JP2015193218A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度検出部の抵抗値及び抵抗温度係数ばらつきが大きくなって、検出精度が低くなる。
【解決手段】液滴を吐出するノズル４が通じる個別液室６を形成する流路板２と、個別液室２の一部の壁面を形成する振動板部材３と、振動板部材３に設けられた下部電極１３、圧電体層１２及び上部電極１４で構成される圧電素子１１とを備え、振動板部材３上に温度を測定する温度検出部８０が配置され、温度検出部８０は振動板部材３上に形成された電極層８１で構成され、電極層８１上には圧電素子１１を構成する圧電体層１２と同じ圧電体層８２が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。

液体吐出ヘッドとしては、圧電素子の下部電極を形成する電極形成層でヘッドの温度を検出する温度検出部（測温抵抗体とも称される。）を形成したものが知られている（特許文献１、特許文献２）。

特開２０１３−１８２７９公報 特開２００５‐２３８８４６号公報

しかしながら、上述したように下部電極となる電極形成層をエッチングでパターニングして温度検出部を形成するとき、電極形成層のオーバーエッチングによる膜減り（厚みの減少）、幅の加工精度の低下が生じる。

そのため、温度検出部の抵抗値及び抵抗温度係数ばらつきが大きくなって、検出精度が低くなるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高精度にヘッド温度を検出できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルが通じる個別液室を形成する流路板と、
前記個別液室の一部の壁面を形成する振動板部材と、
前記振動板部材に設けられた下部電極、圧電体及び上部電極で構成される圧電素子と、を備え、
前記振動板部材上に温度を検出する温度検出手段が配置され、
前記温度検出手段は前記振動板部材上に形成された電極層で構成され、
前記温度検出手段を構成する電極層上には圧電体層が形成されている
構成とした。

本発明によれば、高精度にヘッド温度を検出できる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。 同ヘッドにおけるアクチュエータ基板の平面説明図である。 同ヘッドにおける温度検出部付近の要部断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例の説明に供する説明図である。 ヘッド駆動制御に係る部分のブロック説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態におけるアクチュエータ基板の平面説明図である。 図７のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の平面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向に沿う要部断面説明図、図３は同ヘッドのアクチュエータ基板の平面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２と、振動板部材３と、圧力発生手段である圧電素子１１と、開口部形成部材である保持基板５１と、共通液室部材を兼ねるフレーム部材（不図示）とを備えている。

なお、本実施形態では、流路板２、振動板部材３及び圧電素子１１で構成される部分を「アクチュエータ基板２０」とする。ただし、アクチュエータ基板２０として独立の部材が形成された後にノズル板１や保持基板５１、フレーム部材と接合されることまで意味するものではない。

ノズル板１には、液滴を吐出する複数のノズル４が形成されている。ここでは、ノズル４を配列したノズル列を４列配置した構成としている。

流路板２は、ノズル板１及び振動板部材３とともに、ノズル４が通じる個別液室６、個別液室６に通じる流体抵抗部７、流体抵抗部７が通じる液導入部（通路）８を形成している。液滴を吐出するノズル４に通じる個別液室６、流体抵抗部７及び液導入部８を併せて個別流路５とする。

個別流路５の液導入部８は、振動板部材３に形成された供給口９を通じて、保持基板５１の開口部１１０Ａからフレーム部材で形成される共通液室に通じている。また、供給口９は複数のフィルタ孔を有するフィルタ部としているが、単なる開口でもよい。

振動板部材３は、個別液室６の壁面の一部をなす変形可能な振動板（振動領域）３０を形成している。そして、この振動板部材３の振動板３０の個別液室６と反対側の面には、振動板３０と一体的に圧電素子１１が設けられ、振動板３０と圧電素子１１によって圧電アクチュエータ構成している。

圧電素子１１は、振動板３０側から下部電極１３、圧電層（圧電体層）１２及び上部電極１４を順次積層形成して構成している。この圧電素子１１上には層間絶縁膜２１が形成されている。

圧電素子１１の下部電極１３は共通配線１５を介して引き出されて接続パッド２３に接続されている。上部電極１４は個別配線１６を介して引き出されて駆動ＩＣ（ドライバＩＣ）５０９に接続される。

ドライバＩＣは、圧電素子列の列間の領域を覆うようにフリップチップボンディングやワイヤボンディングなどの工法によりアクチュエータ基板２０上に実装されている。

そして、アクチュエータ基板２０上には、パッシベーション層２２を介して圧電素子１１を収容する凹部（振動室）５０及び配線用空間５２を形成する保持基板５１を設けている。

保持基板５１は、接着剤によってアクチュエータ基板２０の振動板部材３側に接合されている。

このように構成したこの液体吐出ヘッドにおいては、ドライバＩＣから圧電素子１１の上部電極１４と下部電極１３の間に電圧を与えることで、圧電体層１２が電極積層方向、すなわち電界方向に伸張し、振動板３０と平行な方向に収縮する。

このとき、下部電極１３側は振動板３０で拘束されているため、振動板３０の下部電極１３側に引っ張り応力が発生し、振動板３０が個別液室６側に撓み、内部の液体を加圧することで、ノズル４から液滴が吐出される。

次に、各部の具体例について説明する。

ノズル板１は、液滴を吐出する複数のノズル４を有している。ノズル板１の材料は必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができる。例えば、ＳＵＳ、ニッケル等の金属または合金やシリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料を挙げることができる。ノズル４の加工方法は、材料の特性と要求される精度・加工性から任意のものを選ぶことができ、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザ加工法等、フォトリソグラフィ法等を挙げることできる。ノズル４の開口径、配列数、配列密度は、ヘッドに要求される仕様に合わせて最適な組み合わせを設定することができる。

流路板２の材料は加工性・物性から任意のものを用いることができるが、３００ｄｐｉ（約８５μｍピッチ）以上ではフォトリソグラフィ法を用いることができるシリコン基板を用いることが好ましい。個別液室６などの加工は、任意の加工方法によることができるが、フォトリソグラフィ法を用いる場合は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法のいずれかを用いることができる。いずれの手法でも振動板部材３の個別液室６側を二酸化シリコン膜等とすることで、エッチストップ層とできるため、液室高さを高精度に制御することができる。

個別液室６は液体に圧力が加えられ、ノズル４から液滴を吐出させる機能を有する。個別液室６の壁面を形成する振動板部材３上には、下部電極１３、圧電体層１２、上部電極１４が積層された圧電素子１１が形成される。

振動板部材３の材料は任意のものを用いることができるが、シリコンや窒化物、酸化物、炭化物等の剛性の高い材料とすることが好ましい。また、これらの材料の積層構造としても良い。積層膜とする場合は、それぞれの材料の内部応力を考慮し、残留応力が少ない構成とすることが好ましい。例えばＳｉ_３Ｎ_４とＳｉＯ_２の積層の場合は、引っ張り応力となるＳｉ_３Ｎ_４と圧縮応力となるＳｉＯ_２を交互に積層し、応力緩和する構成が例として挙げられる。

振動板部材３の厚さは、所望の特性に応じて選択できるが、概ね０．５μｍ〜１０μｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは１．０〜５．０μｍの範囲である。振動板部材３が薄すぎる場合はクラック等により振動板３０が破損しやすくなり、厚すぎる場合は変位量が小さくなり吐出効率が低下する。また、薄すぎる場合は、振動板３０の固有振動数が低下し、駆動周波数が高められない不都合がある。

下部電極１３、上部電極１４は導電性のある任意の材料を用いることができる。例としては、金属、合金、導電性化合物が挙げられる。これらの材料の単層膜でも積層膜でも良い。また、圧電体層１２と反応しない材料、また圧電体層１２に拡散しない材料を選定する必要があるため、安定性の高い材料を選定する必要がある。また、必要に応じて圧電体層１２、振動板部材３との密着性を考慮し、密着層を形成しても良い。電極材料の例としては、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｉｒ酸化物、Ｐｄ、Ｐｄ酸化物等が安定性の高い材料として挙げられる。また、振動板部材３との密着層としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ等を挙げることができる。

圧電体層１２の材料は圧電性を示す強誘電体材料を用いることができる。例としては、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムが一般的に用いられる。圧電体の成膜方法は任意の手法を用いることができ、例としては、スパッタリング法、ゾルゲル法が挙げられ、成膜温度の低さからゾルゲル法が好ましい。上部電極１４、圧電体層１２は個別液室６ごとにパターニングする必要がある。パターニングは通常のフォトリソグラフィ法を用いることができる。また、圧電体層１２の成膜をゾルゲル法にて行う場合は、スピンコーティング法や印刷法を用いることもできる。

圧電体層１２と電極１３、１４から構成される圧電素子１１は個別液室６に対応して形成される必要がある。個別液室６を区画する隔壁上に形成した場合、振動板３０の変形を阻害してしまうため、吐出効率の低下や応力集中による圧電素子１１の破損等の原因となる。

流路板２には、前述したように個別液室６に通じる流体抵抗部７が形成される。流体抵抗部は、図示しない共通液室から個別液室６に液体を供給する機能を有すると同時に、圧電素子１１を駆動することにより個別液室６に発生する圧力によって液体が逆流することを防止する機能を有する。そのため、個別液室６の液体流動方向の断面積を小さくし、流体抵抗を高くする必要がある。

流路板２にシリコン基板を用い、個別液室６と流体抵抗部とをフォトリソグラフィ法（これとエッチング）を用いて形成する場合、個別液室６と同一の条件で加工できるメリットがある。流体抵抗部の高さを個別液室６より低くすることで、流体抵抗を高めるためには、個別液室６のオーバーエッチング量を時間管理で制御する必要があるため、エッチングレートのばらつきにより、流体抵抗を均一にすることができない。その結果、吐出均一性が悪化することになる。

流体抵抗部は、振動板部材３の開口を通じて図示しない共通液室に通じている。

また、個別液室６は隔壁６１により区画されており、それぞれに対応する圧電素子１１が形成される。個別液室６の高さは、ヘッド特性から任意に設定できるが、２０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。また、個別液室６間の隔壁６１は配列密度に合わせて任意に設定することが可能であるが、隔壁幅は１０〜３０μｍとすることが好ましい。また、隔壁６１の幅が狭い場合は、隣接する個別液室６の圧電素子１１を駆動した場合に、隣接液室間の相互干渉が発生し、吐出ばらつきが大きくなる。隔壁６１の幅を狭くする場合は、個別液室６の高さを低くすることで対応する。

駆動ＩＣ５０９から配列された圧電素子１１に駆動信号を与えるために、上部電極１４から個別配線１６を引き出し、下部電極１３から共通配線１５を引き出している。上部電極１４からメタル層の一部である個別配線１６を介して駆動ＩＣ５０９に接続され、駆動ＩＣ５０９から引き出し配線１８を介して接続パッド２４まで引き出される。下部電極１３は、共通配線１５を介して接続パッド２３まで引き出される。

個別配線１６と共通配線１５は同一材料・同一工程で形成することが好ましい。配線材料としては、抵抗値の低い金属・合金・導電性材料を用いることができる。

また、個別配線１６と共通配線１５には、上部電極１４、下部電極１５とコンタクト抵抗の低い材料を用いることが必要である。例としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｒなどを挙げることができ、コンタクト抵抗を低減するために、これらの材料の積層構造としても良い。コンタクト抵抗を下げる材料としては、任意の導電性化合物を用いても良い。例としては、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、ＺｎＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＳｎＯ等の酸化物、窒化物およびその複合化合物が挙げられる。

個別配線１６と共通配線１５の膜厚は任意に設定できるが、３μｍ以下とすることが好ましい。また、成膜には真空成膜法等の膜厚均一性が高い成膜方法を採用することが好ましい。

個別配線１６と共通配線１５は、保持基板５１との接合隔壁にもなるため、高さ均一性を確保できる膜厚・成膜方法を取る必要がある。すなわち、供給口９の周囲を囲むようにメタル層を配置した。供給口９付近は、保持基板５１と流路板２の開口部同士が接合されるため、シール性が要求される。そこで、流路板２側の高さ均一性を高めるために供給口９の周囲にメタル層を形成し、信頼性を高めている。

保持基板５１は、流路板２が２０〜１００μｍ厚と薄いため、流路板２の剛性を確保するためのものであり、ノズル板１と対向する側に接合する。保持基板５１の材料は任意の材料を用いることができるが、流路板２の反りを防止するために、熱膨張係数の近い材料を選定することが好ましい。例えば、ガラス、シリコンやＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミクス材料とすることが好ましい。

保持基板５１には、共通液室の一部を形成する開口部を有し、個別液室６に対向する領域に凹部（振動室）５０を形成して、圧電素子１１を駆動し振動板３０が変位できる空間を確保している。この凹部５０は個別液室６ごとに区画し、個別液室６の隔壁６１上で接合されることが好ましい。これにより、板厚の薄い流路板２の剛性を高めることができ、圧電素子１１を駆動したときの隣接液室間の相互干渉を低減することができる。そのためには、保持基板５１は、樹脂などの低剛性材料ではなく、シリコンなどの高剛性材料が好ましい。また、保持基板５１の凹部５０は個別液室６ごとに区画されるため、高密度化のためには高度な加工精度が要求され、３００ｄｐｉヘッドにおいては凹部５０の隔壁幅を５〜２０μｍとすることが好ましい。

次に、この液体吐出ヘッドにおける本発明に係る温度検出部について図４も参照して説明する。図４は同ヘッドの温度検出部付近の要部断面説明図である。図４は見易くするために一部断面ハッチングを省略する。

温度検出手段である温度検出部８０は、振動板部材３上に配置され、振動板部材３上に形成された測温抵抗体となる電極層８１で構成されている。

そして、測温抵抗体となる電極層８１上には圧電体層８２が形成されている。また、測温抵抗体となる電極層８１には配線引出し部８１Ａが一体に形成されている。この配線引出し部８１Ａ上には圧電体層８２が形成されずに電極配線８３が直接接続されている。

ここで、電極層８１は圧電素子１１の下部電極１３を形成している層で形成し、圧電体層８２は圧電素子１１の圧電体層１２を形成している圧電材料層で形成している。

これにより、温度検出手段を構成する測温抵抗体専用の材料やプロセスを追加する必要がない。また、温度検出手段を構成する測温抵抗体専用の領域も必要ないため、ヘッドが大型化することを防ぐことができる。

電極層８１は、下部電極１３と同様に電極配線８３が引き出され、接続パッド２５に接続されている。

なお、温度検出部８０は、振動板部材３の中央部に１つに配置した例で説明しているが、これに限るものではない。振動板部材３の中央部以外に配置することもできる。また、複数個配置することもでき、これによりヘッド温度をより高精度に検出できる。

温度検出部８０で温度を検出するには、電極層８１に外部回路から定電流を与えたときの電圧値によって温度を推定することができる。電極層８１としてはＰｔが最も好ましい。Ｐｔ測温抵抗体は、国際温度目盛の標準温度計に採用されているなど、測温抵抗体としては精度がもっとも高く、線形成が高い、耐腐食性や経時安定性に優れるなど、温度センサとして最適である。

このように、温度センサ（測温抵抗体）として機能する電極層８１上に圧電体層８２が形成されていることで、圧電素子１１を形成する工程で温度検出部８０を形成するとき、圧電体層８２が電極層８１をパターニングするときの耐エッチング層となる。

これにより、後述するように、オーバーエッチングによる膜減りがなく、高い加工幅精度が得られる。

測温抵抗体の抵抗は、公知のように、比抵抗とパターン長に比例し、断面の幅と高さに反比例する。そこで、上記のように圧電体層（セラミクス層）８２を耐エッチング層として電極層８１をエッチングで形成することによって、幅と高さを高精度に形成でき、抵抗のばらつきも小さくなる。抵抗のばらつきが小さいことで、検出される温度のばらつきも小さくなり、高精度の温度検出による高精度な吐出制御が可能になる。

また、温度検出部８０に対向する保持基板５１の領域に凹部５３を形成し、ヘッドの組み立て工程において振動板部材３に保持基板５１を接合するときに、保持基板５１が温度検出部８０の圧電体層８２に干渉しないようにしている。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例について図５を参照して説明する。

まず、図５（ａ）に示す流路板２となるφ６インチ、厚さ６００μｍのシリコンウェハ３０２を準備する。そして、図５（ｂ）に示すように、ＳｉＯ_２膜を厚み０．６μｍ、Ｓｉ膜を厚み１．５μｍ、ＳｉＯ_２膜を厚み０．４μｍで積層することで３層構成の振動板部材３０３を形成する。さらに、振動板部材３０３上に、下部電極１３及び電極層８１となる電極形成層３１３として、Ｔｉ膜を厚み２０ｎｍ、Ｐｔ膜を厚み２００ｎｍで、スパッタリング法で成膜する。

そして、図５（ｃ）に示すように、電極形成層３１３上に、圧電体層１２及び圧電体層（セラミクス層）８２となるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を有機金属溶液に用いたゾルゲル法で厚さ２μｍを成膜し、７００℃で焼成して、ＰＺＴの圧電体膜３１２を形成する。

次いで、図５（ｄ）に示すように、圧電体膜３１２上に、上部電極１４となる電極形成層３１４として、Ｐｔ膜を厚み２００ｎｍでスパッタリング法によって成膜する。

その後、図５（ｅ）に示すように、電極形成層３１４をドライエッチング法でパターニングして上部電極１４を形成する。このとき、温度検出部８０の部分では電極形成層３１４は除去する。

次いで、図５（ｆ）に示すように、圧電体膜３１２をドライエッチング法でパターニングし、圧電体層１２及び圧電体層８２を形成する。

さらに、図５（ｇ）に示すように、電極形成層３１３をドライエッチング法でパターニングして、下部電極１３と電極層８１とを形成する。このとき、下部電極１３の耐エッチング層はレジストとし、電極層８１の耐エッチング層は圧電体層８２とする。

すなわち、振動板部材３上に下部電極１３とする層（電極形成層３１３）を形成するステップと、下部電極１３を形成する層（電極形成層３１３）上に圧電体層１２とする層（圧電体膜３１２）を形成するステップと、圧電体層１２とする層（圧電体膜３１２）を加工して、圧電体層１２及び圧電体層８２を形成するステップと、圧電体層８２を耐エッチング層として、下部電極１３とする層（電極形成層３１３）をエッチングして、電極層８１を形成するステップとを行う。

ここで、圧電体層１２を形成するときの加工精度は、滴吐出特性への寄与が大きいことから非常に高精度にしている。一方、下部電極１３を形成するときの加工精度は滴吐出特性に対する寄与が小さいことから、コストを考慮して高度な加工精度は求めていない。

そのため、圧電素子１１の下部電極１３の耐エッチング層であるレジストの加工精度は低い。しかしながら、温度検出部８０を構成する電極層８１を形成するときに耐エッチング層となる圧電体層（セラミクス層）８２の加工精度が非常に高精度であることから、測温抵抗体となる電極層８１の加工精度も高精度のものとなる。

これにより、測温抵抗体となる電極層８１の抵抗値及び温度係数のばらつきが少なく、高精度の温度検出を行うことができる。

これに対し、測温抵抗体となる電極層８１を加工するときの耐エッチング層としてレジストを用いた場合、レジストが除去されて電極形成層３１３が膜べりすることがある。そのため、レジストを耐エッチング層として電極層８１を加工した場合、加工精度が低く、膜べりすることもあり、抵抗及び抵抗の温度係数もばらついてしまい、検出精度が低下するという不都合がある。

この点について補足する。耐エッチング膜としてレジストを用いた場合、図５（ｆ）のステップにおいて、電極形成層３１３をエッチングすると、レジスト自体もエッチングされることにより、レジストで覆われた電極形成層３１３もエッチングされてしまい、オーバーエッチングによる膜べりが発生する。そのため、測温抵抗体となる電極層８１の形状にばらつきが生じることで測定精度が低下することになる。

これに対し、本実施形態のように、耐エッチング膜として圧電体層（膜）を用いた場合、図５（ｆ）のステップにおいて、圧電体層自体はエッチングされないので、圧電体層で覆われた電極形成層３１３もエッチングされない。これにより、測温抵抗体となる電極層８１を所定の形状に高精度に加工することができ、高精度の測定を行うことができる。

また、電極層８１を測温抵抗体に加工した後に圧電体層８２を除去しないことで、高精度に加工した測温抵抗体の形状を保持することができる。すなわち、測温抵抗体への加工後に圧電体層８２を除去するためにエッチングを行うと、加工後の測温抵抗体までエッチングされて形状が変化するおそればあることから、圧電体層８２をそのままにすることで、測温抵抗体となる電極層８１の形状を高精度に維持することができる。

なお、ここでは、圧電素子１１の配列ピッチは８５μｍとし、圧電体層１２の幅は４０μｍとした。圧電素子１１の長手方向の長さは１０００μｍとした。圧電素子１１の配列数は３００個とした。測温抵抗体となる電極層８１の幅は５０μｍで形成した。

次に、図５の工程後の工程について説明する。

圧電素子１１の形成後、プラズマＣＶＤ法によって、層間絶縁膜２１を成膜し、上部電極１４上に個別配線コンタクトホール、共通配線コンタクトホールを層間絶縁膜２１に形成する。そして、Ｔｉ膜を厚み５０ｎｍで、Ａｌ膜を厚み２μmで、順次積層し、ドライエッチングすることで、メタル層を形成し、個別配線１６及び共通配線１５と供給口９周りのメタル層を形成する。共通配線１５の幅は３００μｍとした。

このとき、測温抵抗体となる電極層８１上にも同様にコンタクトホールを形成し、上記と同様に配線を引き出した。

その後、供給口９部分の振動板部材３をドライエッチングで除去して単なる開口からなる供給口９を形成し、流路板２に供給口９に対応する液導入部を形成する。

一方、保持基板５１をφ６インチのシリコンウェハを用いて製作した。

まず、ウェハを厚さ４００μｍに研磨し、流路板２側に酸化膜などを形成する。その後、その酸化膜を保持基板５１の凹部５０及び保持基板５１の開口部が開口するようにフォトリソパターニングする。そして、さらにその上にレジストを形成し、保持基板５１の開口部だけが開口するようにレジストをフォトリソパターニングする。

そして、ＩＣＰエッチングで流路板２側から開口部を貫通形成する。その後、流路板２側のレジストのみを除去し、はじめにパターニングした酸化膜パターンをマスクとして、流路板２側をＩＣＰエッチングでハーフエッチングする。最後に酸化膜を除去すると、流路板２側の凹部５０と貫通開口部を形成することができる。

作製した保持基板５１の接合面にエポキシ系接着剤をフレキソ印刷機で膜厚２μｍで塗布して接合し、接着剤を硬化することで、保持基板５１を流路板２に接合した。流路板２のうち、測温抵抗体となる電極層８１と供給口９周りのメタル層が保持基板５１と主に接合される。上述のように層厚を同等にしているので、問題なく接合ができる。

その後、振動板部材３に駆動ＩＣ５０９をフリップチップボンディングによって実装した。

その後、６００μｍの流路板２を８０μｍまで研磨した後に、個別液室６及び流体抵抗部をＩＣＰドライエッチング法で形成した。

個別液室６の幅は６０μｍとし、流体抵抗部の幅は３０μｍ、長さは３００μｍとした。流体抵抗部及び個別液室６のエッチングは、振動板部材３に到達するまで行い、同一の高さとした。また、供給口部の振動板部材３は、事前にエッチングしたため、貫通口を形成することができる。

次いで、ウエハをダイシングによりチップに切り出した後に、保持基板５１と同様の手法でノズル板１と流路板２を接合した。ノズル板１は、厚さ３０μｍのＳＵＳ材にプレス加工でφ２０μｍのノズル４を８５μｍピッチで形成したものを用いた。

そしえ、保持基板５１上に、図示しないＳＵＳ製の共通液室部材（フレーム部材）を接合した。

このようにして得られた液体吐出ヘッドの接続パッド２３〜２５にワイヤボンディング接合にて、ＦＰＣ７０を接合し、図６に示す外部回路５００と接続した。

外部回路５００は、画像形成装置全体の制御を司る制御部等を含み、温度検出部８０（測温抵抗体である電極層８１）で検出したヘッド温度に応じて圧電素子１１を駆動する駆動波形を選択し、駆動ＩＣ５０９を介して圧電素子１１を駆動する制御を行う。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの他の実施形態について図７ないし図９を参照して説明する。図７は同実施形態におけるアクチュエータ基板の平面説明図、図８は図７のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図９は図７のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。

本実施形態における温度検出部８００は、次の層構成としている。すなわち、振動板部材３側（アクチュエータ基板２０側）から順に、酸化チタン膜（密着膜）、白金膜８０２、導電性酸化物（ＳＲＯ）、圧電膜（圧電体層）８０４、酸化アルミ膜８０５、絶縁膜としてのＳｉＯ_２膜８０６、ＳｉＮ膜８０７を積層している。

ここで、白金層８０２が測温抵抗体として機能する膜（層）である。酸化アルミ膜８０５は水分から圧電素子を保護する保護膜として機能する。

温度検出部８００は、平面視形状において、測温抵抗体（白金膜８０２）及び圧電膜８０４は複数回（３回以上とする）の折り返し箇所を有する蛇腹形状のライン状に形成されている。

また、測温抵抗体として機能する白金膜８０２及び圧電膜８０４は、絶縁膜としてのＳｉＯ_２膜８０６、ＳｉＮ膜８０７で囲まれている。

そして、圧電膜８０４は、ライン状の白金膜８０２の両端箇所には形成されず、この箇所で白金膜８０２と配線８３が接続されている。

ここで、白金膜８０２と配線８３との接続部は、白金膜８０２上の酸化アルミ膜８０５、絶縁膜（ＳｉＯ_２膜８０６）にスルーホールが形成されて、スルーホールを介して白金膜８０２と配線８３が導通されている。

そして、本実施形態では、保持基板５１には温度検出部８００に対応する凹部（前記第１実施形態の凹部５３）は形成されていない。

すなわち、本実施形態では、温度検出部８００の付近には配線８３を形成するアルミ配線層（Ａｌ）８１３が設けられ、配線層８１３の頭面の高さ位置が圧電膜８０４の頭面よりも高い位置にあり、保持基板５１は配線層を介してアクチュエータ基板２０に接合されている。これにより、保持基板５１と温度測定部８００とは高さ方向で干渉しない構成としている。

また、本実施形態では、温度検出部８００の測温抵抗体（白金層８０２）に対する結線方式を３線式として、３本の配線８３を用いて配線自体の抵抗値が測定結果に影響を与えない構成としている。配線８３の材料としては上述したようにアルミ（Ａｌ）を使用している。

なお、配線８３と接続パッド２５は同じアルミ配線層８１３によって形成され、接続パッド２５は配線８３の幅よりも広く形成したものである。接続パッド以外の配線層８１３は絶縁膜（ＳｉＮ膜８０７）で被覆されている。また、接続パッド２５はワイヤボンディングにより配線部材（ＦＰＣ側）の端子と電気的に接続される。

次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図１０を参照して説明する。図１０は同画像形成装置の平面説明図である。

この画像形成装置は、シリアル型インクジェット記録装置であり、図示しない左右の側板に横架した主ガイド部材４０１及び図示しない従ガイド部材でキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して主走査方向（キャリッジ移動方向）に往復移動する。

このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド４０４を搭載している。記録ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する４列のノズル列４０４ｎを有している。また、記録ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列４０４ｎを主走査方向と直交する副走査方向に配置し、滴吐出方向を下方に向けて装着している。

一方、用紙４１０を搬送するために、用紙を静電吸着して記録ヘッド４０４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト４１２を備えている。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３とテンションローラ４１４との間に掛け渡されている。

そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。この搬送ベルト４１２は、周回移動しながら図示しない帯電ローラによって帯電（電荷付与）される。

さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に記録ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置され、他方側には搬送ベルト４１２の側方に記録ヘッド４０４から空吐出を行う空吐出受け４２１がそれぞれ配置されている。

維持回復機構４２０は、例えば記録ヘッド４０４のノズル面（ノズル４が形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２０ａ、ノズル面を払拭するワイパ部材４２０ｂなどで構成されている。

また、キャリッジ４０３の主走査方向に沿って両側板間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール４２３を張装し、キャリッジ４０３にはエンコーダスケール４２３のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ４２４を設けている。これらのエンコーダスケール４２３とエンコーダセンサ４２４によってキャリッジ４０３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）を構成している。

また、搬送ローラ４１３の軸にはコードホイール４２５を取り付け、このコードホイール４２５に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ４２６を設けている。これらのコードホイール４２５とエンコーダセンサ４２６によって搬送ベルト４１２の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）を構成している。

このように構成したこの画像形成装置においては、図示しない給紙トレイから用紙４１０が帯電された搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０にインク滴を吐出して１行分を記録する。そして、用紙４１０を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙４１０の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４１０を図示しない排紙トレイに排紙する。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板部材
４ ノズル
６ 個別液室
１１ 圧電素子
８０ 温度検出部
８１ 電極層
８２ セラミクス層
４０３ キャリッジ
４０４ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
８００ 温度検出部

Claims (6)

1. 液滴を吐出するノズルが通じる個別液室を形成する流路板と、
   前記個別液室の一部の壁面を形成する振動板部材と、
   前記振動板部材に設けられた下部電極、圧電体及び上部電極で構成される圧電素子と、を備え、
   前記振動板部材上に温度を検出する温度検出手段が配置され、
   前記温度検出手段は前記振動板部材上に形成された電極層で構成され、
   前記温度検出手段を構成する電極層上には圧電体層が形成されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記圧電体層が前記圧電体を形成する層と同じ層であり、
   前記電極層が前記下部電極を形成する層と同じ層であって、
   前記電極層は前記圧電体層を耐エッチング層として形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記温度検出手段を構成する電極層には、前記圧電体層の端面から延伸された配線引出し部が一体に形成され、
   前記配線引出し部には電極配線が接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記圧電体層上には絶縁膜が形成され、
   前記絶縁膜は、前記配線引出し部と前記電極配線との接続部を除く、前記配線引出し部の表面も被覆している
   ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 請求項２に記載の液体吐出ヘッドを製造する方法であって、
   前記振動板部材上に前記下部電極とする層を形成するステップと、
   前記下部電極を形成する層上に前記圧電体とする層を形成するステップと、
   前記圧電体とする層を加工して、前記圧電体及び前記圧電体層を形成するステップと、
   前記圧電体層を耐エッチング層として、前記下部電極とする層をエッチングして、前記電極層を形成するステップと、を行う
   こと特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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