(57)【要約】【課題】吐出特性を均一化するとともに、歩留まりの向上が可能なインクジェットヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】圧力室３４に対応して、振動板１２の上に下部電極１６、圧電体膜１８、上部電極２０から成る圧電素子２２を形成する。圧電素子２２の静電容量を測定し、測定値が基準値以上の場合には、振動板１２にレーザ加工により振動板１２の厚みを小さくする低剛性化処理が施される。振動板１２を低剛性化することで圧電素子２２が動作したときの振動板１２の変位量が大きくなり、圧電素子２２の静電容量のバラつきに起因する変位量のバラつきが補償され、インクジェットヘッドの吐出特性が均一化される。振動板１２に代わり圧電素子２２の耐湿保護膜２４にレーザ加工を施して低剛性化しても同様の効果をえることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路基板の第１の面に弾性膜を成膜する工程と、
前記弾性膜の前記流路基板と反対側面に下部電極及び圧電体膜、上部電極を含む圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、
前記圧電体層を所定の形状にパターンニングして、圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、
前記圧電素子が形成される位置に対応して、前記流路基板の前記第１の面と反対側の第２の面に圧力室を形成する圧力室形成工程と、
前記圧電素子の静電容量を測定する静電容量測定工程と、
前記静電容量測定工程により得られた静電容量の測定値が所定の基準以上の場合には、前記圧電素子及び前記弾性膜を含む圧電アクチュエータに対してレーザ加工による低剛性化処理を施す加工処理工程と、
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記加工処理工程は、前記弾性膜に対してレーザ加工による低剛性化処理を施すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記弾性膜はシリコン酸化膜を含み、
前記レーザ加工は、ＵＶ固体レーザによるアブレーション加工を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記圧力室の内部に耐液保護膜を形成する耐液保護膜形成工程を含み、
前記加工処理工程は、前記静電容量測定工程による測定値に基づいて、前記耐液保護膜が前記弾性膜を被覆する部分にレーザ加工を施すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記耐液保護膜は、樹脂膜と前記樹脂膜を被覆する金属膜を含む構造を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記圧電素子に耐湿保護膜を形成する耐湿保護膜形成工程を含み、
前記加工処理工程は、静電容量測定工程による測定値に基づいて前記耐湿保護膜にレーザ加工を施すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記耐湿保護膜は、樹脂膜と前記樹脂膜を被覆する金属膜を含む構造を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項５又は７に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記レーザ加工は、前記金属膜に対するＵＶレーザあるいはフェムト秒レーザによるアブレーション加工を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記圧電体層形成工程は、複数の圧電素子を形成し、
前記圧力室形成工程は、前記複数の圧電素子に対応する複数の圧力室を形成し、
前記加工処理工程は、前記静電容量測定工程により得られた静電容量の測定値が所定の基準未満の圧電素子を含む圧電アクチュエータに対してレーザ加工による低剛性化処理を施すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】
流路基板の第１の面に下部電極及び圧電体膜、上部電極を含む圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、
前記圧電体層を所定の形状にパターンニングして、圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、
前記圧電素子が形成される位置に対応して、前記流路基板の前記第１の面と反対側の第２の面に圧力室を形成するとともに、前記圧電素子と前記圧力室の間に所定の厚みを有する弾性膜を形成する圧力室形成工程と、
前記圧電素子の静電容量を測定する静電容量測定工程と、
前記静電容量測定工程により得られた静電容量の測定値が所定の基準以上の場合には、前記圧電素子及び前記弾性膜を含む圧電アクチュエータに対して表面改質処理による低剛性化処理を施し、前記測定値が所定の基準未満の場合には、前記圧電アクチュエータに対して表面改質処理による高剛性化処理を施す加工処理工程と、
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記表面改質処理は、レーザによる酸化反応を利用した処理を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記弾性膜はシリコンを含み、
前記加工処理工程は、前記測定値が所定の基準以上の場合には、前記弾性膜に対して表面改質による低剛性化処理を施すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記圧力室の内部に耐液保護膜を形成する耐液保護膜形成工程を含み、
前記加工処理工程は、前記測定値が所定の基準以上の場合には、前記耐液保護膜に対して表面改質による低剛性化処理を施すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記耐液保護膜は、樹脂膜と前記樹脂膜を被覆する金属膜を含む構造を有し、
前記金属膜は、タンタル、クロム、ニッケルのいずれかを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１５】
請求項１０又は１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記圧電素子に耐湿保護膜を形成する耐湿保護膜形成工程を含み、
前記加工処理工程は、前記測定値が所定の基準未満の場合には、前記耐湿保護膜に対して高剛性化処理を施すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記耐湿保護膜は、樹脂膜と前記樹脂膜を被覆する金属膜を含む構造を有し、
前記金属膜は、アルミニウムあるいはチタンのいずれかを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記圧電体層形成工程は、複数の圧電素子を形成し、
前記圧力室形成工程は、前記複数の圧電素子に対応する複数の圧力室を形成し、
前記加工処理工程は、前記静電容量測定工程により得られた静電容量の測定値が所定の基準未満の圧電素子を含む圧電アクチュエータに対して表面改質による低剛性化処理を施し、前記測定値が所定の基準以下の圧電素子を含む圧電アクチュエータに対して表面改質による高剛性化処理を施すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドの製造方法に係り、特に圧電素子を用いて液体を加圧してノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の吐出方式として、圧力室を構成する壁に圧電素子を取り付け、該圧電素子を駆動して圧力室を変形することで、圧力室の体積変化に対応する液体をノズルから吐出させるピエゾ方式が好適に用いられる。近年、ノズルの高密度化により１つのインクジェットヘッドに多数の圧電素子が用いられるようになると、各圧電素子の変位量のバラつきに起因するノズルごとの液体吐出量のバラつきが発生し、記録画像の品質を招くことが問題となっている。
【０００３】
特許文献１は、圧電素子ごと又は圧電素子群ごとに静電容量を測定し、測定された静電容量に基づいて圧力発生室の幅、保護膜の厚さ、開口サイズを変更することで、圧電素子ごと又は圧電素子群ごとの変位量を均一化して、ノズルごとの吐出量の均一化を測る技術を開示している。
【０００４】
特許文献２，３は、圧電／電歪動作部の上部電極をトリミングすることにより有効電極面積を制御して、インク吐出量を調整する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１４３７２号公報
【特許文献２】特開２００２−３０７６９６号公報
【特許文献３】特開２００４−２９１６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、圧力室の幅や保護膜の厚みを変更するための加工にマスクを使用しているため、加工の内容（程度）に応じて複数の種類のマスクが必要になり、１枚の基板に対して１枚のマスクが必要になることもあり得る。予め決められた数のマスクを用意して加工を行う場合は、加工の内容がマスクの形状に限定されてしまうので、圧力室のそれぞれについて最適な加工を施すことができないことがあり、吐出量のバラつきの低減化という効果が小さくなってしまうことがあり得る。
【０００７】
また、特許文献１には圧力室の耐インク膜の膜厚を成膜回数により変える旨の記載があり、かかる手法においても、成膜回数が少ない場合にはマスクによる保護が必要になり、圧力室の幅等の加工と同様にマスクに起因する問題が存在している。
【０００８】
特許文献２及び特許文献３に記載された方法は、すべての圧電／電歪動作部について加工が必要であり、工数が大幅に増えてしまうという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、吐出特性を均一化するとともに、歩留まりの向上が可能なインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、流路基板の第１の面に弾性膜を成膜する工程と、前記弾性膜の前記流路基板と反対側面に下部電極及び圧電体膜、上部電極を含む圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、前記圧電体層を所定の形状にパターンニングして、圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記圧電素子が形成される位置に対応して、前記流路基板の前記第１の面と反対側の第２の面に圧力室を形成する圧力室形成工程と、前記圧電素子の静電容量を測定する静電容量測定工程と、前記静電容量測定工程により得られた静電容量の測定値が所定の基準以上の場合には、前記圧電素子及び前記弾性膜を含む圧電アクチュエータに対してレーザ加工による低剛性化処理を施す加工処理工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧電素子の静電容量を測定して得られた測定値に基づいて、該圧電素子を含む圧電アクチュエータに対してレーザ加工による低剛性化処理が施されるので、圧電素子の静電容量のバラつきを補償するための加工におけるマスクレス化が実現されるとともに、吐出特性が均一化されたバラつきのないインクジェットヘッドの作製が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程の説明図
【図２】図１に示すインクジェットヘッドの製造工程により作製された流路形成基板の構造を示す断面図
【図３】図１及び図２に示すインクジェットヘッドの製造工程により作製されたインクジェットヘッドの全体構造を示す断面図
【図４】図１に示す加工処理工程の説明図
【図５】図４に示す加工処理工程の他の態様の説明図
【図６】図４，５に示す加工処理工程の他の態様の説明図
【図７】振動板の厚みと圧電素子の変位量との関係を説明する図
【図８】耐湿保護膜の厚みと圧電素子の変位量との関係を説明する図
【図９】振動板表面改質（低剛性化）と振動板の変位量との関係を説明する図
【図１０】耐湿保護膜改質（高剛性化）と振動板の変位量との関係を説明する図
【図１１】表面改質による調整の例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔インクジェットヘッドの製造工程の説明〕
図１（ａ）〜（ｉ）は、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法における各工程を説明する図であり、当該インクジェットヘッドの断面構造を示す断面図である。
【００１４】
（振動板形成工程）
図１（ａ）は、シリコンウエハの流路形成基板１０の表面に振動板として機能する酸化膜（弾性膜）１２を形成する振動板形成工程を示す図である。同図に示す振動板形成工程は、１３００℃の拡散炉で熱酸化し、流路形成基板１０の表面に二酸化シリコン膜（振動板）１２が形成される。
【００１５】
（絶縁膜成膜工程）
図１（ｂ）は、振動板１２の上に酸化ジルコニウム（ＺｉＯ２）から成る絶縁膜１４を形成する絶縁膜成膜工程を示す図である。同図に示す絶縁膜成膜工程は、スパッタ法によりジルコニウム（Ｚｉ）層を成膜し、その後、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から成る絶縁膜１４が形成される。
【００１６】
（圧電素子形成工程）
図１（ｃ）は、金属膜から成る下部電極１６を形成する下部電極形成工程を示す図である。同図に示す下部電極形成工程は、絶縁膜１４の上に下部電極１６となる金属膜を成膜するとともに、該金属膜は所定の形状にパターンニングされる。
【００１７】
下部電極１６となる金属膜は、チタン（Ｔｉ）もしくはＴｉＷとイリジウム（Ｉｒ）又は白金（Ｐｔ）が積層されたものでもよいし、白金又はイリジウムの単層から成る金属膜でもよい。また、白金とイリジウムの合金でもよいし、白金やイリジウム以外の金属材料又は金属酸化物を適用してもよい。
【００１８】
図１（ｄ）は、下部電極１６の上に圧電体膜１８を成膜する圧電体膜成膜工程、及び圧電体膜１８の上に上部電極膜（金属膜）２０を成膜する上部電極形成工程を示す図である。
【００１９】
同図に示す圧電体膜１８の一例を挙げると、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘性圧電材料や、強誘電性圧電材料にニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、イットリウム（Ｙ）等の金属を添加したリラクサ強誘電体などが挙げられる。
【００２０】
また、圧電体膜１８の形成方法の一例を挙げると、金属有機物を溶媒に溶解又は分散させたゾルを塗布及び乾燥してゲル化し、さらに、高温で焼成することで金属酸化物から成る圧電体膜１８を形成するゾルゲル法が挙げられる。圧電体膜１８を形成する方法には、ＭＯＤ法やスパッタ法などを適用してもよい。
【００２１】
圧電体膜１８の上に成膜される上部電極膜２０は、下部電極１６となる金属膜と同様の材料を用いて、下部電極１６となる金属膜と同様の方法で成膜される。本例では、下部電極１６の上に圧電体膜１８が成膜され、さらに圧電体膜１８の上に上部電極膜２０が成膜された、下部電極１６及び圧電体膜１８、上部電極膜２０を含む構造体を圧電体層と呼ぶこととする。
【００２２】
図１（ｅ）に示すように、振動板１２上に圧電体層が形成されると、圧電体膜１８及び上部電極膜２０は所定の形状にパターンニングされ、圧電素子２２が形成される。図１（ｅ）において、破線により図示された部分は、パターンニングによって除去された圧電体層を表している。
【００２３】
（耐湿保護膜成膜工程）
図１（ｆ）は、圧電素子２２が形成された振動板１２の全面に耐湿保護膜２４が成膜される耐湿保護膜成膜工程を説明する図である。同図には詳細構造の図示を省略するが、耐湿保護膜２４は樹脂膜（図５に符号２４Ａを付して図示）の上に金属膜（図５に符号２４Ｂを付して図示）を積層した構造を有している。耐湿保護膜２４は、圧電素子２２の耐湿性能及び絶縁性能を確保するために設けられている。図１（ｆ）に示す耐湿保護膜２４は所定の形状にパターンニングされ、上部電極２０から配線を取り出す配線取出部２６において、耐湿保護膜２４は除去されている。
【００２４】
（リード電極形成工程）
図１（ｇ）は、配線取出部２６に接合されるリード電極２８が形成されるリード電極形成工程を示す図である。同図に示すリード電極形成工程は、流路形成基板１０の全面にわたって金属膜２８’（破線にて図示）が成膜された後に、該金属膜２８’が圧電素子２２ごとにパターンニングされる。リード電極２８に適用される金属は金（Ａｕ）が好適に用いられる。
【００２５】
（圧力室形成工程）
上述した各工程を経て流路形成基板１０の上側面（第１の面）に振動板１２、圧電素子２２が形成されると、流路形成基板１０が所定の厚さとなるように流路形成基板１０の一部が除去される。図１（ｈ）に示す流路形成基板一部除去工程により、流路形成基板１０の一部（破線により図示）が除去されると、流路形成基板１０の下側面（第１の面の反対側の第２の面）には所定の形状にパターンニングされたマスク３０が形成される。
【００２６】
図１（ｉ）に示すマスク形成工程は、流路形成基板１０に形成される圧力室や流路構造に対応する形状の開口部３２を有するマスク３０を流路形成基板１０の下側面に形成する工程である。
【００２７】
下側面にマスク３０が形成された流路形成基板１０は、マスク３０を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウエットエッチング）を行うことにより、圧力室３４及び圧力室と連通する流路構造（不図示）が形成される。
【００２８】
図２は、上側面に振動板１２、圧電素子２２等が形成されるとともに、振動板１２の圧電素子２２の反対側に圧力室３４及び不図示の流路構造が形成された流路形成基板１０を示す断面図である。
【００２９】
（静電容量測定工程）
次に、振動板１２に形成された複数の圧電素子２２のそれぞれについて、静電容量の測定が行われる。静電容量の測定方法の一例を挙げると、測定対象の圧電素子２２について、所定の周波数の交流電圧を上部電極２０（リード電極２８）と下部電極１６の間に印加して、上部電極２０と下部電極１６の間の電位差を測定する方法が挙げられる。
【００３０】
一般に、圧電素子２２の静電容量と変位量との相関性が高いことから、圧電素子２２ごとの静電容量から圧電素子２２ごとに変位量を把握することができ、該変位量に基づいて圧電素子２２ごと（ノズルごと）の吐出特性のバラつきを把握することが可能である。
【００３１】
（加工処理工程）
本例に示すインクジェットヘッドの製造方法では、静電容量測定工程の測定結果に基づいて、静電容量の測定値が所定の範囲を超える圧電素子２２に対して、当該圧電素子２２が設けられている部分の振動板１２の厚み、又は当該圧電素子２２の耐湿保護膜２４の厚みを変更する加工処理（後加工処理）工程が行われる。
【００３２】
すなわち、振動板１２、下部電極１６、圧電体膜１８、上部電極２０、及び耐湿保護膜２４の厚みの総和が圧電活性部（圧電体膜１８が上部電極２０と下部電極１６にはさまれている圧電素子２２の実質的な変形部分）の変位量に寄与するので、振動板１２、下部電極１６、圧電体膜１８、上部電極２０、及び耐湿保護膜２４を含む圧電アクチュエータとして機能する構造体の最下層（本例では振動板１２）又は最上層（本例では、耐湿保護膜２４）に加工処理を施すことで、静電容量のバラつきに起因する変位量のバラつきを抑制することができる。
【００３３】
一方、静電容量の測定値が所定の範囲内である圧電素子２２は、変位量のバラつきも許容範囲内と考えられるので、圧電アクチュエータに対して変位量を補償するための加工処理を施す必要はなく、当該加工処理工程は省略される。
【００３４】
（ノズルプレート接合工程）
図３は、流路形成基板１０にノズルプレート３８が接合されたインクジェットヘッド４０の断面図である。
【００３５】
上述した加工処理工程によって、圧電素子２２ごとの静電容量のバラつきを補償するための加工処理が施されると、流路形成基板１０からマスク３０が除去され、各圧力室３４の内部における液体と接触する面に耐液保護膜３６が形成される。耐液保護膜３６は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の酸化物やチッ化シリコン（ＳｉＮ）等の窒化物などの耐液性を有する材料が適用される。例えば、五酸化タンタルをスパッタ法やＣＶＤ法によって成膜する方法が適用可能である。
【００３６】
さらに、圧電素子２２が配設される領域を保護するカバー部材（不図示）が接合されるとともに、各圧力室３４に対応して複数のノズル４２が形成されたノズルプレート３８がノズル４２と圧力室３４との位置合わせがされて、流路形成基板１０の下側面に接合される。
【００３７】
〔加工処理工程の説明〕
次に、上述した加工処理工程について、詳細に説明する。
【００３８】
（振動板の加工）
図４は、振動板１２に対して加工処理が施される場合を模式的に図示した説明図である。本例に示すインクジェットヘッド４０（図３参照）は、流路形成基板１０にシリコンを適用しているので、振動板１２は二酸化シリコンとなる。かかる振動板１２の加工にはＵＶ固体レーザ（上向きの矢印線により図示）等のアブレーション加工が好適である。
【００３９】
すなわち、アブレーション加工は、微少なエリアにごく短時間にレーザエネルギーを集中させることにより、固体を昇華・蒸発させる加工方法であり、熱加工と違って被加工物である振動板１２を溶融させないために圧電素子２２に熱が伝わりにくく、圧電素子２２の脱分極が発生しない。また、アブレーション加工は微細形状の加工に適した手法であり、ひとつひとつの圧力室３４に対して加工を施すような処理に適している。なお、図４における上向きの矢印線は、振動板１２の内部に照射されるレーザを表している。
【００４０】
（耐湿保護膜の加工）
図５は、耐湿保護膜２４に対して加工処理を施す場合を模式的に図示した説明図である。同図に示すように、耐湿保護膜２４は絶縁性膜として機能する樹脂膜２４Ａを耐湿性膜として機能する金属膜２４Ｂが被覆するように積層された二層構造を有している。
【００４１】
耐湿保護膜２４に加工処理を施す場合には、金属膜２４Ｂに対してＵＶレーザやフェムト秒レーザを用いたアブレーション加工が施される。図５における下向きの矢印線は、耐湿保護膜２４に照射されるレーザを表している。
【００４２】
（耐液保護膜の加工）
図６は、圧力室３４の内部の耐液保護膜３６に対して加工処理が施される場合を模式的に図示した説明図である。同図に示すように、振動板１２に形成された耐液保護膜３６に対して加工処理を施しても、振動板１２に対して加工処理を施した場合と同様の効果を得ることができる。また、耐液保護膜３６に対する加工処理には、耐湿保護膜２４に対する加工処理と同様の手法を適用することができる。
【００４３】
（加工処理と圧電素子の変位量との関係）
次に、加工処理と圧電素子２２の変位量との関係について説明する。
【００４４】
図７は、振動板１２の厚みと圧電素子２２の変位量との関係を示す説明図である。また、図８は耐湿保護膜２４（又は耐液保護膜３６）の厚みと圧電素子２２の変位量との関係を示す説明図である。図７及び図８における「変位量（圧電素子２２の変位量）」は、圧電素子２２に所定の電圧を印加したときの、振動板１２の静定状態（圧電素子２２に電圧を印加していない状態）に対する変位量を表している。
【００４５】
図７に示すように、振動板１２の厚みを小さくして低剛性化すると圧電素子２２の変位量は大きくなる。したがって、圧電素子２２の静電容量が所定の基準未満の場合に、加工処理によって振動板１２の厚みを小さくして低剛性化することで、圧電素子２２の静電容量のバラつきに起因する変位量のバラつきが補償され、吐出特性を均一化することができる。
【００４６】
また、図８に示すように、耐湿保護膜２４又は耐液保護膜３６の厚みを小さくして低剛性化することでも、同様の効果を得ることが可能である。
【００４７】
振動板１２、又は耐湿保護膜２４、耐液保護膜３６の厚みはレーザの照射強度又は照射時間を可変させることで適宜調整することが可能である。例えば、レーザの照射強度を相対的に大きくすると、加工量を相対的に大きくすることができ、振動板１２、は耐湿保護膜２４、耐液保護膜３６をより薄くすることができる。
【００４８】
すなわち、本例に示すインクジェットヘッドの製造方法では、圧電素子２２の静電容量から所定の基準よりも吐出特性の低いノズルを把握し、所定の基準よりも吐出特性の低いノズルついて、圧電素子２２又は振動板１２を含む圧電アクチュエータに対して低剛性化のための処理を施すことで、吐出特性が均一化されている。
【００４９】
上記の如く構成されたインクジェットヘッドの製造方法によれば、圧電素子２２の静電容量のバラつきに応じた振動板１２、耐湿保護膜２４、耐液保護膜３６（圧電アクチュエータ）の加工において、マスクレス化による工数の削減及び簡素化が実現され、圧電素子２２ごとの変位量のバラつきが補償されるので、ノズル４２ごとの吐出特性が均一化される。したがって、インクジェットヘッド（又は、複数のインクジェットヘッドモジュールをつなぎあわせてインクジェットヘッドを構成する場合のインクジェットヘッドモジュール）の完成品のランクが一定となり、歩留まりを高く保つことができる。
【００５０】
本例では、圧電素子２２のそれぞれについて個別に静電容量を測定して、低剛性化処理を施す態様を例示したが、インクジェットヘッド４０に設けられる複数の圧電素子２２をいくつかのブロック（圧電素子群）に分割し、各ブロックに含まれる圧電素子２２の中から少なくとも１つの圧電素子２２を選択して静電容量を測定し、この測定値を当該ブロックの静電容量としてもよい。
【００５１】
また、当該ブロックに含まれる複数の圧電素子２２の静電容量の測定値の最小値又は平均値を当該ブロックの静電容量としてもよい。
【００５２】
〔加工処理工程の他の態様〕
上述したレーザを用いたアブレーション加工に代わり、又は、これと併用して、振動板１２又は耐湿保護膜２４（金属膜２４Ｂ）に表面改質処理を適用してもよい。かかる態様における振動板はシリコン（Ｓｉ）が適用される。振動板１２にシリコンが適用される態様では、シリコン基板に対して図１（ｂ）に示す絶縁膜成膜工程から図１（ｇ）に示すリード電極形成工程までを実行し、その後、レーザ加工によって圧力室３４となる凹部を形成すればよい。
【００５３】
本例に示す表面改質処理は、レーザによる酸化反応を利用して、シリコンの振動板１２又は耐湿保護膜２４（耐液保護膜３６）の金属膜２４Ｂ（例えば、アルミニウム）の酸化させる処理を含み、シリコン製の振動板１２を低剛性化させること、又は耐湿保護膜２４、耐液保護膜３６を高剛性化させることによって、圧電素子２２の変位量のバラつきが補償される。
【００５４】
図９は、シリコンを用いた振動板１２の低剛性化による圧電素子２２の変位量の増減を示す説明図である。同図に示す横軸は表面改質厚みであり、表面改質の進行によって酸化層が厚くなると剛性が小さくなることを表している。すなわち、図９は、シリコン製の振動板１２の表面にレーザを照射して振動板１２の表面に二酸化シリコンの層が形成され、二酸化シリコンの層の厚み（表面改質厚み）が大きくなると振動板１２は低剛性化され、圧電素子２２の変位量は増加することを表している。
【００５５】
図１０は、耐湿保護膜２４（図５参照）の金属膜２４Ｂ（アルミニウム）の高剛性化による圧電素子２２の変位量の増減を示す説明図である。同図に示す横軸は二酸化アルミニウムの層の厚み（表面改質厚み）であり、表面改質の進行によって二酸化アルミニウムの層が厚くなると剛性が大きくなることを表している。すなわち、図１０は、アルミニウムの金属膜２４Ｂを含む耐液保護膜３６の表面にレーザを照射して二酸化アルミニウムの層が表面に形成されると耐液保護膜３６（金属膜２４Ｂ）は高剛性化され、圧電素子２２の変位量は減少することを表している。
【００５６】
すなわち、レーザ照射によって振動板１２又は耐湿保護膜２４を表面改質することで、振動板１２又は耐湿保護膜２４を含む圧電素子２２の動作によって変形が生じる部分の剛性を変化させ、圧電素子２２の静電容量のバラつきに起因する変位量のバラつきを補償している。
【００５７】
なお、耐湿保護膜２４の表面改質処理に代わり、又はこれと併用して圧力室３４内の耐液保護膜３６（図５参照）の金属膜に対して表面改質処理を施すように構成してもよい。
【００５８】
図１１は、表面改質処理による調整の一例を示す説明図である。同図に示すように、圧電素子２２の静電容量が所定の基準以上の場合は、高剛性化処理によって圧電素子２２の変位量を減少させ、圧電素子２２の静電容量が所定の基準未満の場合は、低剛性化処理によって圧電素子２２の変位量を増加させることで、圧電素子２２の静電容量のバラつきに起因する変位量のバラつきが補償され、インクジェットヘッド４０（図３参照）の吐出特性を均一化することが可能となる。
【００５９】
なお、圧電素子２２の静電容量が所定の基準範囲内であれば、表面改質処理による低剛性化又は高剛性化の処理は不要であり、該工程は省略される。
【００６０】
本例では、表面改質処理に適用される材料としてシリコン及びアルミニウムを例示したが、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属を酸化させることで、低剛性化又は高剛性化することが可能である。例えば、チタンは酸化させると高剛性化する性質を有している。
【００６１】
すなわち、振動板１２及び耐湿保護膜２４の金属膜２４Ｂの材質を適宜選択し、一方を表面改質により低剛性化が可能な材料とし、他方を表面改質により高剛性化が可能な材料とすることで、圧電素子２２の静電容量のバラつきが所定の基準よりも大きいもの、及び所定の基準よりも小さいものについて、当該圧電素子２２の変位量を静電容量が基準範囲内の圧電素子２２に合わせることが可能である。
【００６２】
表面改質層（酸化層）の厚みはレーザの照射強度又は照射時間を可変させることで適宜調整することが可能である。例えば、レーザの照射強度を相対的に大きくすると、表面改質層の厚みを相対的に大きくすることができ、レーザの照射時間を相対的に長くすると表面改質層の厚みを相対的に大きくすることができる。
【００６３】
かかる態様によれば、圧電素子２２の静電容量が所定の基準以上の場合には、耐湿保護膜２４（耐液保護膜３６）に表面改質処理を施して耐湿保護膜２４を高剛性化し、圧電素子２２の静電容量が所定の基準未満上の場合には、振動板に表面改質処理を施して耐湿保護膜２４を低剛性化するので、各圧電素子２２における静電容量のバラつきに起因する変位量のバラつきを補償することができ、吐出特性を均一化することが可能となる。また、低剛性化及び高剛性化の手法として、レーザによる酸化反応を利用した表面改質処理が適用されるので、当該加工処理工程におけるマスクレスが実現されるとともに、好ましい微細加工が施される。
【００６４】
また、振動板１２及び耐湿保護膜２４の金属膜２４Ｂ（耐液保護膜３６の金属膜）を適宜選択することで、レーザ加工とレーザ照射による表面改質処理とを組み合わせることも可能である。
【００６５】
例えば、振動板１２にチタン又はアルミニウムを適用すると、圧電素子２２の静電容量が所定の基準以上の場合に表面改質による高剛性化処理を施し、圧電素子２２の静電容量が所定の基準未満の場合にレーザ加工による低剛性化処理を施すことが可能である。
【００６６】
本例に示すインクジェットヘッド製造方法により作製されたインクジェットヘッドは、記録媒体にカラーインクを吐出してカラー画像を記録するインクジェット記録装置や、マスクパターンの形成やプリント配線基板の配線描画など基板に樹脂液等により所定のパターン形状を形成する画像形成装置に適用可能である。
【００６７】
また、本例に示すインクジェットヘッドの製造方法を適用して、複数のヘッドモジュールをつなぎ合わせてインクジェットヘッドを構成する態様における、ヘッドモジュールを作製することも可能である。
【００６８】
本例に示すインクジェットヘッドの製造方法は、５０〜２０００ｐＦの静電容量を有する圧電素子２２における１０％程度のバラつきの補償に対して有効である。また、圧力室サイズの一例を挙げると３００μｍ角もしくは３００μｍφ、振動板１２の厚みの一例を挙げると１０〜１５μｍ、耐湿保護膜２４の厚みの一例を挙げると１〜８μｍ（標準は２μｍ）である。
【００６９】
以上、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法を詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【００７０】
〔付記〕
上記に詳述した発明の実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書は少なくとも以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
【００７１】
（発明１）：流路基板の第１の面に弾性膜を成膜する工程と、前記弾性膜の前記流路基板と反対側面に下部電極及び圧電体膜、上部電極を含む圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、前記圧電体層を所定の形状にパターンニングして、圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記圧電素子が形成される位置に対応して、前記流路基板の前記第１の面と反対側の第２の面に圧力室を形成する圧力室形成工程と、前記圧電素子の静電容量を測定する静電容量測定工程と、前記静電容量測定工程により得られた静電容量の測定値が所定の基準以上の場合には、前記圧電素子及び前記弾性膜を含む圧電アクチュエータに対してレーザ加工による低剛性化処理を施す加工処理工程と、を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【００７２】
本発明によれば、圧電素子の静電容量を測定して得られた測定値に基づいて、該圧電素子を含む圧電アクチュエータに対してレーザ加工による低剛性化処理が施されるので、圧電素子の静電容量のバラつきを補償するための加工におけるマスクレス化が実現されるとともに、吐出特性が均一化されたバラつきのないインクジェットヘッドの作製が可能である。
【００７３】
「圧電アクチュエータ」とは、少なくとも圧電素子及び該圧電素子が接合されている弾性膜（振動板としての機能を有するもの）を含む概念であり、圧電素子の上面を保護する保護膜や弾性膜の液体と接触する面を保護する保護膜を含んでいてもよい。
【００７４】
「低剛性化処理」とは、圧電アクチュエータの変形部分の剛性を相対的に小さくする処理であり、弾性膜自体の厚みを小さくする処理や、弾性膜に形成される保護膜及び圧電素子に形成される保護膜の膜厚を小さくする処理が含まれる。
【００７５】
（発明２）：発明１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記加工処理工程は、前記弾性膜に対してレーザ加工による低剛性化処理を施すことを特徴とする。
【００７６】
かかる態様によれば、微細加工に適したレーザ加工技術を用いた好ましい弾性膜の加工が行われる。
【００７７】
（発明３）：発明２に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記弾性膜はシリコン酸化膜を含み、前記レーザ加工は、ＵＶ固体レーザによるアブレーション加工を含むことを特徴とする。
【００７８】
かかる態様におけるＵＶ固体レーザによるアブレーション加工は、シリコン酸化膜等の微細加工に適している。
【００７９】
（発明４）：発明１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧力室の内部に耐液保護膜を形成する耐液保護膜形成工程を含み、前記加工処理工程は、前記静電容量測定工程による測定値に基づいて、前記耐液保護膜が前記弾性膜を被覆する部分にレーザ加工を施すことを特徴とする。
【００８０】
かかる態様における耐液保護膜とは、圧力室内に収容される液体による圧力室の腐食を防止するとともに、液体に対して所定の絶縁性能を確保するために形成される。
【００８１】
（発明５）：発明４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記耐液保護膜は、樹脂膜と前記樹脂膜を被覆する金属膜を含む構造を有することを特徴とする。
【００８２】
かかる態様における樹脂膜は絶縁性能を確保する機能を有し、金属膜は液体による耐腐食性能を確保する機能を有している。
【００８３】
（発明６）：発明１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電素子に耐湿保護膜を形成する耐湿保護膜形成工程を含み、前記加工処理工程は、静電容量測定工程による測定値に基づいて前記耐湿保護膜にレーザ加工を施すことを特徴とする。
【００８４】
かかる態様によれば、圧電素子を保護する耐湿保護膜が形成される態様において、好ましい圧電アクチュエータの低剛性化処理が行われる。
【００８５】
（発明７）：発明６に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記耐湿保護膜は、樹脂膜と前記樹脂膜を被覆する金属膜を含む構造を有することを特徴とする。
【００８６】
かかる態様における耐湿保護膜は、発明５に記載の耐液保護膜と同様に、圧力室内に収容される液体による圧力室の腐食を防止するとともに、液体に対して所定の絶縁性能を確保するために形成される。
【００８７】
（発明８）：発明５又は７に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記レーザ加工は、前記金属膜に対するＵＶレーザあるいはフェムト秒レーザによるアブレーション加工を含むことを特徴とする。
【００８８】
かかる態様における、ＵＶレーザあるいはフェムト秒レーザによるアブレーション加工は、金属材料を被加工物とする微細加工に適している。
【００８９】
（発明９）：発明１乃至８のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電体層形成工程は、複数の圧電素子を形成し、前記圧力室形成工程は、前記複数の圧電素子に対応する複数の圧力室を形成し、前記加工処理工程は、前記静電容量測定工程により得られた静電容量の測定値が所定の基準未満の圧電素子を含む圧電アクチュエータに対してレーザ加工による低剛性化処理を施すことを特徴とする。
【００９０】
複数の圧電素子及び複数の圧電素子に対応する複数の圧力室を備える態様では、複数の圧電素子のそれぞれについて静電容量を測定し、基準未満の静電容量を有する圧電素子を含む圧電アクチュエータのそれぞれについて低剛性化処理を施す態様が好ましい。
【００９１】
（発明１０）：流路基板の第１の面に下部電極及び圧電体膜、上部電極を含む圧電体層を形成する圧電体層形成工程と、前記圧電体層を所定の形状にパターンニングして、圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記圧電素子が形成される位置に対応して、前記流路基板の前記第１の面と反対側の第２の面に圧力室を形成するとともに、前記圧電素子と前記圧力室の間に所定の厚みを有する弾性膜を形成する圧力室形成工程と、前記圧電素子の静電容量を測定する静電容量測定工程と、前記静電容量測定工程により得られた静電容量の測定値が所定の基準以上の場合には、前記圧電素子及び前記弾性膜を含む圧電アクチュエータに対して表面改質処理による低剛性化処理を施し、前記測定値が所定の基準未満の場合には、前記圧電アクチュエータに対して表面改質処理による高剛性化処理を施す加工処理工程と、を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【００９２】
本発明によれば、圧電素子の静電容量を測定して得られた測定値に基づいて、該圧電素子を含む圧電アクチュエータに対して表面改質処理が施されるので、圧電素子の静電容量のバラつきを補正するための加工がマスクレス化され、液体の吐出特性が均一化されたバラつきのないインクジェットヘッドの作製が可能である。
【００９３】
また、基準の静電容量未満の（基準の変位量よりも大きい変位量が得られる）圧電素子を含む圧電アクチュエータに対して、基準の静電容量に合わせて静電容量のバラつきを補償することが可能であり、基準よりも大きい変形量が得られ、かつ、基準よりも吐出量が多くなる圧電素子（圧電アクチュエータ）についても、基準の変位量(吐出量)に補償し得る。
【００９４】
発明１０における「弾性膜」と発明１〜９の弾性膜は同一の機能を有している。
【００９５】
（発明１１）：発明１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記表面改質処理は、レーザによる酸化反応を利用した処理を含むことを特徴とする。
【００９６】
かかる態様によれば、レーザによる酸化反応を利用した表面改質処理は、被加工物を適宜選択することで、低剛性化処理及び高剛性化処理のいずれにも適用可能である。
【００９７】
（発明１２）：発明１０又は１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記弾性膜はシリコンを含み、前記加工処理工程は、前記測定値が所定の基準以上の場合には、前記弾性膜に対して表面改質による低剛性化処理を施すことを特徴とする。
【００９８】
かかる態様によれば、振動板にシリコンが適用される態様において、弾性膜に対して好ましい低剛性化処理が施される。
【００９９】
（発明１３）：発明１０乃至１２のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧力室の内部に耐液保護膜を形成する耐液保護膜形成工程を含み、前記加工処理工程は、前記測定値が所定の基準以上の場合には、前記耐液保護膜に対して表面改質による低剛性化処理を施すことを特徴とする。
【０１００】
圧力室の内部に耐液保護膜が形成される態様において、耐液保護膜に対して好ましい低剛性化処理が施される。
【０１０１】
（発明１４）：発明１３に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記耐液保護膜は、樹脂膜と前記樹脂膜を被覆する金属膜を含む構造を有し、前記金属膜は、タンタル、クロム、ニッケルのいずれかを含むことを特徴とする。
【０１０２】
かかる態様における、タンタル、クロム、ニッケルのいずれかを含む金属膜は、表面改質により低剛性化されるので、耐液保護膜の金属膜の材料として好ましい。
【０１０３】
（発明１５）：発明１０又は１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電素子に耐湿保護膜を形成する耐湿保護膜形成工程を含み、前記加工処理工程は、前記測定値が所定の基準未満の場合には、前記耐湿保護膜に対して高剛性化処理を施すことを特徴とする。
【０１０４】
かかる態様によれば、基準の静電容量未満の圧電素子についても静電容量のバラつきを補償することができる。
【０１０５】
（発明１６）：発明１５に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記耐湿保護膜は、樹脂膜と前記樹脂膜を被覆する金属膜を含む構造を有し、前記金属膜は、アルミニウムあるいはチタンのいずれかを含むことを特徴とする。
【０１０６】
かかる態様におけるアルミニウム及びチタンは、酸化により剛性が大きくなる特性を有しているので、高剛性化処理が施される耐湿保護膜に含まれる金属膜の材料として好ましい。
【０１０７】
（発明１７）：発明１０乃至１６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電体層形成工程は、複数の圧電素子を形成し、前記圧力室形成工程は、前記複数の圧電素子に対応する複数の圧力室を形成し、前記加工処理工程は、前記静電容量測定工程により得られた静電容量の測定値が所定の基準未満の圧電素子を含む圧電アクチュエータに対して表面改質による低剛性化処理を施し、前記測定値が所定の基準以下の圧電素子を含む圧電アクチュエータに対して表面改質による高剛性化処理を施すことを特徴とする。
【０１０８】
かかる態様によれば、圧電素子ごとに静電容量を把握して、圧電素子ごとに基準の静電容量に対するバラつきの補償が可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…流路形成基板、１２…振動板、１６…下部電極、１８…圧電体膜、２０…上部電極、２２…圧電素子、２４…耐湿保護膜、２４Ａ…樹脂膜、２４Ｂ…金属膜、３４…圧力室、３６…耐液保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010214789.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010214789.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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