(57)【要約】【課題】  圧電素子の破壊を長期間に亘って確実に防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】  液滴を吐出するノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室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６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、少なくとも圧電素子に対向する領域に無機絶縁材料からなる保護膜１００を形成する保護膜形成工程とを具備し、保護膜形成工程では、流路形成基板の表面に無機絶縁材料を塗布して無機絶縁材料層１０１を形成する成膜工程と無機絶縁材料層１０１の表面を洗浄して成膜工程で付着した異物１０５を除去する洗浄工程とを交互に複数回繰り返すことによって保護膜１００を所定の厚さに形成する。【選択図】        図６
2006123212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室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圧電素子形成工程と、少なくとも前記圧電素子に対向する領域に無機絶縁材料からなる保護膜を形成する保護膜形成工程とを具備し、
前記保護膜形成工程では、前記流路形成基板の表面に無機絶縁材料を塗布して無機絶縁材料層を形成する成膜工程と当該無機絶縁材料層の表面を洗浄して前記成膜工程で付着した異物を除去する洗浄工程とを交互に複数回繰り返すことによって前記保護膜を所定の厚さに形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記保護膜形成工程では、前記無機絶縁材料層を４層以上積層することによって前記保護膜を所定の厚さに形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、積層した前記保護膜の厚さを、１００ｎｍ以下とすることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記無機絶縁材料が酸化アルミニウムであることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記無機絶縁材料層をＣＶＤ法によって形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記洗浄工程では、前記無機絶縁材料層の表面を所定の洗浄液で洗浄することにより前記異物を除去することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、前記洗浄液には超音波振動が付与されていることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記洗浄液が、純水又は所定のガスを含んだ水であることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記洗浄工程では、前記無機絶縁材料層の表面を所定のブラシでスクラブ洗浄することにより前記異物を除去することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかの製造方法によって形成されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッドに関し、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の製造方法及びインクジェット式記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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したものがある。また、このような圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易いという問題がある。この問題を解決するために、圧力発生室が形成される流路形成基板に、圧電素子保持部を有する封止基板（リザーバ形成基板）を接合し、この圧電素子保持部内に圧電素子を密封するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、このように圧電素子を密封しても、例えば、封止基板と流路形成基板との接着部分から圧電素子保持部内に水分が入り込むこと等により、圧電素子保持部内の湿気が徐々に上昇し、最終的にはこの湿気により圧電素子が破壊されてしまうという問題がある。なお、このような問題は、インク滴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、インク以外の液滴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。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３６７３４号公報（第１図、第２図、第５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、圧電素子の破壊を長期間に亘って確実に防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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それぞれ連通する圧力発生室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圧電素子形成工程と、少なくとも前記圧電素子に対向する領域に無機絶縁材料からなる保護膜を形成する保護膜形成工程とを具備し、且つ前記保護膜形成工程では、前記流路形成基板の表面に無機絶縁材料を塗布して無機絶縁材料層を形成する成膜工程と当該無機絶縁材料層の表面を洗浄して前記成膜工程で付着した異物を除去する洗浄工程とを交互に複数回繰り返すことによって前記保護膜を所定の厚さに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。
かかる第１の態様では、ピンホール等の形成不良が防止され、耐湿性の高い保護膜が形成される。したがって、圧電素子の水分に起因する破壊を確実に防止することができる。また、保護膜の膜厚を比較的薄くしても圧電素子の破壊を防止できるため、保護膜による圧電素子の変位量の低下も小さく抑えることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記保護膜形成工程では、前記無機絶縁材料層を４層以上積層することによって前記保護膜を所定の厚さに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。
かかる第２の態様では、耐湿性の高い保護膜をより確実に形成することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、積層した前記保護膜の厚さを、１００ｎｍ以下と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３の態様では、圧電素子の破壊を防止しつつ、圧電素子の変位量の低下が小さく抑えられ、良好な吐出特性を有するヘッドを製造することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記無機絶縁材料が酸化アルミニウムであ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４の態様では、酸化アルミニウムを用いることで、耐湿性の高い保護膜を確実に形成することができる。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記無機絶縁材料層をＣＶＤ法によって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。
かかる第５の態様では、保護膜を比較的容易且つ良好に形成することができる。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記洗浄工程では、前記無機絶縁材料層の表面を所定の洗浄液で洗浄することにより前記異物を除去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、成膜工程で付着した異物を確実に除去することができる。
【００１５】
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記洗浄液には超音波振動が付与されてい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７の態様では、成膜工程で付着した異物をより確実に除去することができる。
【００１６】
本発明の第８の態様は、第６又は７の態様において、前記洗浄液が、純水又は所定のガスを含んだ水であ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８の態様では、無機絶縁材料層の表面を良好に洗浄することができる。
【００１７】
本発明の第９の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記洗浄工程では、前記無機絶縁材料層の表面を所定のブラシでスクラブ洗浄するにより前記異物を除去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９の態様では、成膜工程で付着した異物を確実に除去することができる。
【００１８】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様の製造方法によって形成されたことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第１０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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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、図１の平面図及び断面図であり、図３は要部を示す平面図である。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り形成した二酸化シリコンからなる、厚さ０．５〜２μｍ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、各圧力発生室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。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部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。
【００２０】
また、流路形成基板１０の開口面側には、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられた絶縁膜５１を介して、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、０．０１〜１ｍｍ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不錆鋼などからなる。
【００２１】
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。
【００２２】
例えば、本実施形態では、図３に示すように、下電極膜６０は、圧力発生室１２の長手方向では圧力発生室１２に対向する領域内に形成され、複数の圧力発生室１２に対応する領域に連続的に設けられている。また、下電極膜６０は、圧力発生室１２の列の外側、及び列設された圧電素子３００の間から連通部１３近傍まで延設され、それらの先端部は、後述する駆動ＩＣ２００から延設された接続配線２１０が接続される接続部６０ａとなっている。圧電体層７０及び上電極膜８０は、基本的には圧力発生室１２に対向する領域内に設けられているが、圧力発生室１２の長手方向では、下電極膜６０の端部よりも外側まで延設されており、下電極膜６０の端面は圧電体層７０によって覆われている。そして、圧力発生室１２の長手方向端部近傍には、圧電体層を有するが実質的に駆動されない圧電体非能動部３３０が形成されている。また、上電極膜８０の一端部近傍にはリード電極９０が接続されている。このリード電極９０は、本実施形態では、圧力発生室１２の外側の圧電体非能動部３３０上から連通部１３近傍まで延設されており、その先端部は、下電極膜６０と同様に、接続配線２１０が接続される接続部９０ａとなっている。
【００２３】
そして、少なくとも圧電素子３００を構成する各層、本実施形態では、圧電素子３００を構成する各層及びリード電極９０のパターン領域が、下電極膜６０の接続部６０ａ及びリード電極９０の接続部９０ａに対向する領域を除いて、保護膜１００によって覆われている。すなわち、パターン領域の下電極膜６０、圧電体層７０、上電極膜８０及びリード電極９０の表面（上面及び端面）が、無機絶縁材料からなる保護膜１００によって覆われている。
【００２４】
このような無機絶縁材料からなる保護膜１００は、薄膜でも水分の透過性が極めて低いため、保護膜１００によって、少なくとも下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０の表面を覆うことにより、圧電体層７０の水分（湿気）に起因する破壊を防止することができる。また、本実施形態では、接続部６０ａ，９０ａを除いて、圧電素子３００を構成する各層及びリード電極９０の表面を覆うようにしているので、これらの層と保護膜１００との間から水分が侵入した場合でも、圧電体層７０まで水分が達するのを防ぐことができ、圧電体層７０の水分に起因する破壊をより確実に防止することができる。
【００２５】
また、この保護膜１００は、詳しくは後述するが、流路形成基板１０上に無機絶縁材料を塗布して無機絶縁材料層を形成する成膜工程と、この無機絶縁材料層の表面を洗浄して成膜工程で付着した異物を除去する洗浄工程とを交互に複数回繰り返すことによって形成されている。これにより、保護膜１００を形成する際に、例えば、ピンホール等の形成不良の発生を防止することができる。したがって、耐湿性の高い保護膜１００を形成することができる。
【００２６】
なお、保護膜１００の材料は、無機絶縁材料であれば特に限定されず、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等が挙げられるが、特に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を用いるのが好ましい。保護膜１００の材料として、酸化アルミニウムを用いた場合、保護膜１００の厚さが１００ｎｍ以下と比較的薄く形成されていても、高湿度環境下での水分透過を十分に防ぐことができるからである。
【００２７】
また、流路形成基板１０上の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１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３１は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。
【００２８】
また保護基板３０には、流路形成基板１０の連通部１３に対応する領域にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部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の並設方向に沿って設けられており、上述した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３３を構成している。
【００２９】
さらに、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３４が設けられ、この貫通孔３４内に上述した下電極膜６０の接続部６０ａ及びリード電極９０の接続部９０ａが露出されている。そして、これら下電極膜６０の接続部６０ａ及びリード電極９０の接続部９０ａに、保護基板３０上に実装された駆動ＩＣ２００から延設される接続配線２１０の一端が接続されている。そして、この接続配線２１０が延設された貫通孔３４には、有機絶縁材料、例えば、本実施形態では、ポッティング材である封止材２２０が充填されており、下電極膜６０の接続部６０ａ及びリード電極９０の接続部９０ａと接続配線２１０とは、この封止材２２０によって完全に覆われている。
【００３０】
なお、保護基板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より好ましく、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。
【００３１】
また、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。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３３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３３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。
【００３２】
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３３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ＩＣ２００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。
【００３３】
ここで、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４〜図７を参照して説明する。なお、図４〜図７は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハからなり複数の流路形成基板１０が一体的に形成され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。
【００３４】
次いで、図４（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（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５とする。
【００３５】
次いで、図４（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（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電材料からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウム等からなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成する。その後、図５（ａ）に示すように、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。
【００３６】
なお、圧電素子３００を構成する圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料の他に、例えば、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を用いることもできる。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、ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ３（ＰＺ）、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。
【００３７】
次に、図５（ｂ）に示すように、各圧電素子３００の上電極膜８０から引き出されるリード電極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を形成し、この金属層９１を、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介してエッチングすることにより、圧電素子３００毎にパターニングする。なお、リード電極９０を構成する金属層９１の下側には、例えば、チタンタングステン（ＴｉＷ）からなる密着層を形成するようにしてもよい。
【００３８】
次に、図５（ｃ）に示すように、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる保護膜１００を形成すると共に所定形状にパターニングする。以下に説明するように、本発明では、流路形成基板用ウェハ１１０上に無機絶縁材料を塗布して無機絶縁材料層１０１を形成する成膜工程と、この無機絶縁材料層１０１の表面を洗浄して成膜工程で付着した異物１０５を除去する洗浄工程とを交互に複数回繰り返すことによって保護膜１００を形成している。
【００３９】
具体的には、まず、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に無機絶縁材料である酸化アルミニウムを塗布し、無機絶縁材料層１０１（１０１ａ）を所定の厚さ、例えば、本実施形態では２５ｎｍ程度の厚さに形成する。この無機絶縁材料層１０１の形成方法は特に限定されないが、例えば、ＣＶＤ法を採用することで、比較的容易に良好な膜質を有する無機絶縁材料層１０１を形成することができる。
【００４０】
ここで、無機絶縁材料層１０１を形成する際、流路形基板用ウェハ１１０の表面にはどうしても、例えば、塵埃等の異物１０５が付着してしまう。例えば、クリーンルーム等で無機絶縁材料層１０１を形成することで、このような異物の付着はある程度防止することはできるが、完全に防止するのは難しい。なお、無機絶縁材料層１０１の膜厚が２５ｎｍ程度であるのに対し、異物１０５の直径は、例えば、数μｍ〜数十μｍ程度と極めて大きい。
【００４１】
そこで、本発明の製造方法では、成膜工程の後に、洗浄工程を実施して、このような異物１０５を除去している。本実施形態では、無機絶縁材料層１０１ａの表面を、所定の洗浄液によって洗浄し、これにより無機絶縁材料層１０１ａを形成する際に付着した異物１０５ａを除去する（図６（ｂ））。なお、無機絶縁材料層１０１ａの異物１０５ａが除去された部分には、無機絶縁材料層１０１ａを実質的に貫通する貫通部１０２ａが形成されることになる。
【００４２】
このような洗浄工程で用いる洗浄液は、特に限定されないが、例えば、純水を用いることが好ましい。または、純水に例えばＣＯ２のガスを混入させたものを用いて洗浄するとより異物を除去しやすくなる。具体的には、一方のノズルから純水を吐出させ、また一方のノズルからガスを噴射させて、純水にガスが混入した状態の水を作り出し、この水を無機絶縁材料層１０１ａの表面に吹き付けると、水は細かな水滴となる。その結果、無機絶縁材料層１０１ａの表面への衝撃が強まり、より異物が除去しやすくなる。また、洗浄液を無機絶縁材料層１０１ａの表面に吹き付ける際、この洗浄液に、例えば、１ＭＨｚ程度の超音波振動を付与するようにしてもよい。これにより、無機絶縁材料層１０１ａ表面の異物１０５ａを確実に除去することができる。
【００４３】
また、洗浄工程における洗浄方法は、洗浄液を用いた洗浄に限定されず、例えば、ブラシによって無機絶縁材料層１０１の表面を洗浄する、いわゆるスクラブ洗浄であってもよい。勿論、このような洗浄方法であっても、異物１０５を確実に除去することができる。ただし、ブラシを用いる場合、無機絶縁材料層１０１の表面を傷つけないように、例えば、ブラシの材質、洗浄時の各種条件等を考慮する必要がある。
【００４４】
次に、図６（ｃ）に示すように、無機絶縁材料層１０１ａ上に、再び、無機絶縁材料を塗布して無機絶縁材料層１０１ｂを約２５ｎｍ程度の厚さで形成する。このとき、無機絶縁材料層１０１ａの貫通部１０２ａは、無機絶縁材料層１０１ｂによって塞がれる。次いで、この無機絶縁材料層１０１ｂの表面を、上述したように、例えば、洗浄液によって洗浄することにより、無機絶縁材料層１０１ｂを形成する際に付着した異物１０５ｂを除去する（図６（ｄ））。なお、無機絶縁材料層１０１ｂの異物１０５ｂが除去された部分には、無機絶縁材料層１０１ａの場合と同様に貫通部１０２ｂが形成されるが、この貫通部１０２ｂは無機絶縁材料層１０１ｂのみを実質的に貫通しているに過ぎない。
【００４５】
そして、このような成膜工程と洗浄工程とを交互に複数回繰り返すことによって、複数層の無機絶縁材料層１０１を積層して所定の厚さの保護膜１００を形成する（図５（ｃ））。例えば、本実施形態では、４層の無機絶縁材料層１０１を積層することによって厚さが約１００ｎｍの保護膜１００を形成した。
【００４６】
このように成膜工程と洗浄工程とを交互に複数回繰り返すことで、極めて耐湿性の高い保護膜１００を形成することができる。具体的には、保護膜中に異物が残っている場合や、保護膜に貫通孔（ピンホール）が形成されている場合には、その部分から水分が侵入して圧電素子が破壊される虞がある。しかしながら、本発明の製造方法によれば、保護膜１００中に異物１０５が存在することはなく、また保護膜１００にピンホールが形成されることもない。
【００４７】
ここで、上述したように、各無機絶縁材料層１０１には、異物１０５を除去した部分に、無機絶縁材料層１０１を実質的に貫通する貫通孔１０２が形成されることはある。しかしながら、無機絶縁材料層１０１を複数層積層することで各貫通孔１０２は塞がれるため、保護膜１００に貫通孔（ピンホール）が形成される可能性は極めて小さい。
【００４８】
したがって、極めて耐湿性の高い保護膜１００を形成することができ、圧電素子３００の水分に起因する破壊を確実に防止して圧電素子の耐久性を大幅に向上することができる。
【００４９】
また、耐湿性が向上することで、保護膜１００の厚さを１００ｎｍ程度と比較的薄くしても圧電素子３００の水分に起因する破壊を防止することができ、これにより圧電素子３００の変位の低下も小さく抑えることもできる。なお、本実施形態では、保護膜１００の厚さを１００ｎｍ程度に形成するようにしたが、例えば、保護膜１００の厚さを４０ｎｍ程度とした場合でも、圧電素子３００の水分に起因する破壊を防止することはできる。
【００５０】
そして、このように流路形成基板用ウェハ１１０の全面に保護膜１００を形成した後は、図７（ａ）に示すように、この保護膜１００を所定形状にパターニングする。すなわち、下電極膜６０の接続部６０ａ及びリード電極９０の接続部９０ａに対向する領域の保護膜１００を除去する。なお、本実施形態では、接続部６０ａ，９０ａに対向する領域と共に、圧電素子３００を構成する各層及びリード電極９０のパターン領域以外も除去するようにしている。勿論、保護膜１００は、接続部６０ａ，９０ａに対向する領域のみが除去されていてもよい。何れにしても、保護膜１００は、少なくとも圧電素子３００を構成する各層を覆うように形成されていればよい。また、保護膜１００の除去方法は、特に限定されないが、例えば、イオンミリング等のドライエッチングを用いることが好ましい。これにより、保護膜１００を選択的に良好に除去することができる。
【００５１】
次いで、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に、複数の保護基板３０が一体的に形成される保護基板用ウェハ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１３０には、圧電素子保持部３１、リザーバ部３２等が予め形成されている。また、保護基板用ウェハ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、保護基板用ウェハ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。
【００５２】
次いで、図７（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、更に弗化硝酸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。
【００５３】
次いで、図７（ｄ）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）からなる絶縁膜５１を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、この絶縁膜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。
【００５４】
なお、その後は、保護基板用ウェハ１３０上に駆動ＩＣ２００を実装すると共に、駆動ＩＣ２００とリード電極９０とを駆動配線２１０によって接続する。さらに、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ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の保護基板用ウェハ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、保護基板用ウェハ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。これにより、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。
【００５５】
（他の実施形態）
以上、本発明の各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、無機絶縁材料層１０１を４層積層することによって保護膜１００を形成するようにしたが、無機絶縁材料層１０１の積層は、２層以上であればよく、例えば、３層であってもよいし、５層以上であってもよい。
【００５６】
また、例えば、上述した実施形態では、圧電素子３００が保護基板３０の圧電素子保持部３１内に形成されているが、これに限定されず、勿論、圧電素子３００は露出されていてもよい。この場合でも、圧電素子３００及びリード電極９０の表面は、無機絶縁材料からなる保護膜１００によって覆われているため、水分（湿気）に起因する圧電体層７０の破壊は、確実に防止される。さらに、上述した実施形態では、連通部１３近傍まで延設された下電極膜６０の先端部が接続配線２１０との接続部６０ａとなっているが、例えば、上電極膜８０の場合と同様に、下電極膜６０からもリード電極を引き出し、その先端部を接続配線２１０との接続部としてもよい。
【００５７】
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。
【００５８】
また、上述した実施形態においては、本発明の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説明したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの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もの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。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの要部を示す平面図。
【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。
【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。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図８】一実施形態に係る記録装置の概略図。
【符号の説明】
【００６０】
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  保護基板、  ３１  圧電素子保持部３１  リザーバ部、  ３３  リザーバ、  ３４  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  圧電体膜、  ８０  上電極膜、  １００  保護膜、  １０１  無機絶縁材料層、  １０２  貫通部  、  ２００  駆動ＩＣ、  ２１０  接続配線、  ２２０  封止材、  ３００  圧電素子
【図１】
2006123212.tif 000003
【図２】
2006123212.tif 000004
【図３】
2006123212.tif 000005
【図４】
2006123212.tif 000006
【図５】
2006123212.tif 000007
【図６】
2006123212.tif 000008
【図７】
2006123212.tif 000009
【図８】
2006123212.tif 000010