JP2010228272A - 液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子が基板から受ける長手方向の引張応力に起因する圧電体層のクラック発生を抑制することができる液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】流路形成基板１０に基準方向の幅が直交方向の幅よりも長い圧電素子３００を形成し、流路形成基板１０の圧電素子３００とは反対面に常温よりも低い温度でノズルプレート２０を接合し、ノズルプレート２０として、流路形成基板１０との接合面で第１の方向における第１熱膨張係数が第２の方向における第２熱膨張係数よりも小さく、且つ、第１熱膨張係数が流路形成基板１０の熱膨張係数よりも小さいものを用いて、ノズルプレート２０の第１の方向を基準方向に合わせて接合する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び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の製造方法、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であるインクジェット式記録ヘッドでは、一般的に、インクが貯留されたインクカートリッジからのインクが、このインクカートリッジに挿入されるインク供給針及び流路を介してノズル開口に供給され、インクは、圧電素子を駆動させることによりノズル開口から吐出される。

このような圧電素子としては、例えば、下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子のたわみ変形を用いたものが実用化されている。たわみ振動モードの圧電素子としては、圧電素子の下電極の膜厚を調整することで、振動板等の基板から圧電素子にかかる引張応力を緩和させたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、このような圧電素子の圧電体層は、圧電体前駆体膜を加熱装置によって加熱することで、結晶化して圧電体膜を形成する工程を複数回繰り返し行って、積層された圧電体膜によって所定の厚さに形成している。

特開２００２−１６４５８６号公報

しかしながら、たわみ振動モードの圧電素子は、電圧が印加されると短手方向（幅方向）には変形を起こすが、長手方向には、振動板によって変形が制限されている。したがって圧電素子は、電圧が印加されると振動板から長手方向に強い引張応力を受け、この引張応力が原因となって、圧電体層に、圧電素子の短手方向に沿ったクラックが発生し、圧電素子が破壊してしまうという問題がある。

また、このような引張応力は、圧電体層を加熱して結晶化し、その後冷却することによっても生じる。つまり、圧電体層には当該冷却により圧縮応力が生じるが、上述したように振動板により変形が制限されているので、圧電素子は振動板から引張応力を受け、この引張応力によって圧電素子にクラックが生じる。

特許文献１に係る圧電素子では、特に長手方向における振動板から受ける引張応力の緩和が十分ではなく、また、圧電素子を構成する下電極の膜厚を調整しなければならず、製造工程が煩雑になるという問題もある。

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

本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子が基板から受ける長手方向の引張応力に起因する圧電体層のクラック発生を抑制することができる液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、第１基板上に基準方向の幅が当該基準方向と直交する直交方向の幅よりも長い圧電素子を形成する第１の工程と、前記第１基板の前記圧電素子とは反対面に常温よりも低い温度で第２基板を接合する第２の工程とを具備し、前記第２の工程では、前記第２基板として、前記第１基板との接合面で第１の方向における第１熱膨張係数が該第１の方向に直交する第２の方向における第２熱膨張係数よりも小さく、且つ、当該第１熱膨張係数が前記第１基板の熱膨張係数よりも小さいものを用いて、前記第２基板の前記第１の方向を前記基準方向に合わせ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。

かかる態様では、常温よりも低い温度で第１基板と第２基板とを接合した後、これらを常温に戻すと、第２基板は、第１線膨張係数が第２線膨張係数よりも小さいので、第２の方向により大きく膨張し、第１の方向には、ほとんど膨張しない。さらに、第２基板の第１線膨張係数が第１基板の熱膨張係数よりも小さいため、第１基板が膨張する量は、第２基板の膨張量よりも大きくなる。したがって、第１基板の基準方向への膨張は第２基板により制限され、第１基板は第２基板から第１の方向の圧縮応力を受けることになるので、圧電素子が第１基板から受ける基準方向の引張応力を低減することができる。これにより、第１基板の基準方向の引張応力により圧電体層にクラックが生じ、圧電素子が破壊されることを抑止することができる。また、圧電素子が振動板を変位させた際に第１基板から受ける基準方向の引張応力も、第２基板から受ける第１の方向の圧縮応力により低減されるため、当該引張応力により圧電素子にクラックが生じることを抑止し、耐久性及び信頼性を向上することができる。

ここで、前記第１の工程では、前記第１基板に、前記圧電素子を前記直交方向に複数並設すると共にさらに前記第１基板に前記圧電素子に対応して複数の圧力発生室を前記直交方向に並設する工程を有し、前記第２の工程では、前記第２基板として、前記第２の方向に複数のノズル開口が形成されたノズルプレートであって該ノズルプレートの前記第２熱膨張係数と前記流路形成基板の熱膨張係数との差の絶対値が前記第１熱膨張係数と前記流路形成基板の熱膨張係数との差の絶対値よりも小さいものを用いることが好ましい。これによれば、第２基板の第２熱膨張係数と第１基板の熱膨張係数との差の絶対値を、第２基板の第１熱膨張係数と第１基板の熱膨張係数との差の絶対値よりも小さくしたことで、ノズル開口が並設された第２の方向への第２基板の反りを相対的に小さくすることができる。これにより、ノズル開口から吐出される液体の着弾位置のズレを第１の方向に限定することができ、液体の吐出タイミングの調整により着弾位置を容易に補正することができる。

また、前記第２の工程では、炭素繊維複合材料からなる前記第２基板を用いることが好ましい。これによれば、第１基板の基準方向の引張応力を、炭素繊維複合材料からなる第２基板の第１の方向への圧縮応力で確実に低減することができる。

さらに本発明は、上記態様の製造方法により製造された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、圧電素子が破壊されることを抑止して耐久性及び信頼性が向上した液体噴射ヘッドが提供される。

さらに本発明は、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、耐久性及び信頼性が向上した液体噴射装置を提供することができる。

一実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 一実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。 一実施形態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。 一実施形態に係る記録ヘッドと液滴との関係を示す概念図である。 一実施形態に係る記録装置の概略を示す斜視図である。

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、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、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。

図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では結晶面方位が（１１０）面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弾性膜５０が形成され、弾性膜５０上には絶縁体膜５５が形成されている。本実施形態では、これらの流路形成基板１０、弾性膜５０及び絶縁体膜５５とから第１基板が構成されている。

流路形成基板１０には、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がその幅方向（直交方向）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（基準方向）一端部側には、インク供給路１３と連通路１４とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１４の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバー１００の一部を構成する連通部１５が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４、及び連通部１５からなる液体流路が設けられている。

インク供給路１３は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１３は、リザーバー１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されており、連通路１４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、このように、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１３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１４は、インク供給路１３の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１３の幅方向（直交方向）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路１４を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。

すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１３と、このインク供給路１３に連通するとともにインク供給路１３の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１４とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。

一方、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、二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等からなる絶縁体膜５５が積層形成されている。

また、この絶縁体膜５５上には、基準方向の幅が、該基準方向に直交する直交方向の幅よりも大きい圧電素子３００が直交方向に複数並設されている。

圧電素子３００は、例えば白金（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）等からなる下電極膜６０と、圧電材料の一例であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば白金（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）等からなる上電極膜８０とが積層形成されたものである。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。

本実施形態では、図１、図２に示すように、下電極膜６０を複数の圧力発生室１２に対向する領域に亘って連続して設けることで、複数の圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０及び圧電体層７０を各圧電素子３００毎に切り分けることで、上電極膜８０を各圧電素子３００の個別電極としている。

なお、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と称する。上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としてもよい。

流路形成基板１０の開口面側には、第２基板の一例であるノズルプレート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。ノズルプレート２０には、流路形成基板１０との接合面における第２の方向（当該接合面における第１の方向に直交する方向）に複数のノズル開口２１が並設され、各ノズル開口２１は、各圧力発生室１２のインク供給路１３とは反対側の端部近傍に連通している。

ノズルプレート２０は、流路形成基板１０との接合面において熱膨張に異方性がある。すなわち、当該接合面における第１の方向の第１熱膨張係数は、第２の方向の第２熱膨張係数よりも小さくなっている。また、この第１熱膨張係数は、流路形成基板１０の熱膨張係数よりも小さい。さらに、第２熱膨張係数と流路形成基板１０の熱膨張係数との差の絶対値は、第１熱膨張係数と流路形成基板１０の熱膨張係数との差の絶対値よりも小さくなっている。

また、ノズルプレート２０は、第１の方向を圧電素子３００の基準方向に合わせて流路形成基板１０に接合され、流路形成基板１０に圧縮応力を付与している。このため、圧電素子３００に掛かる流路形成基板１０、弾性膜５０及び絶縁体膜５５（第１基板）の基準方向の引張応力はノズルプレート２０から受ける第１の方向の圧縮応力により低減している。これにより、流路形成基板１０、弾性膜５０及び絶縁体膜５５の基準方向の引張応力で圧電体層７０にクラックが生じ、圧電素子３００が破壊されることを抑止できる。

なお、このようなノズルプレート２０を形成する材料としては、例えば、炭素繊維複合材料を用いることができる。

また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上まで延設される、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、下電極膜６０、弾性膜５０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３２を有する保護基板３０が接着剤３５によって接合されている。リザーバー部３２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１５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１５を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３２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１３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３１が設けられている。圧電素子保持部３１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が固定されている。この駆動回路としては、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、駆動回路とリード電極９０とは、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線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（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によってリザーバー部３２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と接続したインク導入口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、絶縁体膜５５、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。

以下、本発明に係る液体噴射ヘッド（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６を参照して説明する。図３〜図６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の断面図である。なお以下に説明するように、流路形成基板１０及び保護基板３０はそれぞれシリコンウェハーに複数一体的に形成され、最終的に各基板に分割される。

まず図３（ａ）に示すように、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を構成する酸化膜５１を形成する。例えば、流路形成基板用ウェハー１１０の表面を熱酸化することにより、二酸化シリコンからなる酸化膜５１を形成する。次いで、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（酸化膜５１）上に、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（酸化膜５１）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熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）からなる絶縁体膜５５を形成する。これにより、流路形成基板用ウェハー１１０、弾性膜５０及び絶縁体膜５５からなる第１基板が形成される。以下、流路形成基板用ウェハー１１０、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を流路形成基板用ウェハー１１０等と記載する。

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４（ａ）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（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を形成し、これら圧電体層７０及び上電極膜８０をパターニングすることによって圧電素子３００を形成する。このとき、流路形成基板用ウェハー１１０上に直交方向に圧電素子３００が複数並設されるように、圧電体層７０及び上電極膜８０のパターニングを行う。

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用いられる。また、圧電体層７０の形成方法は、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。なお、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されず、例えば、ＭＯＤ法やスパッタリング法等を用いるようにしてもよい。

このように形成された圧電素子３００が冷却されると、圧電素子３００は収縮するが、流路形成基板用ウェハー１１０等により変形が制限されるので、圧電素子３００は、これらの流路形成基板用ウェハー１１０等から引張応力を受けた状態となっている。

次に、図４（ｂ）に示すようにリード電極９０を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９１を形成後、この金属層９１を圧電素子３００毎にパターニングすることでリード電極９０を形成する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、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る保護基板用ウェハー１３０を接着剤３５によって接合する。なお、この保護基板用ウェハー１３０には、圧電素子保持部３１、リザーバー部３２及び貫通孔３３が予め形成されている。

次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板用ウェハー１３０とは反対面側を加工して、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みとする。次いで、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の表面に、圧力発生室１２等のインク流路を形成する際のマスクとなる所定パターンの保護膜５２を形成する。すなわち、圧力発生室１２等のインク流路に対向する領域に開口部５２ａを有する保護膜５２を形成する。次に、図５（ｃ）に示すように、この保護膜５２をマスクとして流路形成基板用ウェハー１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）する。これにより、流路形成基板用ウェハー１１０には、インク流路を構成する圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５が形成される。

次に、特に図示しないが、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー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。

次に、図６（ａ）に示すように、常温よりも低い温度で、流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板用ウェハー１３０とは反対側の面にノズルプレート２０の第１の方向が圧電素子３００の基準方向に合うようにノズルプレート２０を接合する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハー１１０とノズルプレート２０とをエポキシ樹脂で接着している。なお、ここでいう常温とは、インクジェット式記録ヘッドが使用される環境の温度範囲の所定の温度をいい、本実施形態での常温は室温程度としてある。

前述したように、ノズルプレート２０は、第１熱膨張係数が第２熱膨張係数よりも小さく、かつ第１熱膨張係数は、流路形成基板用ウェハー１１０等の熱膨張係数よりも小さいので、常温よりも低い温度で流路形成基板用ウェハー１１０とノズルプレート２０とを接合すると、流路形成基板用ウェハー１１０は、基準方向にノズルプレート２０よりも大きく収縮した状態でノズルプレート２０と接合される。

そして、図６（ｂ）に示すように、ノズルプレート２０と流路形成基板用ウェハー１１０とが接合された状態で常温に戻して、保護基板用ウェハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、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インクジェット式記録ヘッドが製造される。

ここで、ノズルプレート２０と流路形成基板用ウェハー１１０とが接合された状態で常温に昇温すると双方とも膨張する。ノズルプレート２０は、第１線膨張係数が第２線膨張係数よりも小さいので、第２の方向により大きく膨張し、第１の方向には、ほとんど膨張しない。さらに、ノズルプレート２０の第１線膨張係数が流路形成基板用ウェハー１１０等の熱膨張係数よりも小さいため、流路形成基板用ウェハー１１０等が膨張する量は、ノズルプレート２０の膨張量よりも大きくなる。したがって、流路形成基板用ウェハー１１０等の基準方向への膨張はノズルプレート２０により制限され、流路形成基板用ウェハー１１０はノズルプレート２０から第１の方向の圧縮応力を受けることになるので、圧電素子３００が流路形成基板用ウェハー１１０等から受ける基準方向の引張応力を低減することができる。これにより、流路形成基板用ウェハー１１０等の基準方向の引張応力により圧電体層７０にクラックが生じ、圧電素子３００が破壊されることを抑止することができる。また、圧電素子３００が振動板を変位させた際に流路形成基板用ウェハー１１０等から受ける基準方向の引張応力も、ノズルプレート２０から受ける第１の方向の圧縮応力により低減されるため、当該引張応力により圧電素子３００にクラックが生じることを抑止し、耐久性及び信頼性を向上することができる。

また、このように形成されたインクジェット式記録ヘッドは、インクの着弾精度の低下を抑えることも可能となる。このことを図７を用いて説明する。図７（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドと記録シート（被噴射媒体）との関係を示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図７（ｄ）は比較例としてのインクジェット式記録ヘッドの断面図である。

図７（ａ）に示すように、インクジェット式記録ヘッドは、記録シートＳに対してノズル開口２１の並設方向に交差する方向（主走査方向）に移動しながらインクを吐出する。

一方、ノズルプレート２０の第２熱膨張係数と流路形成基板１０、弾性膜５０及び絶縁体膜５５（以下、流路形成基板１０等と記載する。）の熱膨張係数との差の絶対値は、ノズルプレート２０の第１熱膨張係数と流路形成基板１０等の熱膨張係数との差の絶対値よりも小さくなっている。

したがって、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、ノズルプレート２０と流路形成基板１０とに熱膨張係数差で反りが生じると、ノズルプレート２０は、第１の方向に反る一方、第２の方向への反りは第１の方向への反りよりも小さいか、ほとんど平坦となり、ノズルプレート２０は実質第１の方向にのみ反ることになる。

このため、図７（ａ）に示すように、ノズルプレート２０の反りは第１の方向に限定されることになるので、ノズル開口２１から吐出されたインク滴の着弾位置Ｘは本来着弾すべき着弾位置Ｙから主走査方向にズレた位置となる。しかしながら、主走査方向へのインクの着弾位置のズレは、インクジェット式記録ヘッドのインク滴の吐出タイミングを調整することで補正することができる。

仮に、図７（ｄ）に示すように、ノズルプレート２０の第２の方向への反りが大きいと、ノズル開口２１の並設方向への反りが大きいということであり、ノズル開口２１から吐出されたインク滴の着弾位置Ｘは本来着弾すべき着弾位置Ｙから主走査方向に直交する方向にズレた位置となる。このような着弾位置のズレは、インクジェット式記録ヘッドのインク滴の吐出タイミングの調整により補正することは難しい。

このように、ノズルプレート２０の第２熱膨張係数と流路形成基板１０等の熱膨張係数との差の絶対値を、ノズルプレート２０の第１熱膨張係数と流路形成基板１０等の熱膨張係数との差の絶対値よりも小さくすることで、ノズル開口２１が並設された第２の方向へのノズルプレート２０の反りを相対的に小さくすることができる。これにより、ノズル開口２１から吐出されるインクの着弾位置のズレを第１の方向に限定することができ、インクの吐出タイミングの調整により着弾位置を容易に補正することができる。

〈他の実施形態〉
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明はこのような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基板に流路形成基板１０を、第２基板にノズルプレート２０を例示したが、これに限らない。例えば２以上の基板からなる積層体を流路形成基板とする場合、圧電素子３００側の基板が第１基板となり、その他の基板が第２基板となる。この場合においても、圧電素子３００に掛かる第１基板の引張応力が第２基板から受ける圧縮応力により低減されるため、第１基板の引張応力により圧電素子３００が破壊されることを防止することができる。

また、実施形態１では、第１基板は、流路形成基板１０、弾性膜５０及び絶縁体膜５５から構成されていたが、このような場合に限定されない。例えば、流路形成基板１０に弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０を振動板とする場合、この振動板としての下電極膜６０と流路形成基板１０とが第１基板となる。この場合でも、圧電体層７０に掛かる当該第１基板からの引張応力がノズルプレート２０から受ける圧縮応力で低減されるので、圧電体層７０にクラックが生じることが抑止され、圧電素子３００の破壊が抑止される。

また、実施形態１では、基準方向の幅が直交方向の幅よりも長い圧電素子として、平面視において略矩形状のものを例示したが、このような形状に限らない。例えば、平面視において基準方向に長軸、直交方向に短軸を有する楕円形状の圧電素子であってもよい。

さらに、上述のように製造された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８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８に示すように、インクジェット式記録装置におけ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、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ー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。

また上述の実施形態では、インクジェット式記録ヘッドがキャリッジに搭載されて主走査方向に移動するタイプのインクジェット式記録装置を例示したが、本発明は、他のタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。例えば、固定された複数のインクジェット式記録ヘッドを有し、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置にも本発明を適用することができる。

なお上述した実施形態では、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例示したが、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の製造方法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。

１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ インク供給路、 １４ 連通路、 １５ 連通部、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ 圧電素子保持部、 ３２ リザーバー部、 ３３ 貫通孔、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 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、 １１０ 流路形成基板用ウェハー、 １３０ 保護基板用ウェハー、 ３００ 圧電素子

Claims (5)

1. 第１基板上に基準方向の幅が当該基準方向と直交する直交方向の幅よりも長い圧電素子を形成する第１の工程と、
   前記第１基板の前記圧電素子とは反対面に常温よりも低い温度で第２基板を接合する第２の工程とを具備し、
   前記第２の工程では、前記第２基板として、前記第１基板との接合面で第１の方向における第１熱膨張係数が該第１の方向に直交する第２の方向における第２熱膨張係数よりも小さく、且つ、当該第１熱膨張係数が前記第１基板の熱膨張係数よりも小さいものを用いて、前記第２基板の前記第１の方向を前記基準方向に合わせて接合する
   ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
2. 請求項１に記載する液体噴射ヘッドの製造方法において、
   前記第１の工程では、前記第１基板に、前記圧電素子を前記直交方向に複数並設すると共にさらに前記第１基板に前記圧電素子に対応して複数の圧力発生室を前記直交方向に並設する工程を有し、
   前記第２の工程では、前記第２基板として、前記第２の方向に複数のノズル開口が形成されたノズルプレートであって該ノズルプレートの前記第２熱膨張係数と前記流路形成基板の熱膨張係数との差の絶対値が前記第１熱膨張係数と前記流路形成基板の熱膨張係数との差の絶対値よりも小さいものを用いる
   ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドの製造方法において、
   前記第２の工程では、炭素繊維複合材料からなる前記第２基板を用いる
   ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。

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