JP2004224035A - 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】流路形成基板と封止基板とを確実に接合して圧電素子の環境に起因する破壊を防止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】ノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が複数の隔壁１１により画成された流路形成基板１０と、該流路形成基板１０の一方面側に振動板を介して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、前記流路形成基板１２の前記圧電素子３００側の面に接合されて当該圧電素子３００を封止する圧電素子保持部３２を有する封止基板３０とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、前記流路形成基板１０上に、貴金属からなる配線膜６０、９０が配設されていると共に、前記流路形成基板１０の前記封止基板３０との接合領域の前記配線膜６０、９０上には、貴金属以外の材料からなる接合強化膜１１０を設ける。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被噴射液を吐出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、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、この振動板の表面に圧電素子を形成して、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。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズル開口と連通した圧力発生室のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、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することで高密度配列を実現したものがある。
【０００７】
また、圧力発生室が形成される流路形成基板の圧電素子側の一方面には、この圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板が接合されることで、圧電素子の外部環境に起因する破壊が防止されている。この流路形成基板に接合された封止基板の圧電素子保持部を封止する方法としては、封止基板に圧電素子保持部と外部とを連通する封止孔を設け、流路形成基板に封止基板を接合後、封止孔に樹脂等からなる封止部材を充填することで封止孔を密封し圧電素子保持部を密封している（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１６０３６６号公報（第６−７頁、第１−３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流路形成基板の封止基板と接合される接合領域には、例えば、圧電素子の個別電極から引き出された金（Ａｕ）等の貴金属からなる引き出し配線などの配線膜が設けられており、この貴金属からなる配線膜は封止基板を接合する際に用いられる接着剤が接着し難く、流路形成基板と封止基板との接着が配線膜の領域で悪くなってしまい、封止基板の圧電素子保持部の密封性が悪くなる。これにより、圧電素子保持部内に外部環境からの流体が侵入し易く、圧電素子の外部環境に起因した破壊が生じてしまうという問題がある。
【００１０】
また、流路形成基板の封止基板と接合される接合領域には、引き出し配線等の配線膜が設けられることにより、配線膜及びその他の領域で流路形成基板からの高さが異なり、段差が生じてしまう。この段差によっても、流路形成基板と封止基板との接着が段差の領域で悪くなってしまい、圧電素子保持部の密封性が悪くなる。これにより、圧電素子保持部内に外部環境からの流体が侵入し、圧電素子の外部環境に起因する破壊が生じてしまうという問題がある。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はなく、勿論、インク以外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。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑み、流路形成基板と封止基板とを確実に接合して圧電素子の外部環境に起因する破壊を防止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。
【００１２】
【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、ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁により画成された流路形成基板と、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、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドであって、前記流路形成基板上に、貴金属からなる配線膜が配設されていると共に、前記流路形成基板の前記封止基板との接合領域の少なくとも前記配線膜上には、貴金属以外の材料からなる接合強化膜が設けられ、該接合強化膜上に前記封止基板が接着されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１３】
かかる第１の態様では、流路形成基板と封止基板とを貴金属以外の材料からなる接合強化膜を介して接着することで、流路形成基板上の配線膜に直接封止基板を接合することなく、両者を確実に接着して圧電素子保持部の密封を確実に行い、圧電素子の外部環境に起因する破壊を防止することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記接合強化膜は、前記封止基板との接合面の前記流路形成基板からの高さが同一となるように平坦化されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１５】
かかる第２の態様では、接合強化膜を封止基板が当接する接合面の流路形成基板からの高さを揃えることで、封止基板の当接する接合領域の段差を無くして、流路形成基板と封止基板とを確実に接着して、圧電素子保持部の密封性を向上し、圧電素子の外部環境に起因する破壊を確実に防止できる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁により画成された流路形成基板と、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、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドであって、前記流路形成基板の前記封止基板との接合領域に、貴金属からなる配線膜が配設されていると共に、前記封止基板との接合面の前記流路形成基板からの高さが同一となるように平坦化された接合強化膜が設けられ、該接合強化膜上に前記封止基板が接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１７】
かかる第３の態様では、封止基板が当接する接合強化膜の流路形成基板からの高さを揃えることで、封止基板が当接する接合領域の段差を無くして、流路形成基板と封止基板とを確実に接合して、圧電素子保持部の密封性を向上し、圧電素子の外部環境に起因する破壊を確実に防止できる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記封止基板が、前記接合強化膜上に接着剤を介して接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１９】
かかる第４の態様では、封止基板と流路形成基板とを接合強化膜上に接着剤を介して確実に接合することができる。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第３の態様において、前記接合強化膜上には、金又は金を含有する金化合物からなる第１の接合膜が設けられていると共に、前記封止基板の接合面側の面にも前記金又は金化合物からなる第２の接合膜が設けられ、前記流路形成基板と前記封止基板とが前記第１の接合膜と第２の接合膜との共晶接合により接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２１】
かかる第５の態様では、封止基板と流路形成基板とを第１の接合膜と第２の接合膜との共晶接合により確実に接合することができると共に、接着剤等の有機材料を用いずに接合するため、有機材料の吸湿による圧電素子保持部内への流体の侵入を確実に防止することができ、圧電素子の環境に起因する破壊を確実に防止することができる。
【００２２】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記金化合物が、錫、珪素、イリジウム又はゲルマニウムを含有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２３】
かかる第６の態様では、金化合物に所定の材料を含有させることで、共晶接合時に低温度の加熱で接合強度を確保することができる。
【００２４】
本発明の第７の態様は、第５又は６の態様において、前記第１の接合膜が、前記圧電素子の共通電極に電気的に導通することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２５】
かかる第７の態様では、導電性を有する第１の接合膜が共通電極と電気的に導通することで、共通電極の抵抗値を下げて、圧電素子の駆動時の電圧降下を防止することができる。
【００２６】
本発明の第８の態様は、第５〜７の何れかの態様において、前記第１及び第２の接合膜が前記圧電素子保持部を囲むように連続して形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２７】
かかる第８の態様では、第１及び第２の接合膜を圧電素子保持部を囲むように形成することで、圧電素子保持部の密封を確実にして圧電素子保持部内に流体が侵入するのを確実に防止することができる。
【００２８】
本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様において、前記接合強化膜が、前記接合領域の全面に亘って形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００２９】
かかる第９の態様では、流路形成基板と封止基板とをさらに確実に接合することができる。
【００３０】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様において、前記接合強化膜が少なくとも前記配線膜の端子部以外の部分に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。
【００３１】
かかる第１０の態様では、配線膜の端子部に外部配線等の配線を確実に接続することができる。
【００３２】
本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記配線膜が、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し配線を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００３３】
かかる第１１の態様では、引き出し配線に接合強化膜を介して封止基板を良好に接合できる。
【００３４】
本発明の第１２の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記配線膜が、前記流路形成基板の前記接合領域に、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し配線上に層間絶縁膜を介して設けられて前記圧電素子の共通電極に電気的に導通する接続配線層を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００３５】
かかる第１２の態様では、接続配線層に接合強化膜を介して封止基板を良好に接合できる。
【００３６】
本発明の第１３の態様は、第１〜１２の何れかの態様において、前記接合強化膜が、酸化物、窒化物、炭化物、金属、金属化合物及び有機物からなる群から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００３７】
かかる第１３の態様では、所定の材料の接合強化膜を用いることにより、配線膜と接合強化膜とを、及び接合強化膜と封止基板とを確実に接合して、流路形成基板と封止基板とを確実に接合することができる。
【００３８】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様において、前記酸化物が、酸化シリコン、酸化タンタル及び酸化ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００３９】
かかる第１４の態様では、所定の材料の接合膜を用いることにより、配線膜と接合強化膜とを、及び接合強化膜と封止基板とを確実に接合して、流路形成基板と封止基板とを確実に接合することができる。
【００４０】
本発明の第１５の態様は、第１〜１４の何れかの態様において、前記配線膜と前記接合強化膜との間には、両者の密着性を向上する密着層が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。
【００４１】
かかる第１５の態様では、密着層により接合強化膜と配線膜との密着性をさらに向上して、流路形成基板と封止基板とをより確実に接合することができる。
【００４２】
本発明の第１６の態様は、第１５の態様において、前記密着層が、チタン、クロム、ニッケル、アルミ、銅、タングステン及びルテニウムからなる群から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００４３】
かかる第１６の態様では、所定の材料の密着層を用いることにより、接合強化膜と配線膜とを確実に密着することができる。
【００４４】
本発明の第１７の態様は、第１〜１６の何れかの態様において、前記流路形成基板及び前記封止基板が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。
【００４５】
かかる第１７の態様では、流路形成基板と封止基板とを割れ等を発生することなく良好に接合できる。
【００４６】
本発明の第１８の態様は、第１〜１７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にある。
【００４７】
かかる第１８の態様では、液体の吐出特性を安定させ、信頼性を向上した液体噴射装置を実現することができる。
【００４８】
本発明の第１９の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁により画成された流路形成基板と、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、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板上に配設された貴金属からなる配線膜上の少なくとも前記流路形成基板の前記封止基板との接合領域に、貴金属以外の材料からなる接合強化膜をパターニングする工程と、前記接合強化膜上に前記封止基板を接着す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。
【００４９】
かかる第１９の態様では、流路形成基板と封止基板とを貴金属以外の材料からなる接合強化膜を介して接着することで、流路形成基板上の配線膜に直接封止基板を接着することなく、両者を確実に接着して圧電素子保持部の密封を確実に行って圧電素子の外部環境に起因する破壊を防止することができる。
【００５０】
本発明の第２０の態様は、第１９の態様において、前記接合強化膜を形成する工程の後、前記接合強化膜の前記封止基板との接合面の前記流路形成基板からの高さが同一となるように平坦化する工程をさらに有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。
【００５１】
かかる第２０の態様では、封止基板が当接する接合膜の流路形成基板からの高さを揃えることで、流路形成基板の封止基板が接合される接合領域の段差を無くして、流路形成基板と封止基板とを確実に接合して、圧電素子保持部の密封性を向上し、圧電素子の外部環境に起因する破壊を確実に防止できる。
【００５２】
本発明の第２１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁により画成された流路形成基板と、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、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記流路形成基板の前記封止基板との接合領域に接合強化膜をパターニングする工程と、前記接合強化膜の前記封止基板との接合面の前記流路形成基板からの高さが同一となるように当該接合強化膜を表面研磨により平坦化する工程と、前記接合強化膜上に前記封止基板を接合す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。
【００５３】
かかる第２１の態様では、封止基板が当接する接合強化膜の流路形成基板からの高さを揃えることで、流路形成基板の封止基板が接合される接合領域の段差を無くして、流路形成基板と封止基板とを確実に接合して、圧電素子保持部の密封性を向上し、圧電素子の外部環境に起因する破壊を確実に防止できる。
【００５４】
本発明の第２２の態様は、第２１の態様において、前記接合強化膜上に前記封止基板を接合する工程では、接着剤を介して接合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。
【００５５】
かかる第２２の態様では、封止基板と流路形成基板とを接合強化膜上に設けられた接着剤を介して確実に接合することができる。
【００５６】
本発明の第２３の態様は、第２１の態様において、前記接合強化膜上に前記封止基板を接合する工程では、前記接合強化膜上に金又は金を含有する金化合物からなる第１の接合膜を形成すると共に、前記封止基板の接合面にも前記金又は金化合物からなる第２の接合膜を形成し、前記流路形成基板と前記封止基板とを前記第１の接合膜と前記第２の接合膜との共晶接合により接合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。
【００５７】
かかる第２３の態様では、封止基板と流路形成基板とを第１の接合膜と第２の接合膜との共晶接合により確実に接合することができると共に、接着剤等の有機材料を用いずに接合するため、有機材料の吸湿による圧電素子保持部内への流体の侵入を確実に防止することができ、圧電素子の環境に起因する破壊を確実に防止することができる。
【００５８】
本発明の第２４の態様は、第１９〜２３の何れかの態様において、前記流路形成基板上に前記配線膜となる配線膜形成層と、前記接合強化膜となる接合強化膜形成層とを順次積層し、前記配線膜形成層及び前記接合強化膜形成層を同時にパターニングすることにより前記配線膜と前記接合強化膜とを形成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。
【００５９】
かかる第２４の態様では、配線膜と接合強化膜とを順次積層形成することで、配線膜と接合強化膜との密着性を向上すると共に、配線膜及び接合強化膜を高精度に形成することができる。
【００６０】
【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。
（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配線構造を示す平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′断面図及びそのＢ−Ｂ′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、その両面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０、及び後述する圧力発生室を形成する際にマスクとして用いられるマスクパターン５１が設けられている。この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が幅方向に並設され、その長手方向外側には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成され、この連通部１３は各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。
【００６１】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００６２】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また、各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４の断面積は、圧力発生室１２のそれより小さく形成されており、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。
【００６３】
なお、このような圧力発生室１２等が形成される流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択することが好ましい。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉ程度と比較的高密度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁１１の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００６４】
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とは反対側で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を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０５〜１ｍｍのガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
【００６５】
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。
【００６６】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０の上に、厚さが例えば、０．４μｍの絶縁層５５を介して、厚さが例えば、約０．２μｍ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３００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。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振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用する。
【００６７】
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）、白金（Ｐｔ）等の貴金属からなる引き出し配線９０が接続されている。本実施形態では、引き出し配線９０が、圧電素子３００の長手方向のインク供給路１４とは反対側の端部近傍から引き出され、弾性膜５０上に流路形成基板１０の端部近傍までそれぞれ延設されている。そして、このように延設された引き出し配線９０の圧電素子３００とは反対側の端部近傍は、図示しない外部配線等が接続される端子部９１となっている。
【００６８】
さらに、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０は、圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に延設され、且つ圧力発生室１２のインク供給路１４側の端部側でパターニングされている。すなわち、本実施形態では、下電極膜６０は、流路形成基板１０の引き出し配線９０が延設される領域が除去され、その他の領域に亘って設けられている。
【００６９】
この流路形成基板１０の圧電素子３００側には、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３２を有する封止基板３０が接着剤１２０を介して接合され、圧電素子３００はこの圧電素子保持部３２内に密封されている。この封止基板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、流路形成基板１０と封止基板３０とを接合する接着剤１２０は、特に限定されず、例えば、エポキシ系接着剤等を挙げることができる。
【００７０】
このような流路形成基板１０の封止基板３０が接合される接合領域には、圧電素子３００の長手方向一端部側に複数の引き出し配線９０と、圧電素子３００の長手方向他端部側及び圧電素子３００の並設方向の両側に例えば、白金（Ｐｔ）等の貴金属からなる下電極膜６０とが設けられている。そして、引き出し配線９０上及び下電極膜６０上の少なくとも封止基板３０との接合領域には、貴金属以外の材料からなる接合強化膜１１０が設けられている。詳しくは、接合強化膜１１０は、図２及び図３（ａ）に示すように、下電極膜６０上の封止基板３０との接合領域の全面に亘って形成されていると共に、図２及び図３（ｂ）に示すように、複数の引き出し配線９０のそれぞれの上面の接合領域にのみ形成されている。これにより、接合強化膜１１０に貴金属以外の導電性の材料を用いた場合でも、隣接する引き出し配線９０同士を短絡せず、また、引き出し配線９０と下電極膜６０とを短絡しないようにしている。
【００７１】
なお、このような接合強化膜１１０は、貴金属以外の材料で、接着剤１２０との接着が引き出し配線９０及び下電極膜６０を形成する貴金属よりも良好な材料が好ましい。このような接合強化膜１１０の材料としては、例えば、酸化物、窒化物、炭化物、金属、金属化合物、有機物等の材料を挙げることができ、酸化物としては、酸化シリコン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム等を挙げることができる。なお、このような接合強化膜１１０の材料として、絶縁性、耐湿度性、接着剤との密着性を有する材料を用いた場合には、隣接する引き出し配線９０同士及び引き出し配線９０と下電極膜６０とが短絡しないため、接合強化膜１１０を流路形成基板１０の封止基板３０との接合領域の全面に亘って形成するようにしてもよい。また、このような接合強化膜１１０の膜厚は、０．１μｍ程度が好適である。このような膜厚にしたのは、これよりも膜厚が大きくなると接合強化膜１１０をパターニングするレジスト膜のドライエッチング耐性がない為、エッチング除去されてしまい、この膜厚よりも薄くすると接合強化膜を均一にすることが難しくなるためである。
【００７２】
このように、引き出し配線９０及び下電極膜６０上の少なくとも封止基板３０との接合領域に接合強化膜１１０を設けることで、貴金属からなる引き出し配線９０及び下電極膜６０に直接、接着剤１２０を介して封止基板３０を接合することなく、接合強化膜１１０と接着剤１２０とが確実に接着されるため、流路形成基板１０と封止基板３０とを接着剤１２０を介して確実に接着することができる。これにより、圧電素子保持部３２を確実に密封して、圧電素子保持部３２内への外部流体の侵入を防止できる。したがって、圧電素子３００の外部環境に起因する破壊を確実に防止することができる。
【００７３】
なお、引き出し配線９０及び下電極膜６０には、図示しないボンディングワイヤ等の外部配線が接続されるが、この外部配線と引き出し配線９０の端子部９１及び下電極膜６０の図示しない端子部とは、引き出し配線９０の端子部９１及び下電極膜６０の端子部を接合強化膜１１０によって覆わずに、端子部９１を露出させて貴金属からなる引き出し配線９０及び下電極膜６０に外部配線を直接接続するのが好ましい。すなわち、接合強化膜１１０は、外部配線が接続される引き出し配線９０の端子部９１及び下電極膜６０の端子部以外の領域に形成するようにすればよい。これにより、外部配線と引き出し配線９０及び下電極膜６０とを確実に接続することができる。
【００７４】
また、封止基板３０には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１が設けられ、このリザーバ部３１は、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１００を構成している。さらに、封止基板３０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（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によってリザーバ部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。また、このリザーバ１００の長手方向略中央部外側のコンプライアンス基板４０上には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が形成されている。さらに、封止基板３０には、インク導入口４４とリザーバ１００の側壁とを連通するインク導入路３６が設けられている。
【００７５】
なお、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と接続したインク導入口４４からインクを取り込み、リザーバ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、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、外部配線を介して圧力発生室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。
【００７６】
図４、図５は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す流路形成基板の圧力発生室の長手方向の一部を示す断面図である。ここで、図４、図５を参照して、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法の一例について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、流路形成基板１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化して、各面に二酸化シリコンからなる弾性膜５０及びマスクパターン５１を形成した後、この弾性膜５０上に酸化ジルコニウム等からなる絶縁膜５５を形成する。
【００７７】
次に、図４（ｂ）に示すように、例えば、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とからなる下電極膜６０を絶縁膜５５の全面にスパッタリングで形成後、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、少なくとも白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とからなる。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とイリジウムとの合金が好適である。
【００７８】
次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体層７０を成膜する。この圧電体層７０は、結晶が配向していることが好ましい。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することにより、結晶が配向している圧電体層７０とした。圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛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、スパッタリング法で形成してもよい。さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング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。
【００７９】
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。
【００８０】
次に、図４（ｄ）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、イリジウム等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、イリジウムをスパッタリングにより成膜している。次に、図４（ｅ）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。
【００８１】
次に、図５（ａ）に示すように、引き出し配線９０を形成する。例えば、本実施形態では、金（Ａｕ）からなる引き出し配線９０を流路形成基板１０の全面に亘って形成し、その後、圧電素子３００毎にパターニングすることによって各引き出し配線９０とする。ここで、引き出し配線９０のそれぞれは、後の工程で、流路形成基板１０に封止基板３０を接合した際に、外部配線が接続される端子部９１が封止基板３０の圧電素子保持部３２の外側まで配設されるため、引き出し配線９０は、接合領域に配設されている。
【００８２】
次に、図５（ｂ）に示すように、引き出し配線９０の封止基板３０との接合領域に、接合強化膜１１０を形成する。例えば、貴金属以外の材料からなる接合強化膜形成層２１０を流路形成基板１０の全面に亘って形成し、その後、接合強化膜形成層２１０をパターニングすることによって、接合強化膜１１０を封止基板３０との接合領域の引き出し配線９０上のそれぞれに形成すると共に接合領域の下電極膜６０上に亘って形成する。
【００８３】
また、接合強化膜１１０を形成する領域は、少なくとも引き出し配線９０上及び下電極膜６０上の封止基板３０との接合領域に形成されていればよく、図示しない外部配線と接続される引き出し配線９０の端子部９１及び下電極膜６０の端子部以外の部分に形成すればよい。以上が膜形成プロセスである。このようにして膜形成を行った後、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板１０上に封止基板３０を接合する。本実施形態では、封止基板３０を接合強化膜１１０上に接着剤１２０を介して接着することで、封止基板３０と流路形成基板１０とを接着した。
【００８４】
このように、流路形成基板１０と封止基板３０とを接着剤１２０を介して接着した際に、接着剤１２０の接着性の悪い引き出し配線９０上及び下電極膜６０上に接着剤１２０を直接接着することなく、接着剤１２０と接着が確実に行われる接合強化膜１１０に接着剤１２０を塗布し、この接着剤１２０を介して封止基板３０が接着されるため、流路形成基板１０と封止基板３０とを確実に接着することができる。これにより、圧電素子保持部３２を確実に密封して圧電素子３００の環境に起因する破壊を防止することができる。
【００８５】
次に、図５（ｄ）に示すように、流路形成基板１０の圧電素子３００が設けられた面とは反対側の面に設けられた二酸化シリコンからなるマスクパターン５１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、連通部１３及びインク供給路１４を形成する。その後、図３に示すように、流路形成基板１０の封止基板３０とは反対側の面にノズル開口が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に封止基板３０上にコンプライアンス基板４０を接合することで、インクジェット式記録ヘッドを製造することができる。なお、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、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毎に分割することでインクジェット式記録ヘッドとすることができる。
【００８６】
（実施形態２）
図６は、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の配線構造を示す平面図であり、図７は、図６のＣ−Ｃ′断面図及びそのＤ−Ｄ′断面図である。図示するように、接合強化膜１１０Ａは、流路形成基板１０と封止基板３０との接合領域の引き出し配線９０が設けられた領域に、隣接する引き出し配線９０上に亘って連続して設けられ、下電極膜６０上及びリザーバ部３１の周囲にも連続して設けられている。また、接合強化膜１１０Ａは、封止基板３０との接合領域の全面に亘って封止基板３０に接合される接合面が流路形成基板１０からの高さが同一となるように平坦化されて形成され、この接合強化膜１１０Ａによって、封止基板３０が当接する高さを同一として、接合強化膜１１０Ａと封止基板３０との間の接着剤１２０が接合領域に亘って同一の厚さとなるようにしている。また、接合強化膜１１０Ａは、本実施形態では、並設された引き出し配線９０上に亘って連続して形成されているため、隣接する引き出し配線９０同士が電気的に導通しないように絶縁性の材料で形成されている。
【００８７】
なお、このような接合強化膜１１０Ａの製造方法としては、例えば、流路形成基板１０上の封止基板３０との接合領域に開口の設けられたマスクを介したスパッタリングにより所定形状に形成することができる。また、このような接合強化膜１１０Ａの平坦化は、例えば、ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）による表面研磨によって行うことができる。
【００８８】
このように絶縁性の材料からなる接合強化膜１１０Ａを、流路形成基板１０上の封止基板３０との接合領域の全面に亘って形成すると共に、封止基板３０との接合面の流路形成基板１０からの高さが同一となるように平坦化することで、封止基板３０に当接する高さが同一となり、接合強化膜１１０Ａと封止基板３０と間の接着剤１２０の厚さが接合領域に亘って同一となる。これにより、接合強化膜１１０Ａと封止基板３０とを確実に接着することができる。したがって、圧電素子保持部３２の密封性を向上して圧電素子３００の外部環境に起因する破壊を防止することができる。
【００８９】
また、このような接合強化膜１１０Ａを形成する絶縁性の材料として、接着剤１２０との接着が引き出し配線９０及び下電極膜６０を形成する貴金属よりも良好な材料とすることで、さらに、流路形成基板１０と封止基板３０とを確実に接着することができる。これにより、圧電素子保持部３２の密封性をさらに向上し、圧電素子３００の破壊を確実に防止することができる。なお、このような接合強化膜１１０Ａの材料としては、例えば、酸化シリコン、酸化ジルコニウム等を挙げることができる。
【００９０】
なお、接合強化膜１１０Ａは、少なくとも複数の引き出し配線９０上に亘って形成された領域が絶縁性の材料であれば、全ての接合領域で絶縁性の材料を用いる必要はなく、他の領域、すなわち下電極膜６０上の接合強化膜１１０Ａを導電性の材料としてもよい。また、接合強化膜１１０Ａの一部に導電性の材料を用いる場合には、上述した実施形態１の接合強化膜１１０と同様に、接着剤１２０との接着が貴金属よりも良好な材料を用いるのが好ましい。このように下電極膜６０上の接合強化膜１１０Ａを導電性の材料とすることで、下電極膜６０の抵抗値を下げることができ、圧電素子３００を同時に駆動しても電圧降下を生じさせずに、圧電素子３００の安定した駆動を行うことができる。
【００９１】
（実施形態３）
図８は、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断面図及びそのＥ−Ｅ′断面図である。図示するように、本実施形態の流路形成基板１０上には、上述した実施形態２と同様の接合強化膜１１０Ａが設けられ、この接合強化膜１１０Ａ上には、全面に亘って金（Ａｕ）又は金を含有する金化合物からなる第１の接合膜１１１が形成されている。また、封止基板３０の流路形成基板１０との接合面にも金（Ａｕ）又は金を含有する金化合物からなる第２の接合膜１１２が形成されている。そして、封止基板３０と流路形成基板１０とは、接合強化膜１１０Ａ上に設けられた第１の接合膜１１１と封止基板３０の接合面に設けられた第２の接合膜１１２との共晶接合によって接合されている。
【００９２】
ここで、第１及び第２の接合膜１１１及び１１２に用いられる金化合物に含有される材料としては、錫（Ｓｎ）、珪素（Ｓｉ）、イリジウム（Ｉｒ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）等を挙げることができる。また、第１の接合膜１１１と第２の接合膜１１２との共晶接合は、例えば、第１の接合膜１１１に第２の接合膜１１２を所定の圧力で当接させて、熱又は超音波を与えることにより行うことができる。例えば、第１及び第２の接合膜１１１及び１１２に錫を含有する金化合物を用いた場合には、両者を所定の圧力で当接させた状態で２８０〜３００℃に加熱すればよく、また、第１及び第２の接合膜１１１及び１１２にゲルマニウムを含有する金化合物を用いた場合には、両者を所定の圧力で当接させた状態で３５０℃以上に加熱すればよい。
【００９３】
このような、第１及び第２の接合膜１１１及び１１２を用いた共晶接合により流路形成基板１０と封止基板３０とを接合することで、両者の接合強度を確保することができる。また、両者を接着剤等の有機材料を用いて接合しないため、有機材料が吸湿して圧電素子保持部３２内に流体が侵入するということがなく、圧電素子３００の外部環境に起因する破壊を確実に防止することができる。
【００９４】
また、第１の接合膜１１１を流路形成基板１０の封止基板３０との接合領域に設けられた接合強化膜１１０Ａ上に設けることで、第１の接合膜１１１によって隣接する引き出し配線９０同士や引き出し配線９０と下電極膜６０との短絡を防止することができると共に、平坦化された第１の接合膜１１１を用いて共晶接合を行うことができる。さらに、第１及び第２の接合膜１１１及び１１２は、圧電素子保持部３２を密封するため、圧電素子保持部３２の周囲に亘って形成されているのが好ましい。
【００９５】
（実施形態４）
図９は、実施形態４に係るインクジェット式記録ヘッドの配線構造を示す平面図であり、図１０は、図９のＦ−Ｆ′断面図とそのＧ−Ｇ′及びＨ−Ｈ′断面図とである。なお、上述した実施形態１〜３では、流路形成基板１０の封止基板３０との接合領域に引き出し配線９０及び下電極膜６０の貴金属からなる配線膜が配設されていたが、流路形成基板１０の封止基板３０との接合領域に貴金属からなる配線膜が配設されていれば、上述した実施形態１〜３に限定されるものではない。ここで、本実施形態では、配線膜の他の例を示す。
【００９６】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、流路形成基板１０の圧力発生室１２の列の外側に対応する領域の下電極膜６０上に、引き出し配線９０と同一の層からなり且つ引き出し配線９０とは電気的に独立した積層電極層９５が設けられている。そして、このような圧電素子３００の長手方向端部近傍に対向する領域には、絶縁材料からなり圧電素子３００の並設方向に沿って延設される層間絶縁層１３０を有する。例えば、本実施形態では、層間絶縁層１３０は、圧力発生室１２の列の周囲に亘って連続的に設けられており、圧力発生室１２の列に対応する領域は開口部１３１となっている。
【００９７】
また、この層間絶縁層１３０上には、導電材料からなる接続配線層１４０が連続的に設けられており、この接続配線層１４０と下電極膜６０とは、層間絶縁層１３０に設けられた複数の貫通孔１３２を介して電気的に接続されている。ここで、層間絶縁層１３０に設けられる貫通孔１３２は、比較的等間隔で配置されていることが好ましく、例えば、本実施形態では、各圧電素子３００の引き出し配線９０とは反対側の端部近傍に延設されている層間絶縁層１３０の各隔壁１１に対向する領域に、それぞれ貫通孔１３２を設けるようにした。なお、この貫通孔１３２の大きさは、特に限定されないが、２０μｍ以下であることが好ましい。
【００９８】
また、本実施形態では、圧力発生室１２の列の外側に対向する領域、すなわち、下電極膜６０上に設けられた積層電極層９５に対向する領域にも貫通部１３３が設けられており、この貫通部１３３を介しても積層電極層９５（下電極膜６０）と接続配線層１４０とが電気的に接続されている。なお、このような接続配線層１４０は、引き出し配線９０と同様に電気的な抵抗の低い材料、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属からなる。また、接続配線層１４０には、圧電素子保持部３２の外側の領域に図示しない外部配線が接続されるようになっている。
【００９９】
このように、本実施形態では、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０に接続配線層１４０を電気的に接続することにより、下電極膜６０の抵抗値を実質的に低下する。また、同様に、下電極膜６０上に積層電極層９５を設けることによっても、下電極膜６０の抵抗値が実質的に低下する。したがって、多数の圧電素子３００を同時に駆動しても電圧降下が発生することなく、常に良好で且つ安定したインク吐出特性を得ることができる。また、接続配線層１４０が圧電素子３００の端部に対向する領域に層間絶縁層１３０を介して設けられているため、接続配線層１４０を設けるためのスペースを確保する必要がない。したがってヘッドを大型化することなくインク吐出特性を安定させることができる。
【０１００】
ここで、流路形成基板１０の封止基板３０との接合領域の内、圧電素子３００の列の外側の接合領域には、下電極膜６０、層間絶縁層１３０、積層電極層９５及び接続配線層１４０が積層され、圧電素子３００の長手方向の接合領域には、引き出し配線９０、層間絶縁層１３０及び接続配線層１４０が積層されている。すなわち、本実施形態では、配線膜として接続配線層１４０が設けられており、この接続配線層１４０上の接合領域の全面に亘って、貴金属以外の材料で形成された接合強化膜１１０Ｂが設けられている。本実施形態では、接続配線層１４０上の全面に亘って接合強化膜１１０Ｂを設けることで、接合強化膜１１０Ｂが接合領域の全面に配設されるようにした。
【０１０１】
この接合強化膜１１０Ｂは、接着剤１２０との接着が貴金属からなる配線接続層１４０に比べて良好な貴金属以外の材料であれば、特に限定されず、例えば、上述した実施形態１と同様の材料を挙げることができる。なお、本実施形態では、配線膜である接続配線層１４０が層間絶縁層１３０により引き出し配線９０と絶縁されているため、接合強化膜１１０Ｂを導電性の材料としても、隣接する引き出し配線９０同士及び引き出し配線９０と下電極膜６０とを短絡することがない。
【０１０２】
このように配線膜である接続配線層１４０と接合強化膜１１０Ｂとが確実に密着すると共に、接合強化膜１１０Ｂと接着剤１２０とが確実に接着されるため、流路形成基板１０と封止基板３０とを確実に接着することができる。これにより、圧電素子保持部３２の密封性を向上して圧電素子３００の外部環境に起因する破壊を防止することができる。
【０１０３】
また、本実施形態では、接合強化膜１１０Ｂの封止基板３０と接合される接合面は、上述した実施形態２と同様に、流路形成基板１０からの高さが同一となるように表面研磨することにより平坦化されている。このように接合強化膜１１０Ｂの封止基板３０との接合面を平坦化することで、封止基板３０と接合強化膜１１０Ｂと間の接着剤１２０を接合領域に亘って厚さが同一とすることができ、流路形成基板１０と封止基板３０とを確実に接着することができる。これにより、圧電素子保持部３２の密封性をさらに向上して、圧電素子３００の外部環境に起因する破壊を確実に防止することができる。
【０１０４】
なお、このような接合強化膜１１０Ｂの形成方法としては、例えば、流路形成基板１０の全面に接続配線層１４０となる接続配線形成層と、接合強化膜１１０Ｂとなる接合強化膜形成層とを蒸着法又はスパッタリング法により順次積層して形成した後、接続配線形成層と接合強化膜形成層とを同時にエッチングしてパターニングすることで、接続配線層１４０と接合強化膜１１０Ｂとを形成すればよい。このように形成することで、両者の密着性をさらに向上することができ、流路形成基板１０と封止基板３０とを確実に接合することができる。これにより、圧電素子保持部３２を確実に密封して圧電素子３００の外部環境に起因する破壊を防止することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、配線接続層１４０上に接合強化膜１１０Ｂを設け、封止基板３０を接合強化膜１１０Ｂ上に接着剤１２０を介して接着するようにしたが、封止基板３０と流路形成基板１０との接合方法は、特にこれに限定されない。例えば、上述した実施形態３と同様に、接合面が平坦化された接合強化膜１１０Ｂ上に金又は金を含有する金化合物からなる第１の接合膜１１１を設け、封止基板３０の接合面に第２の接合膜１１２を設け、第１の接合膜１１１と第２の接合膜１１２とを共晶接合することによって、流路形成基板１０と封止基板３０とを接合するようにしてもよい。
【０１０６】
（実施形態５）
図１１は、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圧力発生室の長手方向の断面図とそのＩ−Ｉ′断面図及びＪ−Ｊ′断面図とである。なお、上述した実施形態４では、流路形成基板１０上に層間絶縁層１３０及び配線接続層１４０を設け、この配線接続膜１４０上に接合強化膜１１０Ｂを設けるようにしたが、本実施形態では、層間絶縁層１３０に代わって接合強化膜１１０Ｃを設けると共に、接合強化膜１１０Ｃ上に配線接続層１４０に代わって第１の接合膜１１１Ａを設けるようにした例である。
【０１０７】
詳しくは、図１１に示すように、絶縁性の材料からなる接合強化膜１１０Ｃが、上述した実施形態４の層間絶縁層１３０と同様に圧力発生室１２の列の周囲に亘って連続的に設けられている。また、接合強化膜１１０Ｃ上には、全面に亘って金又は金を含有する金化合物からなる第１の接合膜１１１Ａが設けられ、さらに、この第１の接合膜１１１Ａは、積層電極層９５上及び下電極膜６０上まで延設されている。そして、第１の接合膜１１１Ａを圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０と積層電極層９５とを電気的に接続することにより、下電極膜６０の抵抗値を実質的に低下し、多数の圧電素子３００を同時に駆動しても電圧降下が発生することなく、常に良好で且つ安定したインク吐出特性を得ることができる。
【０１０８】
一方、封止基板３０の接合面には、金又は金を含有する金化合物からなる第２の接合膜１１２が設けられている。そして、このような封止基板３０と流路形成基板１０とは、第１の接合膜１１１Ａと第２の接合膜１１２との共晶接合により接合されている。このように、流路形成基板１０と封止基板３０とを第１の接合膜１１１と第２の接合膜１１２との共晶接合により接合することで、接合強度を確保することができると共に、圧電素子保持部３２を確実に密封することができる。また、接合強化膜１１０Ｃを層間絶縁層１３０として用いると共に、流路形成基板１０と封止基板３０とを共晶接合する際に用いる第１の接合膜１１１Ａによって、電圧降下を防止することができるため、製造工程を簡略化してコストを低減することができると共に、積層を少なくすることで小型化することができる。
【０１０９】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１〜５を説明したが、勿論、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１〜５では、引き出し配線９０、下電極膜６０及び接続配線層１４０等の配線膜上に直接、接合強化膜１１０〜１１０Ｃを形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、貴金属からなる配線膜上に配線膜と接合強化膜との密着性を向上させる密着層を設けるようにしてもよい。このような密着層としては、例えば、チタン、クロム、ニッケル、アルミ、銅、タングステン、ルテニウム等の金属又はこれらの金属化合物を挙げることができる。この密着層を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法又は蒸着法により形成することができる。
【０１１０】
また、上述した実施形態２では、封止基板３０との接合面の流路形成基板１０からの高さが同一となるように平坦化された接合強化膜１１０Ａを接合領域の全面に亘って形成するようにしたが、特にこれに限定されず、接合面の平坦化された接合強化膜を接合領域に間欠的に形成するようにしてもよい。このように接合強化膜を接合領域に間欠的に形成する場合、隣接する引き出し配線９０同士及び引き出し配線９０と下電極膜６０とが短絡しない形状であれば、接合強化膜に導電性の材料を用いてもよく、導電性の材料としては、貴金属以外の材料が好ましい。このように接合強化膜を間欠的に設けても、封止基板３０との接合面の流路形成基板１０からの高さを同一とすることで、流路形成基板１０と封止基板３０との接合性を向上することができる。
【０１１１】
また、例えば、上述の実施形態１〜５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。
【０１１２】
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１２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１２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。
【０１１３】
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上に搬送されるようになっている。
【０１１４】
また、上述の実施形態１〜５では、液体噴射ヘッドとして、印刷媒体に所定の画像や文字を印刷するインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法を一例として説明したが、勿論、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、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噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等、他の液体噴射ヘッド及びその製造方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの配線構造を示す平面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】実施形態２に係る式記録ヘッドの配線構造を示す平面図である。
【図７】実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
【図８】実施形態３に係る記録ヘッドの断面図である。
【図９】実施形態４に係る記録ヘッドの配線構造を示す平面図である。
【図１０】実施形態４に係る記録ヘッドの断面図である。
【図１１】実施形態５に係る記録ヘッドの断面図である。
【図１２】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 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 封止基板、４０ コンプライアンス基板、６０ 下電極膜、７０圧電体層、８０ 上電極膜、９０ 引き出し配線、９５ 積層電極層、１００リザーバ、１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ 接合強化膜、１１１、１１１Ａ 第１の接合膜、１１２ 第２の接合膜、１２０ 接着剤、１３０ 層間絶縁層、１４０ 接続配線層、３００ 圧電素子

Claims (24)

1. ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁により画成された流路形成基板と、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、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドであって、
   前記流路形成基板上に、貴金属からなる配線膜が配設されていると共に、前記流路形成基板の前記封止基板との接合領域の少なくとも前記配線膜上には、貴金属以外の材料からなる接合強化膜が設けられ、該接合強化膜上に前記封止基板が接着さ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、前記接合強化膜は、前記封止基板との接合面の前記流路形成基板からの高さが同一となるように平坦化されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
3. ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁により画成された流路形成基板と、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、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドであって、
   前記流路形成基板の前記封止基板との接合領域に、貴金属からなる配線膜が配設されていると共に、前記封止基板との接合面の前記流路形成基板からの高さが同一となるように平坦化された接合強化膜が設けられ、該接合強化膜上に前記封止基板が接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
4. 請求項３において、前記封止基板が、前記接合強化膜上に接着剤を介して接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
5. 請求項３において、前記接合強化膜上には、金又は金を含有する金化合物からなる第１の接合膜が設けられていると共に、前記封止基板の接合面側の面にも前記金又は金化合物からなる第２の接合膜が設けられ、前記流路形成基板と前記封止基板とが前記第１の接合膜と第２の接合膜との共晶接合により接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
6. 請求項５において、前記金化合物が、錫、珪素、イリジウム又はゲルマニウムを含有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
7. 請求項５又は６において、前記第１の接合膜が、前記圧電素子の共通電極に電気的に導通することを特徴とする液体噴射ヘッド。
8. 請求項５〜７の何れかにおいて、前記第１及び第２の接合膜が前記圧電素子保持部を囲むように連続して形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
9. 請求項１〜８の何れかにおいて、前記接合強化膜が、前記接合領域の全面に亘って形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
10. 請求項１〜９の何れかにおいて、前記接合強化膜が少なくとも前記配線膜の端子部以外の部分に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
11. 請求項１〜１０の何れかにおいて、前記配線膜が、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し配線を含むことを特徴とする液体噴射ヘッド。
12. 請求項１〜１０の何れかにおいて、前記配線膜が、前記流路形成基板の前記接合領域に、前記圧電素子の個別電極から引き出された引き出し配線上に層間絶縁膜を介して設けられて前記圧電素子の共通電極に電気的に導通する接続配線層を含むことを特徴とする液体噴射ヘッド。
13. 請求項１〜１２の何れかにおいて、前記接合強化膜が、酸化物、窒化物、炭化物、金属、金属化合物及び有機物からなる群から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
14. 請求項１３において、前記酸化物が、酸化シリコン、酸化タンタル及び酸化ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
15. 請求項１〜１４の何れかにおいて、前記配線膜と前記接合強化膜との間には、両者の密着性を向上する密着層が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
16. 請求項１５において、前記密着層が、チタン、クロム、ニッケル、アルミ、銅、タングステン及びルテニウムからなる群から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
17. 請求項１〜１６の何れかにおいて、前記流路形成基板及び前記封止基板が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。
18. 請求項１〜１７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。
19. ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁により画成された流路形成基板と、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、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
    前記流路形成基板上に配設された貴金属からなる配線膜上の少なくとも前記流路形成基板の前記封止基板との接合領域に、貴金属以外の材料からなる接合強化膜をパターニングする工程と、前記接合強化膜上に前記封止基板を接着す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。
20. 請求項１９において、前記接合強化膜を形成する工程の後、前記接合強化膜の前記封止基板との接合面の前記流路形成基板からの高さが同一となるように平坦化する工程をさらに有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
21. ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁により画成された流路形成基板と、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、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
    前記流路形成基板の前記封止基板との接合領域に接合強化膜をパターニングする工程と、前記接合強化膜の前記封止基板との接合面の前記流路形成基板からの高さが同一となるように当該接合強化膜を表面研磨により平坦化する工程と、前記接合強化膜上に前記封止基板を接合す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。
22. 請求項２１において、前記接合強化膜上に前記封止基板を接合する工程では、接着剤を介して接合することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
23. 請求項２１において、前記接合強化膜上に前記封止基板を接合する工程では、前記接合強化膜上に金又は金を含有する金化合物からなる第１の接合膜を形成すると共に、前記封止基板の接合面にも前記金又は金化合物からなる第２の接合膜を形成し、前記流路形成基板と前記封止基板とを前記第１の接合膜と前記第２の接合膜との共晶接合により接合することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
24. 請求項１９〜２３の何れかにおいて、前記流路形成基板上に前記配線膜となる配線膜形成層と、前記接合強化膜となる接合強化膜形成層とを順次積層し、前記配線膜形成層及び前記接合強化膜形成層を同時にパターニングすることにより前記配線膜と前記接合強化膜とを形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。

Images