換えれば、各圧電素子３００は、積層された第１圧電体層６５と第２圧電体層７５とで構成される圧電体層と、複数の圧電素子３００に共通する第１共通電極６０及び第２共通電極８０と、各圧電素子３００毎に設けられた個別電極７０とで構成されている。

ここで、電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分、すなわち、圧電素子３００の実質的な駆動部を圧電体能動部３２０という。本実施形態では、第１共通電極６０、個別電極７０、及び第２共通電極８０により圧電体層が挟まれた領域が圧電体能動部３２０となる。また、ここでは、圧電素子３００を所定の基板上に設け、当該圧電素子３００を駆動させる装置をアクチュエーター装置と称する。言い換えれば、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振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、本実施形態では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１共通電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、第１共通電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。

図２及び図３を用いて、圧電素子３００を構成する各層について説明する。

第１共通電極６０は、圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に設けられている。そして、第１共通電極６０は、圧力発生室１２の長手方向一端部（インク供給路１４とは反対側）は、圧力発生室１２の外側まで延設され、他端部は、圧力発生室１２よりも内側に設けられている。

第１共通電極６０上には、第１圧電体層６５、個別電極７０が順に積層されており、それぞれ圧力発生室１２の短手方向（圧力発生室１２の並設方向）は、圧力発生室１２に対応するように設けられている。そして、第１圧電体層６５は、上面が個別電極７０に覆われ、側面が後述する第２圧電体層７５で覆われている。

また、本実施形態では、第１圧電体層６５及び個別電極７０は、個別電極７０側の幅が狭くなり且つその側面は傾斜面となっている。

なお、本実施形態では、第１圧電体層６５及び個別電極７０の圧力発生室１２の長手方向一端部は、圧力発生室１２よりも内側に設けられ、他端部（インク供給路１４側）は、圧力発生室１２の外側、すなわち、インク供給路１４まで延設されている。

個別電極７０上には、第２圧電体層７５が設けられている。この第２圧電体層７５は、第１圧電体層６５及び個別電極７０を覆うように、すなわち、個別電極７０の上面及び側面並びに第１圧電体層６５の側面を覆うように設けられている。そして、第２圧電体層７５は、短手方向では圧力発生室１２に対応するように設けられている。また、本実施形態では、第２圧電体層７５は、個別電極７０及び第１圧電体層６５の圧力発生室１２の長手方向一端部を覆っている。これにより、個別電極７０及び第１圧電体層６５が保護されて圧電素子３００の応力等による破壊を抑制することができる。

また、第２共通電極８０は、圧電体能動部３２０となる領域、すなわち、圧電体能動部３２０を構成する第２圧電体層７５を覆うと共に圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に設けられている。このように、第２共通電極８０が、圧電体能動部３２０を構成する第２圧電体層７５（及び第１圧電体層６５）を覆っていることにより、大気中の水分に起因する圧電素子３００の破壊を抑制することができる。すなわち、本実施形態では、圧電体能動部３２０に保護膜を設けることなく、大気中の水分に起因する圧電素子３００の破壊を抑制することができる。従来のように圧電体能動部３２０に保護膜を設けると変位特性が低下してしまうが、本実施形態では、変位特性を低下させることなく、大気中の水分に起因する圧電素子３００の破壊を抑制することができる。

また、本実施形態では、圧電素子３００の圧力発生室１２の長手方向他端部（インク供給路１４側）にも保護膜を設けることなく、大気中の水分に起因する圧電素子３００の破壊を抑制することができる。言い換えれば、図２に示すように、個別電極７０、第１圧電体層６５及び第２圧電体層７５のインク供給路１４側端部は、第２共通電極８０に覆われていないが、保護膜を設ける必要がない。第２圧電体層７５の圧力発生室１２の長手方向他端部が第２共通電極８０の端部よりもインク供給路１４側へ延設されていることにより、第２共通電極８０と、個別電極７０との距離が離れており、大気中の水分により導通してしまう虞がないためである。

また、本実施形態では、第２共通電極８０は、圧力発生室１２の長手方向一端部は、第１圧電体層６５及び第２圧電体層７５を覆うように延設されている。そして、第１共通電極６０と第２共通電極８０は、圧力発生室１２を並設方向に区画する隔壁１１の上方で接続されている。これにより、各圧電素子３００に電圧を均一に印加することができ、各圧力発生室１２間で発生するクロストークを抑制することができる。したがって、本発明のインクジェット式記録ヘッドは、液体の吐出特性に優れたものとなる。また、第１共通電極６０と第２共通電極８０とが、複数箇所で接続され、接触面積が確保されることで、列方向中央の圧電素子３００の電圧降下が抑制され、各圧電体層への電圧印加のばらつきが低減する。

ここで、圧電素子３００は、圧電体層が第１圧電体層６５及び第２圧電体層７５の二層で構成されている。これにより、変位特性が向上したものとなる。第１圧電体層６５及び第２圧電体層７５は、電気機械変換作用を示す圧電材料からなるものであり、圧電材料の中でもペロブスカイト構造の強誘電体材料からなるのが好ましい。第１圧電体層６５及び第２圧電体層７５は、ペロブスカイト構造の結晶膜を用いるのが好ましく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。なお、第１圧電体層６５及び第２圧電体層７５は、詳しくは後述するが、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法等によって形成されたものである。薄膜プロセスにより圧電体層を形成することで、変位効率が高くなり、変位特性がさらに向上したものとなる。また、液体噴射ヘッドを小型化することができる。

第１圧電体層６５及び第２圧電体層７５の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度とする。例えば、それぞれが０．２〜１μｍとするのが好ましい。第１圧電体層６５及び第２圧電体層７５は、同じ厚さとしてもよいが、第１圧電体層の厚さを、第２圧電体層の厚さよりも薄くしてもよい。本実施形態では、第１圧電体層６５を０．５μｍ、第２圧電体層７５を１．０μｍとした。

本実施形態では、第１共通電極６０、個別電極７０、及び第２共通電極８０は、いずれも白金及びイリジウムからなるものとした。第１共通電極６０、個別電極７０、及び第２共通電極８０の材料は、特にこれに限定されず、白金又はイリジウムだけであってもよく、またその他の金属材料を用いるようにしてもよく、それぞれ異なる組成のものを用いてもよい。

本実施形態では、圧電体能動部３２０の圧力発生室１２の長手方向両端部は、圧力発生室１２の長手方向両端部よりも内側の領域になるように形成されているので、圧力発生室１２の端部への応力集中が緩和される。また、変位特性を低下させる虞がない。

また、このような各圧電素子３００の個別電極７０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第２共通電極８０、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板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の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバーと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。

また、保護基板３０の圧電素子３００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有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。

このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等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した。

また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。

また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。

また、このような保護基板３０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。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバー１００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、リザーバー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、駆動回路１２０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駆動電極と、第１共通電極６０及び第２共通電極８０とのそれぞれの間に同時に電圧を印加し、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９を参照して説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、例えば、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、例えば、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを絶縁体膜５５上に積層することにより第１共通電極６０を形成した後、この第１共通電極６０を所定形状にパターニングする。具体的には、第１共通電極６０の長手方向の一端部が、圧力発生室１２の長手方向端部よりも外側まで延設するようにし、他端部は、圧力発生室１２よりも内側となるようにする（図２参照）。なお、第１共通電極６０は、例えば、スパッタリング法やＰＶＤ法（物理蒸着法）などにより形成し、第１共通電極６０上にフォトリソグラフィー法により所定形状に形成したレジストを介してイオンミリング等のドライエッチングによりパターニングする。

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）等からなる第１圧電体層６５と、白金及びイリジウムからなる個別電極７０とを順に形成する。

なお、圧電素子３００を構成する第１圧電体層６５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。また、第１圧電体層６５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、金属有機物を溶媒に溶解・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第１圧電体層６５を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて第１圧電体層６５を形成した。なお、第１圧電体層６５の形成方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法などの薄膜形成方法を利用して第１圧電体層６５を形成するようにしてもよい。実際には、第１圧電体層６５は、上述したゾル−ゲル法により厚さの薄い圧電体膜を形成する工程を複数回繰り返し行って、複数層の圧電体膜からなる第１圧電体層６５を形成する。

次に、図５（ａ）に示すように、第１圧電体層６５及び個別電極７０を同時に所定形状にパターニングする。具体的には、第１圧電体層６５及び個別電極７０は、隔壁１１に対応する部分を長手方向に亘って除去して、第１共通電極６０を露出させる。これにより、圧力発生室１２の短手方向は、圧力発生室１２に対応する領域に設ける。なお、圧力発生室１２の長手方向一端部は、圧力発生室１２よりも内側に設けるようにして、他端部は、インク供給路１４側に対応する領域まで延設させる（図２参照）。

このように、第１圧電体層６５上に個別電極７０を形成した後に、第１圧電体層６５（及び個別電極７０）を所定形状にパターニングすることにより、第１圧電体層６５の上面がプロセスダメージを受ける虞がない。すなわち、パターニングによる第１圧電体層６５の劣化が抑制され、圧電素子３００の変位特性がさらに向上する。

次に、図５（ｂ）に示すように、個別電極７０上に第２圧電体層７５を形成し、所定形状にパターニングする。具体的には、第２圧電体層７５は、隔壁１１に対応する部分を長手方向に亘って除去して、第１共通電極６０を露出させる。これにより、第２圧電体層７５は、圧力発生室１２の短手方向では、圧力発生室１２に対応する領域に設けるようにする。なお、第２圧電体層７５は、圧力発生室１２の長手方向一端部が、個別電極７０及び第１圧電体層６５よりも延設して、これらを覆うようにする。また、圧力発生室１２の長手方向他端部は、インク供給路１４側へ延設し且つ個別電極７０よりも短くなるようにする。なお、第２圧電体層７５を形成する際には、第１圧電体層６５と同様の方法により形成すればよい。

次いで、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って第２共通電極８０を形成し、所定形状にパターニングする。具体的には、第２共通電極８０は、圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に設け、且つ圧力発生室１２の長手方向端部よりも外側まで延設するようにする（図２参照）。

そして、図示しないが、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターンを介して各圧電素子３００毎にパターニングする。

次いで、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハーを接着剤３５によって接合する。なお、保護基板３０には、リザーバー部３１、圧電素子保持部３２等が予め形成されている。また、保護基板３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するシリコン単結晶基板からなり、保護基板３０を接合することで流路形成基板１０の剛性は著しく向上することになる。その後、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚さにする。

次いで、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。

その後は、保護基板用ウェハー上に駆動回路１２０を実装すると共に、駆動回路１２０とリード電極９０とを接続配線１２１によって接続する（図２参照）。そして、流路形成基板用ウェハー１１０の圧力発生室１２が開口する面側のマスク膜を除去し、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー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ー１１０の保護基板用ウェハー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、保護基板用ウェハー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ー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等に分割することによって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。

また、これらのインクジェット式記録ヘッド１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６は、そのインクジェット式記録装置の概略構成を示す斜視図である。

図６に示すように、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置は、例えば、ブラック（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等の複数の異なる色のインクが貯留される貯留室を有するインクカートリッジ（液体貯留手段）２が装着されたインクジェット式記録ヘッド１（以下、記録ヘッド）を具備する。記録ヘッド１はキャリッジ３に搭載されており、記録ヘッド１が搭載されたキャリッジ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。そして、駆動モーター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、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、図示しない給紙装置等により給紙された紙等の被記録媒体Ｓがプラテン８上を搬送されるようになっている。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

実施形態１では、第１圧電体層６５及び個別電極７０を同時にパターニングしたが、勿論、別々にパターニングして異なる形状としてもよい。例えば、個別電極７０のみをインク供給路１４側へ延設して、リード電極９０に接続するようにしてもよい。また、図７に示すように、第１圧電体層６５及び第２圧電体層７５の圧力発生室１２の長手方向一端部（インク供給路１４とは反対側）を延設させて、第１圧電体層６５と第２圧電体層７５とを接触させ、これらの端面を第２共通電極８０で覆うようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、第１共通電極６０及び第２共通電極８０は、隔壁１１の上方で長手方向に亘って接続するようにしたがこれに限定されるものではない。例えば、圧電体層は隔壁１１の上方に間欠的に複数箇所開口するようにし、第１共通電極６０及び第２共通電極８０が、隔壁１１の上方で間欠的に複数箇所が接続するようにしてもよい。

さらに、圧電素子３００の圧力発生室１２に対応する領域以外の部分には、耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜を形成してもよい。なお、保護膜としては、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、酸化タンタル（ＴａＯ_ｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）等の無機絶縁材料を用いるのが好ましく、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いるのが好ましい。

また、上述した実施形態では、流路形成基板１０としてシリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス基板、ＭｇＯ基板等においても本発明は有効である。また、振動板の最下層に二酸化シリコンからなる弾性膜５０を設けるようにしたが、振動板の構成は、特にこれに限定されるものではない。

また、上述したインクジェット式記録装置では、インクジェット式記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド１が固定されて、紙等の被記録媒体Ｓを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

なお、上述の実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、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、プリンター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ー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（電界放出ディスプレー）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。

また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載される圧電素子に限られず、他の装置に搭載される圧電素子にも適用することができる。

１０流路形成基板、１２圧力発生室、１３連通部、１４インク供給路、１５連通路、２０ノズルプレート、２１ノズル開口、３０保護基板、３１リザーバー部、４０コンプライアンス基板、５０弾性膜、５５絶縁体膜、６０第１共通電極、６５第１圧電体層、７０個別電極、７５第２圧電体層、８０第２共通電極、９０リード電極、１００リザーバー、１１０流路形成基板用ウェハー、１２０駆動回路、１２１接続配線、３００圧電素子

Claims

液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の上方に設けられた圧電素子とを備え、圧電素子の変形によってノズル開口から液体を吐出する液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧力発生室は、短手方向に複数が並設されており、
前記圧電素子は、前記流路形成基板から第１共通電極、第１圧電体層、個別電極、第２圧電体層、及び第２共通電極が順に積層されてなり、
前記圧力発生室の並設方向において、前記第１圧電体層及び前記個別電極は、前記圧力発生室に対応するように設けられており、
前記圧電素子の実質的な駆動部である圧電体能動部において、前記第１圧電体層の上面と前記圧力発生室の並設方向における側面とが、前記個別電極及び前記第２圧電体層で覆われ、
前記個別電極及び前記第１圧電体層の前記圧力発生室の長手方向における端面は、前記第２圧電体層で覆われ、
前記第２圧電体層は、前記第２共通電極で覆われ、
前記第１共通電極及び前記第２共通電極は、前記圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けられ、
前記第１共通電極と前記第２共通電極は、前記圧力発生室を並設方向に区画する隔壁の上方で接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１に記載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。