JP2001205815A - 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 - Google Patents

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

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JP2001205815A JP2000275791A JP2000275791A JP2001205815A JP 2001205815 A JP2001205815 A JP 2001205815A JP 2000275791 A JP2000275791 A JP 2000275791A JP 2000275791 A JP2000275791 A JP 2000275791A JP 2001205815 A JP2001205815 A JP 2001205815A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 隔壁の剛性を向上すると共に圧力発生室を高
密度に配設することのでき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を
提供する。 【解決手段】 少なくとも単結晶シリコンからなるシリ
コン層を有しノズル開口２１に連通する圧力発生室１２
が画成される流路形成基板１０と、前記圧力発生室１２
の一部を構成する振動板を介して前記圧力発生室１２に
対向する領域に設けられて前記圧力発生室１２内に圧力
変化を生じさせる圧電素子３００とを具備するインクジ
ェット式記録ヘッドにおいて、前記流路形成基板１０の
前記圧電素子３００側に接合される接合基板２０を有
し、前記ノズル開口２１を前記接合基板２０に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子
の変位により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困難な工程や、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必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【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ものの、たわみ振動を利用する関
係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。
【０００５】一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消す
べく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙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法に
より圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生
室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案さ
れている。
【０００６】これによれば圧電素子を振動板に貼付ける
作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、か
つ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばか
りでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能
になるという利点がある。
【０００７】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドでは、基板の圧電素子とは反対側の面からエッチン
グすることなどにより厚さ方向に貫通して圧力発生室を
形成しているため、寸法精度の高い圧力発生室を比較的
容易且つ高密度に配設することができる。
【０００８】
【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、圧力発生室を形
成する基板として、例えば、直径が６〜１２インチ程度
の比較的大きなものを用いようとする場合、ハンドリン
グ等の問題により基板の厚さを厚くせざるを得ず、それ
に伴い圧力発生室の深さも深くなってしまう。そのた
め、各圧力発生室を区画する隔壁の厚さを厚くしない
と、十分な剛性が得られず、クロストークが発生し、所
望の吐出特性が得られない等という問題がある。また、
隔壁の厚さを厚くすると、高い配列密度でノズルを並べ
られないため、高解像度の印字品質を達成できないとい
う問題がある。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、隔壁の
剛性を向上すると共に圧力発生室を高密度に配設するこ
とのできるインクジェット式記録ヘッド及びインクジェ
ット式記録装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【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、少なくとも単結晶シリコンからなる
シリコン層を有し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、前記圧力発生室の一部を構成
する振動板を介して前記圧力発生室に対向する領域に設
けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電
素子とを具備するインクジェット式記録ヘッドにおい
て、前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合される接
合基板を有し、前記ノズル開口が前記接合基板に設けら
れていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。
【００１１】かかる第１の態様では、流路形成基板を貫
通することなく圧力発生室を形成しても、容易にノズル
開口を形成することができる。したがって、圧力発生室
を比較的浅く形成することができ、各圧力発生室を区画
する隔壁の剛性が向上する。
【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記接合基板には集積回路が一体的に形成されてい
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
【００１３】かかる第２の態様では、流路形成基板に接
合される接合基板に集積回路を一体的に形成することに
より、製造工程を簡略化できると共に部品点数を削減で
き、コストを低減することができる。
【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記接合基板が、前記圧電素子に対向する領
域に、その運動を阻害しない程度の空間を確保した状態
で当該空間を密封可能な圧電素子保持部を有する封止板
であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドに
ある。
【００１５】かかる第３の態様では、外部環境に起因す
る圧電素子の破壊が防止される。
【００１６】本発明の第４の態様は、第２又は３の態様
において、前記集積回路が、前記圧電素子を駆動するた
めの駆動回路であることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッドにある。
【００１７】かかる第４の態様では、圧電素子を駆動す
るための駆動回路を比較的容易に形成することができ
る。
【００１８】本発明の第５の態様は、第２又は３の態様
において、前記集積回路が、ヘッドの温度を検出する温
度検出手段又は前記温度を制御する温度制御回路である
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１９】かかる第５の態様では、温度検出手段又は
温度制御回路を比較的容易に形成することができる。
【００２０】本発明の第６の態様は、第２又は３の態様
において、前記集積回路が、前記ノズル開口から吐出さ
れるインク滴の吐出回数を検出する吐出回数検出手段で
あることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
【００２１】かかる第６の態様では、吐出回数検出手段
を比較的容易に形成することができる。
【００２２】本発明の第７の態様は、第３の態様におい
て、前記集積回路が、前記圧電素子保持部の湿度を検出
する湿度検出手段の制御を行う湿度制御回路であること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２３】かかる第７の態様では、湿度制御回路を比
較的容易に形成することができる。
【００２４】本発明の８の態様は、第２〜７の何れかの
態様において、前記集積回路が前記接合基板の前記流路
形成基板との接合面とは反対側の面に設けられているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２５】かかる第８の態様では、接合基板の表面で
集積回路の配線を取り出すことができる。
【００２６】本発明の第９の態様は、第２〜７の何れか
の態様において、前記集積回路が前記接合基板の前記流
路形成基板との接合面側に設けられ、前記圧電素子と前
記集積回路とがフリップチップ実装によって電気的に接
続されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドにある。
【００２７】かかる第９の態様では、流路形成基板と接
合基板とを接合することにより、集積回路と圧電素子と
を直接接続することができる。
【００２８】本発明の第１０の態様は、第９の態様にお
いて、前記流路形成基板には、前記集積回路と外部配線
とを接続する接続配線が形成され、前記集積回路と前記
接続配線とがフリップチップ実装によって電気的に接続
されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ドにある。
【００２９】かかる第１０の態様では、流路形成基板と
接合基板とを接合することにより、集積回路と接続配線
とを直接接続することができる。
【００３０】本発明の第１１の態様は、第９又は１０の
態様において、前記集積回路と前記圧電素子又は前記接
続配線とが、異方性導電材によって接続されていること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００３１】かかる第１１の態様では、集積回路と圧電
素子又は接続配線とを比較的容易に且つ確実に接続する
ことができる。
【００３２】本発明の第１２の態様は、第１〜１１の何
れかの態様において、前記接合基板が、単結晶シリコン
基板からなることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドにある。
【００３３】かかる第１２の態様では、接合基板に集積
回路を比較的容易に一体的に精度良く形成することがで
きる。
【００３４】本発明の第１３の態様は、第１〜１２の何
れかの態様において、前記圧力発生室が前記流路形成基
板の一方面側に当該流路形成基板を貫通することなく形
成され、且つ前記圧力発生室にインクを供給するリザー
バが前記流路形成基板の他方面側に形成されていること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００３５】かかる第１３の態様では、圧力発生室を比
較的浅く形成することができ、各圧力発生室を区画する
隔壁の剛性が向上する。また、圧力発生室の容積に対し
て、十分に大きい体積のリザーバが設けられ、リザーバ
内のインク自体によって内部圧力の変化が吸収される。
【００３６】本発明の第１４の態様は、第１３の態様に
おいて、前記リザーバが前記圧力発生室に直接連通して
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
【００３７】かかる第１４の態様では、リザーバから各
圧力発生室に直接インクが供給される。
【００３８】本発明の第１５の態様は、第１３の態様に
おいて、前記流路形成基板の一方面側には、前記圧力発
生室の長手方向一端部に連通するインク連通路が形成さ
れ、前記リザーバが、前記インク連通路に連通されてい
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。
【００３９】かかる第１５の態様では、リザーバからイ
ンク連通路を介して各圧力発生室にインクが供給される
ため、リザーバとインク連通路との連通部の断面積がば
らついても狭隘部でインクの抵抗を制御でき、各圧力発
生室間でのインク吐出特性のばらつきを低減できる。
【００４０】本発明の第１６の態様は、第１５の態様に
おいて、前記インク連通路が前記圧力発生室毎に設けら
れていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。
【００４１】かかる第１６の態様では、リザーバから各
圧力発生室毎に設けられたインク連通路を介して各圧力
発生室にインクが供給される。
【００４２】本発明の第１７の態様は、第１５の態様に
おいて、前記インク連通路が前記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を特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドにある。
【００４３】かかる第１７の態様では、リザーバから共
通するインク連通路を介して各圧力発生室にインクが供
給される。
【００４４】本発明の第１８の態様は、第１３〜１７の
何れかの態様において、前記圧力発生室の前記リザーバ
とは反対側の長手方向端部側に、前記圧力発生室と前記
ノズル開口とを連通するノズル連通路が設けられている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００４５】かかる第１８の態様では、圧力発生室にリ
ザーバから安定してインクが供給され、且つノズル開口
からインクが良好に吐出される。
【００４６】本発明の第１９の態様は、第１８の態様に
おいて、前記ノズル連通路が、前記振動板を除去するこ
とにより形成されていることを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドにある。
【００４７】かかる第１９の態様では、ノズル連通路を
容易に形成することができる。
【００４８】本発明の第２０の態様は、第１８又は１９
の態様において、前記ノズル連通路の内面が、接着剤で
覆われていることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドにある。
【００４９】かかる第２０の態様では、ノズル連通路を
通過するインクによる振動板の剥がれが防止される。
【００５０】本発明の第２１の態様は、第１〜２０の何
れかの態様において、前記流路形成基板が、前記シリコ
ン層のみからなることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドにある。
【００５１】かかる第２１の態様では、圧力発生室がシ
リコン層のみで画成される。
【００５２】本発明の第２２の態様は、第１〜２０の何
れかの態様において、前記流路形成基板が、絶縁体層の
両面にシリコン層を有するＳＯＩ基板からなることを特
徴するインクジェット式記録ヘッドにある。
【００５３】かかる第２２の態様では、圧力発生室及び
リザーバ等のパターニングを比較的容易に精度良く行う
ことができる。
【００５４】本発明の第２３の態様は、第１〜２０の何
れかの態様において、前記流路形成基板が少なくともボ
ロンドープポリシリコン層の両面にシリコン層を有する
基板からなることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドにある。
【００５５】かかる第２３の態様では、圧力発生室及び
リザーバ等のパターニングを比較的容易に精度良く行う
ことができる。
【００５６】本発明の第２４の態様は、第１〜２３の何
れかの態様において、前記流路形成基板を構成するシリ
コン層の面方位が、（１００）面であることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。
【００５７】かかる第２４の態様では、ウェットエッチ
ングによっても、リザーバ等を高精度に形成することが
できる。
【００５８】本発明の第２５の態様は、第２４の態様に
おいて、前記圧力発生室の横断面が略三角形状を有する
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００５９】かかる第２５の態様では、各圧力発生室間
の隔壁の強度が著しく向上するため、圧力発生室を高密
度に配設することができ、且つクロストークを防止でき
る。
【００６０】本発明の第２６の態様は、第１〜２５の何
れかの態様において、前記圧力発生室が異方性エッチン
グにより形成され、前記振動板及び前記圧電素子を構成
する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インクジェット式記録ヘッド
にある。
【００６１】かかる第２６の態様では、高密度のノズル
開口を有するインクジェット式記録ヘッドを大量且つ比
較的容易に製造することができる。
【００６２】本発明の第２７の態様は、第１〜２６の何
れかの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備するこ
とを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００６３】かかる第２７の態様では、ヘッドのインク
吐出特性を向上すると共に高密度化したインクジェット
式記録装置を実現することができる。
【００６４】
【発明の実施の形態】以下に本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。
【００６５】（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圧力発
生室の長手方向における断面図及び平面図である。
【００６６】図示するように、圧力発生室１２が形成さ
れる流路形成基板１０は、例えば、１５０μｍ〜１ｍｍ
の厚さを有し、面方位（１００）のシリコン単結晶基板
からなり、その一方面側の表層部分には、異方性エッチ
ングにより複数の隔壁１１によって区画された圧力発生
室１２が形成されている。
【００６７】また、各圧力発生室１２の長手方向一端部
には、後述するリザーバ１５と圧力発生室１２とを接続
するための中継室であるインク連通部１３が圧力発生室
１２よりも幅の狭い狭隘部１４を介して連通されてい
る。また、これらインク連通部１３及び狭隘部１４は、
圧力発生室１２と共に異方性エッチングによって形成さ
れている。なお、狭隘部１４は、圧力発生室１２のイン
クの流出入を制御するためのものである。
【００６８】この異方性エッチングは、ウェットエッチ
ング又はドライエッチングの何れの方法を用いてもよい
が、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）することにより圧力発生室１２
は浅く形成されており、その深さは、ハーフエッチング
のエッチング時間によって調整することができる。
【００６９】なお、本実施形態では、インク連通部１３
を各圧力発生室１２毎に設けるようにしたが、これに限
定されず、例えば、図２（ｃ）に示すように、全部の各
圧力発生室１２に狭隘部１４を介して連通するインク連
通部１３Ａとしてもよく、この場合、このインク連通部
１３Ａが後述するリザーバ１５の一部を構成するように
してもよい。
【００７０】一方、流路形成基板１０の他方面側には、
各インク連通部１３に連通し、各圧力発生室１２にイン
クを供給するリザーバ１５が形成されている。このリザ
ーバ１５は、流路形成基板１０の他方面側から、所定の
マスクを用いて異方性エッチング、本実施形態では、ウ
ェットエッチングによって形成されている。このリザー
バ１５は、本実施形態では、ウェットエッチングによっ
て形成されているため、流路形成基板１０の他方面側ほ
ど開口面積が大きくなる形状を有し、インクを供給する
すべての圧力発生室１２の容積に対して、それよりも十
分に大きい容積となっている。
【００７１】なお、本実施形態では、流路形成基板１０
として面方位（１００）のシリコン単結晶基板を用いて
いるため、ウェットエッチングによってもリザーバ１５
等を精度よく形成することができる。
【００７２】また、流路形成基板１０の端部近傍には、
所定の集積回路、本実施形態では、圧電素子３００を駆
動するための駆動回路１６が圧力発生室１２の並設方向
に亘って一体的に形成されている。
【００７３】このような流路形成基板１０上には、例え
ば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等の絶縁層からな
る、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が設けられている。こ
の弾性膜５０は、その一方の面で圧力発生室１２の一壁
面を構成している。
【００７４】このような弾性膜５０上の各圧力発生室１
２に相対向する領域には、厚さが例えば、約０．５μｍ
の下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層
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
層７０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を圧電素子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。また、ここでは、圧電素
子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じ
る弾性膜とを合わせて圧電アクチュエータと称する。
【００７５】また、各圧電素子３００の上電極膜８０と
流路形成基板１０に一体的に設けられた駆動回路１６と
の間には、それぞれリード電極９０が弾性膜５０上に延
設されており、各リード電極９０と駆動回路１６とは、
弾性膜５０の駆動回路１６に対向する領域に設けられた
接続孔５１を介して、それぞれ電気的に接続されてい
る。
【００７６】さらに、圧力発生室１２の長手方向のイン
ク連通部１３とは反対側の端部近傍には、弾性膜５０及
び下電極膜６０を除去することにより、後述するノズル
開口２１に連通するノズル連通孔５２が、各圧力発生室
１２毎に設けられている。
【００７７】また、圧電素子３００が形成された弾性膜
５０及び下電極膜６０上には、図１及び図２に示すよう
に、各圧力発生室１２にノズル連通孔５２を介して連通
するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が
設けられている。このノズルプレート２０は、例えば、
単結晶シリコン基板からなり、圧電素子３００に対向す
る領域に、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２２が設けられており、圧電素子３００は、この圧
電素子保持部２２内に密封されている。
【００７８】ここで、インク滴吐出圧力をインクに与え
る圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズ
ル開口２１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出
スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、
１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノ
ズル開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要
がある。
【００７９】このようなノズルプレート２０は、弾性膜
５０及び下電極膜６０上に接着剤等によって固着される
が、その際、弾性膜５０及び下電極膜６０に形成された
ノズル連通孔５２の内面がこの接着剤で覆われるように
するのが好ましい。これにより、インク連通孔５２の内
面が保護され、弾性膜５０又は下電極膜６０の剥がれ等
を防止することができる。
【００８０】このように、本実施形態では、ノズル開口
２１が穿設されたノズルプレート２０を流路形成基板１
０の圧電素子３００側に設けるようにしたので、圧力発
生室１２は流路形成基板１０を貫通することなく形成さ
れていてもよい。したがって、圧力発生室１２を比較的
薄く形成して各圧力発生室１２を区画する隔壁１１の剛
性を高めることができ、複数の圧力発生室１２を高密度
に配列することができる。さらに、隔壁１１のコンプラ
イアンスが小さくなり、インクの吐出特性が向上する。
【００８１】また、流路形成基板１０の厚さを比較的厚
くできるため、大きなサイズのウェハとしても取り扱い
が容易となる。したがって、ウェハ一枚当たりのチップ
の取り数を増加することができ、製造コストを低減する
ことができる。また、チップサイズを大きくできるの
で、長尺のヘッドも製造することができる。さらには、
流路形成基板の反りの発生も抑えられ、他の部材と接合
する際に位置合わせが容易となり、接合後も、圧電素子
の特性変化が抑えられてインク吐出特性が安定する。
【００８２】さらに、本実施形態では、流路形成基板１
０の一方面側の表層部に圧力発生室１２を形成し、他方
面側に各圧力発生室１２に連通するリザーバ１５を形成
するようにした。これにより、各圧力発生室１２の容積
に対して、リザーバ１５の容積を十分に大きく形成する
ことができ、リザーバ１５内のインク自体にコンプライ
アンスを持たせることができる。したがって、別途、リ
ザーバ１５内の圧力変化を吸収するための基板等を設け
る必要がなく、構造を簡略化して製造コストを低減する
ことができる。
【００８３】なお、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドの製造方法は、特に限定されないが、以下に説明す
るような工程で形成することができる。
【００８４】まず、図３（ａ）に示すように、流路形成
基板１０となるシリコン単結晶板の一方面側に、例え
ば、酸化シリコンからなる所定形状のマスクを用いて異
方性エッチングすることにより圧力発生室１２、インク
連通部１３及び狭隘部１４を形成する。なお、圧電素子
を駆動するための駆動回路１６は、流路形成基板１０に
例えば、半導体プロセスによって予め一体的に形成され
ている。
【００８５】次に、図３（ｂ）に示すように、流路形成
基板１０に形成された圧力発生室１２、インク連通部１
３及び狭隘部１４に犠牲層１００を充填する。例えば、
本実施形態では、流路形成基板１０の全面に亘って犠牲
層１００を圧力発生室１２等の深さと略同一厚さで形成
した後、圧力発生室１２、インク連通部１３及び狭隘部
１４以外の犠牲層１００をケミカル・メカニカル・ポリ
ッシュ（ＣＭＰ）により除去することにより形成した。
【００８６】このような犠牲層１００の材料は、特に限
定されないが、例えば、ポリシリコン又はリンドープ酸
化シリコン（ＰＳＧ）等を用いればよく、本実施形態で
は、エッチングレートが比較的速いＰＳＧを用いた。
【００８７】なお、犠牲層１００の形成方法は特に限定
されず、例えば１μｍ以下の超微粒子をヘリウム（Ｈ
ｅ）等のガスの圧力によって高速で基板に衝突させるこ
とにより成膜するいわゆるガスデポジション法あるいは
ジェットモールディング法と呼ばれる方法を用いてもよ
い。この方法では、圧力発生室１２、インク連通部１３
及び狭隘部１４に対応する領域のみに犠牲層１００を部
分的に形成することができる。
【００８８】次に、図３（ｃ）に示すように、流路形成
基板１０及び犠牲層１００上に弾性膜５０を形成する。
また、本実施形態では、流路形成基板１０の他方面側
に、リザーバ１５を形成する際のマスクとなる保護膜５
５を形成する。例えば、本実施形態では、流路形成基板
１０の両面にジルコニウム層を形成後、例えば、５００
〜１２００℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジルコニウムか
らなる弾性膜５０及び保護膜５５とした。
【００８９】なお、弾性膜５０及び保護膜５５の材料
は、特に限定されず、リザーバ１５を形成する工程及び
犠牲層１００を除去する工程でエッチングされない材料
であればよい。また、これら弾性膜５０及び保護膜５５
は、異なる材料で形成するようにしてもよい。さらに、
保護膜５５は、リザーバ１５を形成する前であれば、何
れの工程で形成してもよい。
【００９０】次に、各圧力発生室１２に対応して弾性膜
５０上に圧電素子３００を形成する。
【００９１】圧電素子３００を形成する工程としては、
まず、図３（ｄ）に示すように、スパッタリングで下電
極膜６０を流路形成基板１０の圧力発生室１２側に全面
に亘って形成すると共に所定形状にパターニングする。
この下電極膜６０の材料としては、白金、イリジウム等
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層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
層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、イリジウムが好
適である。
【００９２】次に、図４（ａ）に示すように、圧電体層
７０を成膜する。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
形成した。圧電体層７０の材料としては、ＰＺＴ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、この圧電体層７０の成膜方法は、特に
限定されず、例えば、スパッタリング法又はＭＯＤ法
（有機金属熱塗布分解法）等のスピンコート法により成
膜してもよい。
【００９３】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法もしくはＭＯＤ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。
【００９４】何れにしても、このように成膜された圧電
体層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、圧電体層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０．２〜５μｍであ
る。
【００９５】次に、図４（ｂ）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、白金をスパッタリングにより成膜している。
【００９６】次いで、図４（ｃ）に示すように、圧電体
層７０及び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子
３００のパターニングを行う。また、本実施形態では、
同時に、駆動回路１６に対向する領域の弾性膜５０を除
去することにより、各圧電素子３００との接続部となる
接続孔５１を形成すると共に、圧力発生室１２の長手方
向のインク連通部１３とは反対側の端部近傍の弾性膜５
０及び下電極膜６０をパターニングしてノズル連通孔５
２を形成する。
【００９７】次に、図４（ｄ）に示すように、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毎にパターニングし、接続孔５１
を介して、各圧電素子３００の上電極膜８０と駆動回路
１６とをそれぞれ電気的に接続する。
【００９８】次に、図５（ａ）に示すように、流路形成
基板１０の圧力発生室１２とは反対側の面に設けられた
保護膜５５のリザーバ１５となる領域をパターニングに
より除去して開口部５６を形成すると共に、この開口部
５６からインク連通部１３に達するまで異方性エッチン
グ（ウェットエッチング）することにより、リザーバ１
５を形成する。なお、本実施形態では、圧電素子３００
を形成後にリザーバ１５を形成するようにしたが、これ
に限定されず、何れの工程で形成してもよい。
【００９９】次に、図５（ｂ）に示すように、リザーバ
１５からウェットエッチング又は蒸気によるエッチング
によって犠牲層１００を除去する。本実施形態では、犠
牲層１００の材料として、ＰＳＧを用いているため、弗
酸水溶液によってエッチングした。なお、ポリシリコン
を用いた場合には、弗酸及び硝酸の混合水溶液、あるい
は水酸化カリウム水溶液によってエッチングすることが
できる。
【０１００】以上のような工程で、圧力発生室１２及び
圧電素子３００が形成され、その後、図５（ｃ）に示す
ように、流路形成基板１０の圧電素子３００側にノズル
開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接着剤等に
よって固定する。
【０１０１】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リザ
ーバ１５にインクを取り込み、リザーバ１５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１６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及び圧電体層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。
【０１０２】なお、本実施形態では、インク連通部１３
及び狭隘部１４を介して各圧力発生室１２とリザーバ１
５とを連通するようにしたが、これに限定されず、例え
ば、図６に示すように、各圧力発生室１２とリザーバ１
５とを直接連通するようにしてもよい。
【０１０３】また、本実施形態では、狭隘部１４を圧力
発生室１２よりも細い幅で形成して、圧力発生室１２の
インクの流出入を制御するようにしたが、これに限定さ
れず、例えば、図７に示すように、圧力発生室１２と同
一幅として、深さを調整した狭隘部１４Ａとしてもよ
い。
【０１０４】（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断面図である。
【０１０５】本実施形態は、複数層の流路形成基板を用
いた例であり、図８に示すように、絶縁層１１１と、こ
の絶縁層１１１の両側に設けられた第１及び第２のシリ
コン層１１２，１１３とからなるＳＯＩ基板を流路形成
基板１０Ａとして用いた例である。
【０１０６】すなわち、第２のシリコン層１１３よりも
膜厚の薄い第１のシリコン層１１２を絶縁層１１１に達
するまでエッチングして圧力発生室１２、インク連通部
１３及び狭隘部１４を形成し、第２のシリコン層１１３
を絶縁層１１１に達するまでエッチングしてリザーバ１
５を形成すると共に、絶縁層１１１のリザーバ１５の底
面に対応する部分に貫通部１１１ａを形成した以外は、
実施形態１と同様である。
【０１０７】このような実施形態２の構成においても、
勿論、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】（実施形態３）図９は、実施形態３に係る
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１０は、インクジェット式記録ヘッドの１つの圧力発
生室の長手方向における断面構造を示す図及びそのＡ−
Ａ’断面図である。
【０１０９】本実施形態は、複数層で構成される流路形
成基板を用いた他の例であり、図示するように、流路形
成基板１０Ｂは、ポリシリコン層１１１Ａと、このポリ
シリコン層１１１Ａの両面に設けられた第１及び第２の
シリコン層１１２，１１３とからなる。
【０１１０】この流路形成基板１０Ｂを構成する一方の
シリコン層、本実施形態では第１のシリコン層１１２に
は、例えば、異方性エッチングすることにより複数の隔
壁１１により区画された圧力発生室１２が幅方向に並設
されている。また、各圧力発生室１２の長手方向一端部
には、インク連通部１３が形成され、各圧力発生室１２
の長手方向一端部とそれぞれ狭隘部１４を介して連通し
ている。
【０１１１】また、他方のシリコン層、本実施形態で
は、第２のシリコン層１１３には、この第２のシリコン
層１１３を厚さ方向に貫通して、インク連通部１３に連
通するリザーバ１５が形成されている。また、ポリシリ
コン層１１１Ａとの接合面側の圧力発生室１２、インク
連通部１３及び狭隘部１９に対向する領域で、且つリザ
ーバ１５が連通される部分を除く領域には、ボロンがド
ーピングされたボロンドープシリコン層１１３ａが形成
されている。
【０１１２】このような流路形成基板１０Ｂを構成する
第１及び第２のシリコン層１１２，１１３は、本実施形
態では、それぞれ面方位（１００）のシリコン単結晶基
板からなる。このため、圧力発生室１２の幅方向側面１
２ａが、圧電素子３００側ほど幅狭となるように傾斜す
る傾斜面となっており、圧力発生室１２内の流路抵抗が
抑えられている。
【０１１３】一方、これら第１及び第２のシリコン層１
１２，１１３に挟持されているポリシリコン層１１１Ａ
には、本実施形態では、所定の領域にボロンをドーピン
グしたボロンドープポリシリコン層１１１ａが形成され
ており、このボロンドープポリシリコン層１１１ａによ
り第１のシリコン層１１２に形成する圧力発生室１２の
エッチング選択性を持たせている。すなわち、第１及び
第２のシリコン層１１２，１１３との間には、実質的に
ボロンドープポリシリコン層１１１ａのみが挟持されて
いることになる。なお、このポリシリコン層１１１Ａと
第１のシリコン層１１２との間に酸化シリコン層を設け
るようにしてもよく、これにより、高精度なポリシリコ
ン層１１１Ａのエッチング選択性を得ることができる。
【０１１４】また、流路形成基板１０Ｂを構成する第１
のシリコン層１１２の表面には、第１のシリコン層１１
２を予め熱酸化することにより形成した保護膜５５Ａが
形成され、この保護膜５５Ａ上に、上述の実施形態と同
様に、弾性膜５０を介して、下電極膜６０、圧電体膜７
０及び上電極膜８０からなる圧電素子３００が形成され
ている。
【０１１５】そして、流路形成基板１０の圧電素子３０
０側、本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０上
には、上述の実施形態と同様、ノズルプレート２０が接
合されている。
【０１１６】このような実施形態３の構成においても、
勿論、上述の実施形態と同様の効果を得ることができ
る。
【０１１７】なお、本実施形態では、流路形成基板１０
Ｂを構成する第１及び第２のシリコン層１１２，１１３
は、それぞれ面方位（１００）のシリコン単結晶基板か
らなるが、これに限定されず、例えば、面方位（１０
０）及び面方位（１１０）のシリコン単結晶基板であっ
てもよいし、それぞれ面方位（１１０）のシリコン単結
晶基板であってもよい。
【０１１８】また、第１及び第２のシリコン層１１２，
１１３が、それぞれ面方位（１１０）のシリコン単結晶
基板からなる場合には、図１１に示すように、圧力発生
室１２、インク連通部１３及び狭隘部１４の内側面（１
２ａ）は、流路形成基板１０Ｂの表面に対して略垂直な
面で形成される。また、この構成の場合、狭隘部１４の
流路抵抗は、例えば、その幅を調整することにより制御
することができる。
【０１１９】さらに、圧電素子３００を駆動するための
駆動ＩＣの形成位置は、特に限定されず、上述の実施形
態と同様に、流路形成基板１０Ｂ又はノズルプレート２
０に一体的に設けるようにすればよい。
【０１２０】（実施形態４）図１２は、実施形態４に係
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１３は、図１２の断面図である。
【０１２１】本実施形態は、流路形成基板１０として、
面方位（１００）のシリコン単結晶基板を用い、犠牲層
を用いることなく圧力発生室を形成した例であり、図示
するように、この流路形成基板１０の一方面側には、複
数の隔壁１１により区画された断面が略三角形状の圧力
発生室１２が幅方向に並設され、その長手方向一端部近
傍には、流路形成基板１０をその他方面側から異方性エ
ッチングすることにより、各圧力発生室１２の共通のイ
ンク室となるリザーバ１５が形成されている。
【０１２２】また、流路形成基板１０上には、弾性膜５
０を介して下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８
０からなる圧電素子３００が形成されている。また、本
実施形態では、弾性膜５０は、各圧力発生室１５に対向
する領域に流路形成基板１０側に突出する突出部５０ａ
が圧力発生室１５の長手方向に沿って形成されている。
【０１２３】そして、流路形成基板１０の圧電素子３０
０側、本実施形態では、弾性膜５０及び下電極膜６０上
には、上述の実施形態と同様、ノズルプレート２０が接
合されている。
【０１２４】ここで、本実施形態のインクジェット式記
録ヘッドの製造方法、特に、流路形成基板１０に圧力発
生室１２を形成するプロセスについて図１４及び図１５
を参照しながら説明する。
【０１２５】まず、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０の各
圧力発生室１２が形成される領域に、圧力発生室１２よ
りも狭い幅で、例えば、深さが約５０〜１００μｍの略
長方形の溝部１２０を形成する。この溝部１２０の幅
は、約０．１〜３μｍ程度であることが好ましく、本実
施形態では、約１μｍの幅で形成した。なお、この溝部
１２０の形成方法は、特に限定されず、例えば、ドライ
エッチング等で形成すればよい。
【０１２６】次に、図１４（ｃ）及び（ｄ）に示すよう
に、流路形成基板１０の両面にそれぞれ、弾性膜５０及
び保護膜５５を形成する。
【０１２７】ここで、流路形成基板１０の溝部１２０側
に形成される弾性膜５０は、その一部は溝部１２０内に
入り込んで形成されるため、弾性膜５０の各圧力発生室
１２に対向する領域には、溝部１２０と略同形状で流路
形成基板１０側に突出する突出部５０ａが形成される。
【０１２８】次に、図 １４（ｅ）及び（ｆ）に示すよ
うに、下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０を
順次積層及びパターニングして圧電素子３００を形成す
る。
【０１２９】その後、流路形成基板１０であるシリコン
単結晶基板をアルカリ溶液等により異方性エッチングし
て、圧力発生室１２等を形成する。
【０１３０】詳しくは、まず、図１５（ａ）及びそのＢ
−Ｂ’断面図である（ｂ）に示すように、各圧力発生室
１２の長手方向一端部となる領域の下電極膜６０及び弾
性膜５０を除去して、ノズル開口２１に連通するノズル
連通孔５２を形成する。これにより、流路形成基板１０
の表面及び溝部１２０の長手方向一端部が露出される。
また、同時に、リザーバ１５が形成される領域の保護膜
５５を除去して開口部５６を形成する。
【０１３１】その後、図１５（ｃ）及びそのＢ−Ｂ’断
面図である（ｄ）に示すように、ノズル連通孔５２を介
して流路形成基板１０を、例えば、ＫＯＨ等のアルカリ
溶液で異方性エッチングすることにより圧力発生室１２
を形成する。ここで、異方性エッチングの際、アルカリ
溶液は、ノズル連通孔５２を介して溝部１２０に流れ込
み、流路形成基板１０は、この溝部１２０から徐々に浸
食されて圧力発生室１２が形成される。また、流路形成
基板１０は、結晶面方位（１００）のシリコン単結晶基
板であるため、圧力発生室１２の内側面は、流路形成基
板１０の表面に対して、約５４°傾斜した（１１１）面
で形成される。すなわち、この（１１１）面は、圧力発
生室１２の実質的な底面であると共に、異方性エッチン
グの際のエッチングストップ面となり、圧力発生室１２
はその横断面が略三角形状となるよう形成される。
【０１３２】また、このように圧力発生室１５等を形成
後、図１５（ｅ）及びそのＣ−Ｃ’断面図である（ｆ）
に示すように、流路形成基板１０の圧電素子３００とは
反対側の面から、保護膜５５をマスクとしてエッチング
することにより、すなわち、開口部５６を介して流路形
成基板１０を異方性エッチングすることにより、圧力発
生室１２に連通するリザーバ１５を形成する。
【０１３３】このように、本実施形態では、圧力発生室
１２を横断面が略三角形状となるように形成するように
したので、各圧力発生室１２間の隔壁１１の強度が著し
く増加する。したがって、圧力発生室１２を高密度に配
設しても、クロストークが発生することが無く、インク
吐出特性を良好に保持することができる。
【０１３４】また、流路形成基板１０をエッチングによ
って貫通すること無く圧力発生室１２を形成することが
できるため、本実施形態では、流路形成基板１０の厚さ
を２２０μｍ程度としたが、それよりも厚いものであっ
てもよい。したがって、流路形成基板１０を形成するウ
ェハを比較的大径としても、容易に取り扱うことができ
てコストダウンを図ることができる。
【０１３５】また、勿論、本実施形態の構成によって
も、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３６】なお、本実施形態では、弾性膜５０の各圧
力発生室１２に対応する部分に突出部５０ａが形成され
ているが、この突出部５０ａは、例えば、圧力発生室１
２のエッチングと同時に除去するようにしてもよい。さ
らに、例えば、図１６に示すように、弾性膜５０上に、
酸化ジルコニウム等からなる第２の弾性膜５０Ａを設け
ておき、圧力発生室１２を異方性エッチングで形成する
際に、圧力発生室１２に対向する領域の弾性膜５０を完
全に除去するようにしてもよい。
【０１３７】（実施形態５）図１７は、実施形態５に係
るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【０１３８】本実施形態は、圧電素子を駆動するための
駆動回路をノズルプレートに一体的に設けた例であり、
図１７に示すように、ノズルプレート２０Ａの流路形成
基板１０との接合面側の圧電素子保持部２２以外の領
域、本実施形態では、流路形成基板１０の一端部近傍に
駆動回路１６Ａが一体的に形成されている。
【０１３９】また、この駆動回路１６Ａと圧電素子３０
０の上電極膜８０とは、リード電極９０を介して接続さ
れている。例えば、本実施形態では、リード電極９０
は、上電極膜８０上から弾性膜５０上を下電極膜６０と
は不連続の不連続下電極膜６１近傍まで延設されてお
り、その端部と駆動回路１６Ａとが、異方性導電材（Ａ
ＦＣ）等からなる接続層１１０を介して電気的に接続さ
れている以外、実施形態１と同様である。
【０１４０】なお、本実施形態では、図１８に示すよう
に、流路形成基板１０上には、圧力発生室１２の並設方
向の端部近傍に、駆動回路１６ＡとＦＰＣ等の外部配線
１２０とを接続する接続配線１３０が形成されており、
駆動回路１６Ａと接続配線１３０とが、リード電極９０
と同様に、接続層１１０を介して電気的に接続されてい
る。
【０１４１】このような本実施形態の構成としても、勿
論、上述の実施形態と同様の効果が得られる。また、本
実施形態では、ノズルプレート２０と流路形成基板１０
とを接合することにより、リード電極９０及び接続配線
１３０と駆動回路１６Ａとを電気的に接続することがで
きるため、接続配線１３０の本数を低減することがで
き、ノズル開口２１を増やして高密度に配設しても、Ｆ
ＰＣ等で取り出すことができる。
【０１４２】例えば、図１９に示すように、流路形成基
板１０の圧電素子３００側に接合される接合基板に複数
の駆動回路１６Ａを設け、流路形成基板１０の各駆動回
路１６Ａの両側に対応する領域に、それぞれ圧力発生室
１２及び圧電素子３００の列を設けるようにしてもよ
い。このような構成とすれば、高密度に配設した圧電素
子３００からの配線をＦＰＣ等の外部配線１２０によっ
て容易に取り出すことができる。
【０１４３】（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。
【０１４４】例えば、上述の実施形態では、圧電素子３
００を駆動するための駆動回路１６又は１６Ａを流路形
成基板１０又はノズルプレート２０Ａに一体的に設ける
ようにしたが、別途、流路形成基板１０の近傍に設け、
例えば、ワイヤボンディング等により圧電素子３００と
電気的に接続するようにしてもよい。
【０１４５】また、例えば、上述の各実施形態では、圧
力発生室が流路形成基板を貫通することなく形成された
例を説明したが、勿論、圧力発生室は流路形成基板を貫
通していてもよい。図２０にその一例を示す。
【０１４６】この実施形態では、図２０に示すように、
流路形成基板１０の圧電素子３００とは反対側の面には
封止基板１４０が接合され、この封止基板１４０によっ
て圧力発生室１２の一面が形成されている。また、この
封止基板１４０上には、圧力発生室１２にインクを供給
するためのリザーバ１５Ａが形成されるリザーバ形成基
板１５０が接合されており、圧力発生室１２とリザーバ
１５Ａとが封止基板１４０の圧力発生室１２に対向する
領域に設けられた貫通孔１４１を介して連通されてい
る。
【０１４７】さらに、リザーバ形成基板１５０には、封
止膜１６１及び固定板１６２とからなるコンプライアン
ス基板１６０が接合されている。封止膜１６１は、剛性
が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜１６１
によってリザーバ１５Ａの一方面が封止されている。ま
た、固定板１６２は、金属等の硬質の材料で形成され
る。この固定板１６２のリザーバ１５Ａに対向する領域
は、厚さ方向に完全に除去された開口部１６３となって
いるため、リザーバ１５Ａの一方面は可撓性を有する封
止膜１６１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１６４となっている。
【０１４８】なお、このリザーバ１５Ａの長手方向略中
央部外側のコンプライアンス基板１６０上には、リザー
バ１５Ａにインクを供給するためのインク導入口１６５
が形成され、リザーバ形成基板１５０には、インク導入
口１６５とリザーバ１５Ａの側壁とを連通するインク導
入路１５１が設けられている。
【０１４９】また、上述の各実施形態では、成膜及びリ
ソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のイン
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、グリーンシートを貼付す
る等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式
記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【０１５０】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２１
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。
【０１５１】図２１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。
【０１５２】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に巻き掛けられて搬送されるように
なっている。
【０１５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、流路
形成基板の圧電素子側に設けられた接合基板にノズル開
口を設けるようにしたので、圧力発生室が流路形成基板
を貫通することなく形成されていてもよい。したがっ
て、圧力発生室を比較的薄く形成できるため、各圧力発
生室を区画する隔壁の剛性を高めることができる。これ
により、複数の圧力発生室を高密度に配列することがで
きる。また、接合基板が複数の役割を兼ねるため部品点
数を低減することができ、コストを削減することができ
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
録ヘッドの概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドを示す図であり、図１の断面図及び平面図であ
る。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【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
録ヘッドの変形例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
録ヘッドの変形例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
録ヘッドを示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記
録ヘッドの概略を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係るインクジェット式
記録ヘッドを示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態４に係るインクジェット式
記録ヘッドの概略を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態４に係るインクジェット式
記録ヘッドを示す断面図である。
【図１４】本発明の実施形態４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１５】本発明の実施形態４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１６】本発明の実施形態４に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施形態５に係るインクジェット式
記録ヘッドを示す断面図である。
【図１８】本発明の実施形態５に係るインクジェット式
記録ヘッドの概略を示す上面図である。
【図１９】本発明の実施形態５に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す上面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドを示す断面図である。
【図２１】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】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 流路形成基板 １１ 隔壁 １２ 圧力発生室 １３ インク連通部 １４ 狭隘部 １５ リザーバ １６，１６Ａ 駆動回路 ２０，２０Ａ ノズルプレート ２１ ノズル開口 ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体層 ８０ 上電極膜 ３００ 圧電素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１１月１７日（２０００．１１．
１７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１１】また、他方のシリコン層、本実施形態で
は、第２のシリコン層１１３には、この第２のシリコン
層１１３を厚さ方向に貫通して、インク連通部１３に連
通するリザーバ１５が形成されている。また、ポリシリ
コン層１１１Ａとの接合面側の圧力発生室１２、インク
連通部１３及び狭隘部１４に対向する領域で、且つリザ
ーバ１５が連通される部分を除く領域には、ボロンがド
ーピングされたボロンドープシリコン層１１３ａが形成
されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１３９】また、この駆動回路１６Ａと圧電素子３０
０の上電極膜８０とは、リード電極９０を介して接続さ
れている。例えば、本実施形態では、リード電極９０
は、上電極膜８０上から弾性膜５０上を下電極膜６０と
は不連続の不連続下電極膜６１近傍まで延設されてお
り、その端部と駆動回路１６Ａとが、異方性導電材（Ａ
ＣＦ）等からなる接続層１１０を介して電気的に接続さ
れている以外、実施形態１と同様である。
フロントページの続き (72)発明者 宮田 佳直 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 松沢 明 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF34 AF40 AF65 AF93 AG12 AG42 AG44 AG60 AG83 AG89 AG90 AK08 AL25 AL30 AL32 AP02 AP11 AP14 AP17 AP25 AP34 AP51 AP79 AQ02 BA04 BA14

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも単結晶シリコンからなるシリ
    コン層を有し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、前記圧力発生室の一部を構成する
    振動板を介して前記圧力発生室に対向する領域に設けら
    れて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子
    とを具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 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
    板を有し、前記ノズル開口が前記接合基板に設けられて
    いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記接合基板には集
    積回路が一体的に形成されていることを特徴とするイン
    クジェット式記録ヘッド。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記接合基板
    が、前記圧電素子に対向する領域に、その運動を阻害し
    ない程度の空間を確保した状態で当該空間を密封可能な
    圧電素子保持部を有する封止板であることを特徴とする
    インクジェット式記録ヘッド。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３において、前記集積回路
    が、前記圧電素子を駆動するための駆動回路であること
    を特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
  5. 【請求項５】 請求項２又は３において、前記集積回路
    が、ヘッドの温度を検出する温度検出手段又は前記温度
    を制御する温度制御回路であることを特徴とするインク
    ジェット式記録ヘッド。
  6. 【請求項６】 請求項２又は３において、前記集積回路
    が、前記ノズル開口から吐出されるインク滴の吐出回数
    を検出する吐出回数検出手段であることを特徴とするイ
    ンクジェット式記録ヘッド。
  7. 【請求項７】 請求項３において、前記集積回路が、前
    記圧電素子保持部の湿度を検出する湿度検出手段の制御
    を行う湿度制御回路であることを特徴とするインクジェ
    ット式記録ヘッド。
  8. 【請求項８】 請求項２〜７の何れかにおいて、前記集
    積回路が前記接合基板の前記流路形成基板との接合面と
    は反対側の面に設けられていることを特徴とするインク
    ジェット式記録ヘッド。
  9. 【請求項９】 請求項２〜７の何れかにおいて、前記集
    積回路が前記接合基板の前記流路形成基板との接合面側
    に設けられ、前記圧電素子と前記集積回路とがフリップ
    チップ実装によって電気的に接続されていることを特徴
    とするインクジェット式記録ヘッド。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、前記流路形成基板
    には、前記集積回路と外部配線とを接続する接続配線が
    形成され、前記集積回路と前記接続配線とがフリップチ
    ップ実装によって電気的に接続されていることを特徴と
    するインクジェット式記録ヘッド。
  11. 【請求項１１】 請求項９又は１０において、前記集積
    回路と前記圧電素子又は前記接続配線とが、異方性導電
    材によって接続されていることを特徴とするインクジェ
    ット式記録ヘッド。
  12. 【請求項１２】 請求項１〜１１の何れかにおいて、前
    記接合基板が、単結晶シリコン基板からなることを特徴
    とするインクジェット式記録ヘッド。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１２の何れかにおいて、前
    記圧力発生室が前記流路形成基板の一方面側に当該流路
    形成基板を貫通することなく形成され、且つ前記圧力発
    生室にインクを供給するリザーバが前記流路形成基板の
    他方面側に形成されていることを特徴とするインクジェ
    ット式記録ヘッド。
  14. 【請求項１４】 請求項１３において、前記リザーバが
    前記圧力発生室に直接連通していることを特徴とするイ
    ンクジェット式記録ヘッド。
  15. 【請求項１５】 請求項１３において、前記流路形成基
    板の一方面側には、前記圧力発生室の長手方向一端部に
    連通するインク連通路が形成され、前記リザーバが、前
    記インク連通路に連通されていることを特徴とするイン
    クジェット式記録ヘッド。
  16. 【請求項１６】 請求項１５において、前記インク連通
    路が前記圧力発生室毎に設けられていることを特徴とす
    るインクジェット式記録ヘッド。
  17. 【請求項１７】 請求項１５において、前記インク連通
    路が前記圧力発生室の並設方向に亘って連続的に設けら
    れていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
    ド。
  18. 【請求項１８】 請求項１３〜１７の何れかにおいて、
    前記圧力発生室の前記リザーバとは反対側の長手方向端
    部側に、前記圧力発生室と前記ノズル開口とを連通する
    ノズル連通路が設けられていることを特徴とするインク
    ジェット式記録ヘッド。
  19. 【請求項１９】 請求項１８において、前記ノズル連通
    路が、前記振動板を除去することにより形成されている
    ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
  20. 【請求項２０】 請求項１８又は１９において、前記ノ
    ズル連通路の内面が、接着剤で覆われていることを特徴
    とするインクジェット式記録ヘッド。
  21. 【請求項２１】 請求項１〜２０の何れかにおいて、前
    記流路形成基板が、前記シリコン層のみからなることを
    特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
  22. 【請求項２２】 請求項１〜２０の何れかにおいて、前
    記流路形成基板が、絶縁体層の両面にシリコン層を有す
    るＳＯＩ基板からなることを特徴するインクジェット式
    記録ヘッド。
  23. 【請求項２３】 請求項１〜２０の何れかにおいて、前
    記流路形成基板が少なくともボロンドープポリシリコン
    層の両面にシリコン層を有する基板からなることを特徴
    とするインクジェット式記録ヘッド。
  24. 【請求項２４】 請求項１〜２３の何れかにおいて、前
    記流路形成基板を構成するシリコン層の面方位が、（１
    ００）面であることを特徴とするインクジェット式記録
    ヘッド。
  25. 【請求項２５】 請求項２４において、前記圧力発生室
    の横断面が略三角形状を有することを特徴とするインク
    ジェット式記録ヘッド。
  26. 【請求項２６】 請求項１〜２５の何れかにおいて、前
    記圧力発生室が異方性エッチングにより形成され、前記
    振動板及び前記圧電素子を構成する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
    るインクジェット式記録ヘッド。
  27. 【請求項２７】 請求項１〜２６の何れかのインクジェ
    ット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジ
    ェット式記録装置。
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