JP4623287B2

JP4623287B2 - 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置

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Publication number: JP4623287B2
Application number: JP2005099704A
Authority: JP
Inventors: 明松沢; 睦彦太田; 勲瀧本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2006272913A

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）。

このような構成のヘッドでは、一般的に、流路形成基板とリザーバ形成基板とを接着剤によって接合しているが、流路形成基板の表面には、圧電素子の配線等が形成されているため、流路形成基板に対する接着剤の密着性が比較的低い。このため、リザーバ内のインクがこの接着剤部分からしみ出してしまい、しみ出したインクの水分によって圧電素子が破壊されてしまう等の問題が生じる虞がある。

また、このような流路形成基板とリザーバ形成基板とを接合した構成では、例えば、振動板等を機械的に打ち抜いて貫通部を形成し、この貫通部を介してリザーバ部と連通部とを連通させている。しかしながら、このように機械的な加工で貫通部を形成すると、加工カス等の異物が生じ、圧力発生室などの流路内にこの異物が入り込み、吐出不良等の原因となるという問題がある。なお、貫通部を形成後、例えば、洗浄等を行うことで、加工カス等の異物はある程度除去することはできるが完全に除去するのは難しい。また、貫通部を機械的に加工すると、貫通部の周囲に亀裂等が発生し、この亀裂が生じることによっても吐出不良が発生するという問題がある。すなわち、亀裂が発生した状態でインクを充填してノズル開口から吐出させると、亀裂部分から破片が脱落し、この破片がノズル開口に詰まり吐出不良が発生するという問題がある。

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の製造方法だけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドの製造方法においても、同様に存在する。

特開２００３−１５９８０１号公報（第７−８図）

本発明は、このような事情に鑑み、異物によるノズル詰まり等の吐出不良を確実に防止することができ且つ流路形成基板とリザーバ形成基板とを良好に接合することができる液体噴射ヘッド及びその製造方法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、該圧電素子から引き出されて密着層とその上に形成される金属層とからなるリード電極と、前記流路形成基板に接着剤によって接合されて各圧力発生室の共通の液体室であるリザーバの一部を構成するリザーバ部が設けられたリザーバ形成基板とを具備し、且つ前記流路形成基板の前記リザーバ形成基板との接合領域の少なくとも一部に、前記密着層からなる接合層を有し、前記リザーバ形成基板が前記接合層上に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。
かかる第１の態様では、流路形成基板とリザーバ形成基板との接合領域に接合層が介在することで、両基板を良好に接合することができる。したがって、圧電素子の破壊等、接着剤部分からの液体のしみ出しに起因する不良の発生を防止することができる。またリード電極を形成する際に接合層を同時に形成できるため、製造工程が煩雑化することがなく、また製造コストが増加することもない。

本発明の第２の態様は、第１の態様の液体噴射ヘッドにおいて、前記流路形成基板が前記振動板に設けられた貫通部を介して前記リザーバ部と連通して前記リザーバの一部を構成する連通部を有し、前記接合層が前記貫通部の周囲の少なくとも一部の領域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。
かかる第２の態様では、リザーバの周縁部において、流路形成基板とリザーバ形成基板とが強固に接合されるため、リザーバ内の液体の接着剤部分からのしみ出しをより確実に防止することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の液体噴射ヘッドにおいて、前記接合層が、ニッケル、クロム、スズ、アルミニウム、タンタル、チタン及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含む合金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３の態様では、接合層を所定の材料で形成することにより接着剤が良好に密着する。したがって、流路形成基板とリザーバ形成基板とをさらに強固に接合することができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様の液体噴射ヘッドにおいて、前記接着剤が、エポキシ、シリコーン又はポリイミドの少なくとも何れか一方を含有する材料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４の態様では、所定の材料からなる接着剤を用いることで、流路形成基板とリザーバ形成基板とをさらに良好に接合することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか一つ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５の態様では。耐久性及び信頼性に優れた液体噴射ヘッドを実現することができる。

本発明の第６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と当該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前記連通部となる領域の前記振動板を除去して貫通部を形成する工程と、密着層と該密着層上に形成される金属層とからなり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、前記密着層及び金属層からなるが前記リード電極とは不連続の不連続金属層によって前記貫通部を封止し且つ前記不連続金属層を構成する金属層の一部を除去して前記密着層の一部を露出させる工程と、前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の露出された前記密着層を含む領域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及び前記連通部を形成する工程と、前記貫通部に対応する領域の前記不連続金属層をウェットエッチングにより除去して前記リザーバ部と前記連通部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６の態様では、流路形成基板とリザーバ形成基板との間に、酸化性金属からなる密着層が介在するため、接着剤の密着性が向上し、両基板を良好且つ強固に接合することができる。また、リザーバを形成する際に、加工カス等の異物が発生することがないため、加工カス等によるノズル詰まり等の吐出不良が確実に防止される。

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１〜２μｍの弾性膜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、圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。連通部１３は、後述するリザーバ形成基板３０のリザーバ部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１００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。

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、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、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、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。

また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、それぞれリード電極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。そして、このリード電極９０は、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなる密着層９１と、この密着層９１上に形成され、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９２とで構成されている。また、連通部１３の開口周縁部に対応する領域の弾性膜５０及び絶縁体膜５５上にも、このリード電極９０を構成する密着層９１及び金属層９２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。さらに、この不連続金属層９５を構成する金属層９２は、その一部、例えば、不連続金属層９５の周縁部が除去され、下層の密着層９１が露出した状態となっている。

そして、流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接着剤３５によって接着されている。リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１は、振動板、本実施形態では、弾性膜５０及び絶縁体膜５５、に設けられた貫通部５３を介して連通部１３と連通され、これらリザーバ部３１及び連通部１３によってリザーバ１００が形成されている。

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３２が設けられている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３２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３２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、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されて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。

ここで、リザーバ形成基板３０が接着剤３５によって接合される流路形成基板１０の接合領域の一部には、酸化性金属からなる接合層９８が形成されている。この酸化性金属からなる接合層９８は接着剤３５と密着性が良好であるため、この接合層９８を介在させて流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを接着剤３５によって接合することで、両基板を良好且つ強固に接合することができる。

この接合層９８は、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０が接合される接合領域であれば、何れの位置に設けられていても両基板の接着強度を増加させることはできるが、リザーバ１００の周囲、すなわち、連通部１３とリザーバ部３１とを連通する貫通部５３の周縁部に形成されていることが好ましい。また、この貫通部５３の周縁部でも、特に、リザーバ１００と圧電素子保持部３２との間の領域に設けられているのが望ましい。また、接合層９８を構成する酸化性金属は、特に限定されないが、例えば、ニッケル、クロム、スズ、アルミニウム、タンタル、チタン又はタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含む合金であることが好ましい。

例えば、本実施形態では、貫通部５３の周縁部に亘って残存する不連続金属層９５の露出された密着層９１が接合層９８を兼ねている。上述したようにこの密着層９１は、例えば、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなり、上層の金属層９２の一部除去されて露出された部分が接合層９８として機能する。そして、この接合層９８である密着層９１上にリザーバ形成基板３０が接着剤３５によって接合されている。なお、リザーバ形成基板３０と流路形成基板１０とを接合するための接着剤３５の種類は、特に限定されないが、エポキシ、シリコーン又はポリイミドの少なくとも何れか一方を含有する材料からなるものであることが好ましい。

このような構成では、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とが良好に接合されて接合強度が増加するため、リザーバ１００内のインクが接着剤３５の部分からしみ出し、例えば、圧電素子保持部３２内等に侵入するのを防止することができる。したがって、しみ出したインクに起因する不良、例えば、圧電素子３００の破壊等を確実に防止することができる。

なお、リザーバ形成基板３０上には、所定パターンで形成された接続配線２００が設けられ、この接続配線２００上には圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ２１０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３２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ＩＣ２１０とが駆動配線２２０を介して電気的に接続されている。

さらに、リザーバ形成基板３０のリザーバ部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。

そして、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ＩＣ２１０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３〜図５を参照して説明する。なお、図３〜図５は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図３（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３（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３（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３（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、流路形成基板用ウェハ１１０の連通部（図示なし）が形成される領域に、これら弾性膜５０及び絶縁体膜５５を貫通する貫通部５３を形成する。なお、この貫通部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４（ａ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、まず流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなる密着層９１を形成し、この密着層９１上に、例えば、金（Ａｕ）からなる金属層９２を形成する。そして、これら金属層９２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９２及び密着層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。

このとき、貫通部５３に対応する領域の密着層９１及び金属層９２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、貫通部５３に対向する領域に、リード電極９０とは不連続の密着層９１及び金属層９２からなる不連続金属層９５を形成し、この不連続金属層９５で貫通部５３を封止する。また、不連続金属層９５を構成する金属層９２の一部を除去して、下層である密着層９１の一部を露出させる。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し、さらに、露出された密着層９１が接合層９８を兼ねており、次工程で接合される流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０との接着性を向上させる役割も果たす。

次に、図４（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３５によって接合する。このとき、流路形成基板用ウェハ１１０上に形成された接合層９８を含む領域に、接着剤３５によってリザーバ形成基板用ウェハ１３０を接合するようにする。これにより、流路形成基板用ウェハ１１０とリザーバ形成基板用ウェハ１３０とが極めて良好に接合される。なお、リザーバ形成基板用ウェハ１３０には、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２等が予め形成され、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上には、上述した接続配線２００が予め形成されている。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４（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５（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５（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、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。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、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４を同時に形成する。

このとき、貫通部５３は不連続金属層９５によって封止されているため、貫通部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接続配線２００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、リザーバ部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等を形成する際、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の表面に設けられた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５（ｃ）に示すように、貫通部５３に対向する領域の不連続金属層９５、すなわち、密着層９１及び金属層９２をウェットエッチングすることによって除去し、開口した貫通部５３を介して連通部１３とリザーバ部３１とを連通させてリザーバ１００を形成する。このとき、リザーバ形成基板用ウェハ１３０と流路形成基板用ウェハ１１０との接合領域の不連続金属層９５まで完全にエッチングされることはないため、貫通部５３の周縁部には不連続金属層９５が残存する。また、不連続金属層９５の露出された密着層９１である接合層９８も貫通部５３の周縁部に亘って残存する。

このようにリザーバ１００を形成した後は、図示しないが、リザーバ形成基板用ウェハ１３０に形成されている接続配線２００上に駆動ＩＣ２１０を実装すると共に、駆動ＩＣ２１０とリード電極９０とを駆動配線２２０によって接続する。その後、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。

以上説明したように、本実施形態では、貫通部５３をリード電極９０と同一層である密着層９１及び金属層９２からなる不連続金属層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リザーバ部３１と連通部１３とを連通させるようにした。これにより、従来の機械的な加工とは異なり加工カス等の異物が発生することはない。したがって、圧力発生室１２、連通部１３等のインク流路内に加工カスが残留し、残留した加工カスによってノズル詰まり等の吐出不良が発生するのを確実に防止することができる。さらに、本発明では、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接合領域に酸化性金属からなる接合層９８を設けるようにしたので、接着剤３５の密着性が向上し、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とが良好且つ強固に接合される。さらに、本実施形態では、不連続金属層９５を構成する金属層９２の一部を除去して密着層９１を露出させ、この露出した密着層９１を接合層９８として機能させるようにしたので、製造工程を煩雑化することがなく、比較的容易に、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０との接着強度を増加させることができる。

（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、上述した実施形態では、不連続金属層９５を構成する密着層９１が接合層９８を兼ねるようにしたが、これに限定されず、接合層９８は、勿論、不連続金属層９５とは別途設けるようにしてもよい。また、接合層９８を別途設ける場合には、不連続金属層９５は存在していなくてもよく、またこの場合の製造方法は特に限定されない。

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、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一例を示す概略図である。図６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。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リザーバ部、３２圧電素子保持部、３５接着剤、４０コンプライアンス基板、５０弾性膜、５５絶縁体膜、５３貫通部、６０下電極膜、７０圧電体層、８０上電極膜、９０リード電極、９１密着層、９２金属層、９５不連続金属層、９８接合層、１００リザーバ、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

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、該圧電素子から引き出されて密着層とその上に形成される金属層とからなるリード電極と、前記流路形成基板に接着剤によって接合されて各圧力発生室の共通の液体室であるリザーバの一部を構成するリザーバ部が設けられたリザーバ形成基板とを具備し、且つ前記流路形成基板の前記リザーバ形成基板との接合領域の少なくとも一部に、前記密着層からなる接合層を有し、前記リザーバ形成基板が前記接合層上に接合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において、前記流路形成基板が前記振動板に設けられた貫通部を介して前記リザーバ部と連通して前記リザーバの一部を構成する連通部を有し、前記接合層が前記貫通部の周囲の少なくとも一部の領域に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、前記接合層が、ニッケル、クロム、スズ、アルミニウム、タンタル、チタン及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含む合金からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、前記接着剤が、エポキシ、シリコーン又はポリイミドの少なくとも何れか一方を含有する材料からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜４の何れか一項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。
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と当該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前記連通部となる領域の前記振動板を除去して貫通部を形成する工程と、密着層と該密着層上に形成される金属層とからなり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、前記密着層及び金属層からなるが前記リード電極とは不連続の不連続金属層によって前記貫通部を封止し且つ前記不連続金属層を構成する金属層の一部を除去して前記密着層の一部を露出させる工程と、前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の露出された前記密着層を含む領域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及び前記連通部を形成する工程と、前記貫通部に対応する領域の前記不連続金属層をウェットエッチングにより除去して前記リザーバ部と前記連通部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。