(57)【要約】【課題】精度良く、再現良く、確実に圧電素子を形成でき、量産性に優れ、歩留まりを向上でき、低コスト且つ特性のばらつきが低減された圧電型アクチュエータの製造方法、これにより製造された圧電型アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】基板５０上に１以上の連通溝１３を有する隔壁を設けて複数の圧電素子形成領域５を画成する工程と、ＩＪ法により共通電極材料前駆体液４ａを、圧電素子形成領域５及び連通溝１３に塗布・焼成して共通電極４を形成する工程と、ＩＪ法により圧電体ゾルゲル液７ａを、圧電素子形成領域５に塗布・焼成して圧電材料層７を形成する工程と、ＩＪ法により個別電極材料前駆体液８ａを、圧電素子形成領域５に塗布・焼成して個別電極８を形成する工程とを備え、隔壁はこれを介して隣り合う２の圧電素子形成領域５を連通溝１３により連通させてなることを特徴とする。【選択図】図４ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に圧電素子を形成する圧電型アクチュエータの製造方法であって、
前記基板上に、１以上の連通溝を有する隔壁を設けて複数の圧電素子形成領域を画成する隔壁形成工程と、
インクジェット法により共通電極材料前駆体を含む共通電極材料前駆体液を、前記圧電素子形成領域及び前記連通溝に塗布した後に焼成して共通電極を形成する共通電極形成工程と、
インクジェット法により圧電体前駆体を含む圧電体ゾルゲル液を、前記圧電素子形成領域に塗布した後に焼成して圧電材料層を形成する圧電材料層形成工程と、
インクジェット法により個別電極材料前駆体を含む個別電極材料前駆体液を、前記圧電素子形成領域に塗布した後に焼成して個別電極を形成する個別電極形成工程と、を備え、
前記隔壁は、当該隔壁を介して隣り合う２の圧電素子形成領域を前記連通溝により連通させてなることを特徴とする圧電型アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記共通電極形成工程の前に、前記連通溝に親水処理を施し、
前記圧電体形成工程、及び前記個別電極形成工程のそれぞれの前に、前記連通溝に撥水処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の圧電型アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記共通電極材料前駆体液、前記圧電体ゾルゲル液、及び前記個別電極材料前駆体液の粘度を調整することを特徴とする請求項１に記載の圧電型アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記共通電極材料前駆体液の粘度は、前記連通溝に浸入できる粘度であり、
前記圧電体ゾルゲル液の粘度及び前記個別電極材料前駆体液の粘度は、前記連通溝に浸入できない粘度であることを特徴とする請求項３に記載の圧電型アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記圧電材料層形成工程及び前記個別電極形成工程の後、前記圧電素子形成領域の周囲の隔壁を除去することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に圧電型アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記圧電材料層形成工程及び前記個別電極形成工程の後、前記圧電素子形成領域の周囲の隔壁を残すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に圧電型アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記圧電素子形成領域の周囲の隔壁は、無機材料からなることを特徴とする請求項６に記載の圧電型アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記圧電素子形成領域の周囲の隔壁を耐湿性のある耐湿性材料で形成することを特徴とする請求項６または７に記載の圧電型アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記耐湿性材料は、シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項８に記載の圧電型アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の圧電型アクチュエータの製造方法によって製造されたことを特徴とする圧電型アクチュエータ。
【請求項１１】
ノズルから液滴を吐出させるための圧電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧電型アクチュエータが請求項１乃至９のいずれか１項に記載の圧電型アクチュエータの製造方法によって製造されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクと、を一体化した液体カートリッジにおいて、
前記液滴吐出ヘッドが請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項１３】
請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドまたは請求項１２に記載の液体カートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電型アクチュエータの製造方法、及び該製造方法によって製造された圧電型アクチュエータ、並びに該圧電型アクチュエータを用いる液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタやファクシミリ装置、複写機、プロッタ等の画像記録装置あるいは画像形成装置として用いられるインクジェット記録装置において、これに使用される液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、圧力室、インク流路とも称される。）と、この液室内のインクを加圧するエネルギーを発生するアクチュエータ手段を備え、アクチュエータ手段で発生するエネルギーによって液室内の記録液に圧力を作用させてノズルから液滴を吐出させる。
【０００３】
液滴吐出ヘッドとしては、電気機械変換素子などの圧電型アクチュエータを用いるもの、電極間の静電力を利用する静電型アクチュエータを用いるものがあり、この中でも圧電型アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッドは、高速化、高密度化、液滴粘度への対応性において、他の方式の液滴吐出ヘッドに比べて優位であることから、現在開発が盛んに行われている。
【０００４】
この圧電型アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッドにおいては、圧電素子の寸法（特に短辺長、厚さ）精度が液滴吐出特性に大きく影響を及ぼし、特にインクジェットヘッドの場合、各アクチュエータの特性のバラツキが大きければ、印字精度、画質の再現性が著しく低下することとなる。また、更なる画素の高密度化に伴い、圧電素子の寸法精度も益々高い精度が求められている。
【０００５】
従来のインクジェットヘッドとしては、例えば特許文献１乃至３に記載されているように、基板に形成される圧電素子の寸法精度を向上させる為にＡＤ（エアロゾルデポジション）法、ゾルゲル法を用いて、かつ形成領域を凹部にして、形成後パターニングするもの（特許文献１）、予め非形成領域をマスクしてから圧電素子材料を形成、その後マスク材を除去する方法（特許文献２）、圧電素子材料を形成する基板上に圧電体素子材料を形成する形成許容領域と、形成を阻害する形成阻害領域を設ける方法（特許文献３）により圧電体素子の寸法バラツキを抑制することが知られている。
【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に記載されている圧電型アクチュエータの製造方法では、圧電体素子材料を形成する領域（基板）に凹部を形成し、圧電体材料を形成後さらにパターニングする為、パターニング時の加工寸法誤差（バラツキ）が大きくなること、またパターニング工程として凹部形成と圧電体素子材料のパターニングの２工程が必要となり、工程増加に伴うコストアップと歩留まりへの影響が懸念される。
【０００７】
また、特許文献２に記載されている圧電型アクチュエータの製造方法では、圧電体材料を基板上に選択的に形成する為に予め圧電体を形成しない領域にレジストパターンを形成する。その後、ＡＤ法で圧電体材料を形成した後にレジストパターンを除去し、所望の領域のみに圧電体材料を形成する。しかし、この方法では、レジストパターン上にも高いエネルギーを有する圧電体材料が吹き付けられ堆積、結晶化する可能性があるので、レジストを除去するときに残渣として基板表面に残存したり、圧電体材料を分断したりすることになり、基板上の圧電体材料に欠けやクラックを生じたりする恐れがあるという問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献３に記載されている圧電型アクチュエータに製造方法では、圧電体材料を基板上にＡＤ法で形成する前に予め圧電体材料の形成許容領域と阻害領域を表面硬度の異なる材料で形成している。この方法では、表面材料、及びその組合せが限定されること、ＡＤ法の機構から考えて阻害領域にも圧電材料は少なからず形成されてしまう為、阻害領域に形成された圧電材料を結局は除去する工程を追加する必要があり、製造コスト、歩留まりに影響を及ぼす可能性がある。また、阻害領域に堆積した圧電材料は、アニール時に剥がれることもあり、剥がれたものが異物として基板上に残存すると製品歩留まりの低下を招くこともある。
【０００９】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、精度良く、再現良く、確実に圧電素子を形成でき、量産性に優れ、歩留まりを向上でき、低コスト、且つ、特性のばらつきが低減された圧電型アクチュエータの製造方法を提供すると共に、該製造方法により製造され低コスト、且つ、特性のばらつきが低減された圧電型アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ及び画像形成装置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】
即ち、上記課題を解決するために本発明に係る圧電型アクチュエータの製造方法、及び該製造方法によって製造された圧電型アクチュエータ、並びに該圧電型アクチュエータを用いる液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、画像形成装置は、具体的には下記（１）〜（１３）に記載の技術的特徴を有する。
【００１１】
（１）：基板上に圧電素子を形成する圧電型アクチュエータの製造方法であって、前記基板上に、１以上の連通溝を有する隔壁を設けて複数の圧電素子形成領域を画成する隔壁形成工程と、インクジェット法により共通電極材料前駆体を含む共通電極材料前駆体液を、前記圧電素子形成領域及び前記連通溝に塗布した後に焼成して共通電極を形成する共通電極形成工程と、インクジェット法により圧電体前駆体を含む圧電体ゾルゲル液を、前記圧電素子形成領域に塗布した後に焼成して圧電材料層を形成する圧電材料層形成工程と、インクジェット法により個別電極材料前駆体を含む個別電極材料前駆体液を、前記圧電素子形成領域に塗布した後に焼成して個別電極を形成する個別電極形成工程と、を備え、前記隔壁は、当該隔壁を介して隣り合う２の圧電素子形成領域を前記連通溝により連通させてなることを特徴とする圧電型アクチュエータの製造方法である。
【００１２】
上記（１）に記載の構成によれば、隔壁を設けることにより圧電材料、金属材料（共通電極材料前駆体、圧電体前駆体、個別電極材料前駆体）を精度良く、再現良く塗布することで、確実に所望の圧電素子を形成することができると共に、圧電体（圧電材料層）、電極層（共通電極、個別電極）のリソエッチ等によるパターニングが不要である為、量産性と歩留まりを向上でき、圧電型アクチュエータの特性ばらつきを低減すると共に、圧電型アクチュエータの製造コストを低減することもできる。また、隔壁に連通溝を設けることにより、不要箇所に高価な材料を使用しないために製造コストを低減できる。
【００１３】
（２）：前記共通電極形成工程の前に、前記連通溝に親水処理を施し、前記圧電体形成工程、及び前記個別電極形成工程のそれぞれの前に、前記連通溝に撥水処理を施すことを特徴とする上記（１）に記載の圧電型アクチュエータの製造方法である。
【００１４】
上記（２）に記載の構成によれば、共通電極形成時に連通溝表面に親水処理を施すことと、圧電材料層及び個別電極形成時に撥水処理を施すことにより、精度良く、再現性良く圧電素子を形成できる。
【００１５】
（３）：前記共通電極材料前駆体液、前記圧電体ゾルゲル液、及び前記個別電極材料前駆体液の粘度を調整することを特徴とする上記（１）に記載の圧電型アクチュエータの製造方法である。
【００１６】
（４）：前記共通電極材料前駆体液の粘度は、前記連通溝に浸入できる粘度であり、前記圧電体ゾルゲル液の粘度及び前記個別電極材料前駆体液の粘度は、前記連通溝に浸入できない粘度であることを特徴とする上記（３）に記載の圧電型アクチュエータの製造方法である。
【００１７】
上記（３）、（４）に記載の構成によれば、共通電極ゾルゲル液（共通電極材料前駆体液）の粘度を低くすることと、圧電体前駆体ゾルゲル液及び個別電極ゾルゲル液（個別電極材料前駆体液）の粘度を高くすることにより、精度良く、再現性良く圧電素子を形成できる。
【００１８】
（５）：前記圧電材料層形成工程及び前記個別電極形成工程の後、前記圧電素子形成領域の周囲の隔壁を除去することを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１項に圧電型アクチュエータの製造方法である。
【００１９】
（６）：前記圧電材料層形成工程及び前記個別電極形成工程の後、前記圧電素子形成領域の周囲の隔壁を残すことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１項に圧電型アクチュエータの製造方法である。
【００２０】
（７）：前記圧電素子形成領域の周囲の隔壁は、無機材料からなることを特徴とする上記（６）に記載の圧電型アクチュエータの製造方法である。
【００２１】
（８）：前記圧電素子形成領域の周囲の隔壁を耐湿性のある耐湿性材料で形成することを特徴とする上記（６）または（７）に記載の圧電型アクチュエータの製造方法である。
【００２２】
（９）：前記耐湿性材料は、シリコン窒化膜であることを特徴とする上記（８）に記載の圧電型アクチュエータの製造方法である。
【００２３】
（１０）：上記（１）乃至（９）のいずれか１項に記載の圧電型アクチュエータの製造方法によって製造されることを特徴とする圧電型アクチュエータである。
【００２４】
（１１）：ノズルから液滴を吐出させるための圧電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電型アクチュエータが上記（１）乃至（９）のいずれか１項に記載の圧電型アクチュエータの製造方法によって製造されたことを特徴とする液滴吐出ヘッドである。
【００２５】
（１２）：液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクと、を一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが上記（１１）に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジである。
【００２６】
上記（１２）に記載の構成によれば、上記（１）乃至（９）のいずれか１項に記載の圧電型アクチュエータの製造方法によって製造された圧電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化することにより、量産性と歩留まりを向上でき、製造コストを低減することができる。
【００２７】
（１３）：上記（１１）に記載の液滴吐出ヘッドまたは上記（１２）に記載の液体カートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００２８】
上記（１３）に記載の構成によれば、上記（１１）に記載の液滴吐出ヘッド又は上記（１２）に記載の液体カートリッジを有し、前記液滴吐出ヘッドのノズル孔からインク滴を吐出させて画像を記録する画像形成装置は、インク滴を安定して吐出するから、良質な画像を安定して形成するとともに製造不良が減少して低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、精度良く、再現良く、確実に圧電素子を形成でき、量産性に優れ、歩留まりを向上でき、低コスト、且つ、特性のばらつきが低減された圧電型アクチュエータの製造方法を提供することができる。
また本発明によれば、低コスト、且つ、特性のばらつきが低減された圧電型アクチュエータ、並びに該圧電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド、該液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ、及び、該液滴吐出ヘッド又は液体カートリッジを搭載した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る液滴吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図３】図１の液滴吐出ヘッドにおける液室短辺方向の断面図である。
【図４ａ】本発明に係る圧電型アクチュエータの製造方法の第一の実施の形態における液滴吐出ヘッドの製造工程（１）を示す断面図である。
【図４ｂ】本発明に係る圧電型アクチュエータの製造方法の第一の実施の形態における液滴吐出ヘッドの製造工程（２）を示す断面図である。
【図５ａ】本発明に係る圧電型アクチュエータの製造方法の第二の実施の形態における液滴吐出ヘッドの製造工程（１）を示す断面図である。
【図５ｂ】本発明に係る圧電型アクチュエータの製造方法の第二の実施の形態における液滴吐出ヘッドの製造工程（２）を示す断面図である。
【図６】本発明に係る液体カートリッジの外観図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置であるインクジェット記録装置の外観図である。
【図８】図７のインクジェット記録装置の機構部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明に係る圧電型アクチュエータの製造方法は、基板（５０）上に圧電素子（９）を形成する圧電型アクチュエータの製造方法であって、前記基板（５０）上に、１以上の連通溝（１３）を有する隔壁（２２）を設けて複数の圧電素子形成領域（５）を画成する隔壁形成工程と、インクジェット法により共通電極材料前駆体を含む共通電極材料前駆体液（４ａ）を、前記圧電素子形成領域（５）及び前記連通溝（１３）に塗布した後に焼成して共通電極（４）を形成する共通電極形成工程と、インクジェット法により圧電体前駆体を含む圧電体ゾルゲル液（７ａ）を、前記圧電素子形成領域（５）に塗布した後に焼成して圧電材料層（７）を形成する圧電材料層形成工程と、インクジェット法により個別電極材料前駆体を含む個別電極材料前駆体液（８ａ）を、前記圧電素子形成領域（５）に塗布した後に焼成して個別電極（８）を形成する個別電極形成工程と、を備え、前記隔壁（２２）は、当該隔壁（２２）を介して隣り合う２の圧電素子形成領域（５）を前記連通溝（１３）により連通させてなることを特徴とする。
【００３２】
次に、本発明に係る圧電型アクチュエータの製造方法についてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３３】
本発明に係る圧電型アクチュエータの製造方法の説明をするに先立ち、先ず、圧電型アクチュエータを有する液滴吐出ヘッドの構成について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の圧電型アクチュエータを有する液滴吐出ヘッドの斜視図、図２は、液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図３は、図１、２の液室短辺方向の断面図である。
図に示すように、液滴吐出ヘッド１０００は、基板面部に設けたノズル孔３１から液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものである。液滴吐出ヘッド１０００の各構成についてより詳しく説明すると、圧電素子９及び振動板１０からなる圧電型アクチュエータを備えたシリコン基板１と、ノズル孔３１を備えたノズル板３０と、が接合され、液滴を吐出するノズル孔３１、圧力室２１、該圧力室２１に液体を供給する為の流体抵抗部４２、及び共通液室４３を形成している。各圧力室２１は、圧力室隔壁２２で仕切られている。
【００３４】
アクチュエータ基板１は、図１、図２、及び図３に示すように、圧力室２１の一部壁面に振動板１０が形成され、該振動板１０を介して液室２１と対向する側に圧電素子９が形成されている。また、共通液室４３の振動板１０面は、共通インク供給口４１が開口されており、ここから液滴として吐出されるインクを外部から供給できるようになっている。図３に示すように、振動板１０を介して液室２１に対向する側に形成されている圧電素子９は、共通電極４と個別電極８、及びこれらに狭持されてなる圧電体（圧電材料層）７から形成されている。
【００３５】
このように形成された液滴吐出ヘッド１０００においては、各圧力室２１内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部から画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル孔３１に対応する個別電極８に対して、発振回路により、２０Ｖのパルス電圧が印加される。この電圧パルスが印加されることにより、圧電体７は、電歪効果により圧電体７そのものが振動板１０と平行方向に縮み、これに伴って振動板１０が圧力室２１方向に撓む。これにより、圧力室２１内の圧力が急激に上昇して、圧力室２１に連通するノズル孔３１から記録液が吐出される。
次にパルス電圧印加後は、縮んだ圧電体７が元に戻ることから撓んだ振動板１０は、元の位置に戻るため、圧力室２１内が共通液室４３内に比べて負圧となり、共通液室４３から流体抵抗部４２を介してインクが圧力室２１に供給される。
以上の動作を繰り返すことにより、液滴を連続的に吐出でき、液滴吐出ヘッドに対向して配置された被記録媒体（用紙）に画像が形成される。
【００３６】
次いで、以下に本発明に係る圧電型アクチュエータの製造方法の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第一の実施の形態）
図４ａ及び図４ｂは、本発明の第一の実施の形態に係わる液滴吐出ヘッドの製造工程を示す。
（Ａ）シリコン基板５１（例えば板厚４００μｍ）と、該シリコン基板５１上に順に積層された埋め込みシリコン酸化膜１１（厚さ５００ｎｍ）、及び活性層シリコン１２（２μｍ）からなるＳＯＩ基板５０を用意し、活性層シリコン１２の表面を一般的な熱酸化法により３００ｎｍ厚のシリコン酸化膜２を形成する。これら埋め込みシリコン酸化膜１１、活性層シリコン１２、およびシリコン酸化膜２は、後の振動板１０として機能する。
【００３７】
（Ｂ）次に隔壁材料３となる絶縁体の無機材料として、例えばプラズマＣＶＤ法によりシリコン窒化膜を後の圧電素子９の厚さ以上になるように（例えば２μｍ）シリコン酸化膜２上に形成する。次にリソエッチ法により、圧電素子形成領域５及び連通溝１３部分の隔壁材料３を除去する。この際の連通溝１３の幅はインクジェットパターニング法（ＩＪＰ法）において液滴供給が可能な幅で、かつ連通溝１３表面の親水処理と撥水処理による表面張力の制御と液滴粘度の制御により、液体の連通溝１３への侵入可否が選択できる幅、例えば１５μｍとし、連通溝１３の数は（後述する）共通電極の連通溝１３部の電気抵抗が十分小さくなる数、例えば幅１５μｍの連通溝１３に白金を厚さ０．１μｍ形成する場合は３個とする。
【００３８】
（Ｃ）次にインクジェットパターニング法（ＩＪＰ法）にて、電極材料（金属粒子；共通電極材料前駆体）を含んだ共通電極材料前駆体液４ａを圧電素子形成領域５及び連通溝１３に選択的に塗布・焼成して、共通電極４を形成する。ここで、連通溝１３にも液体を浸入させるために、共通電極前駆体液４ａは予め連通溝１３に親水処理をするか、共通電極前駆体液４ａの粘度を下げるか、もしくはその両方を行う。用いられる金属粒子は、金、銀、銅、チタン、白金など溶媒に分散させた所謂ナノメタルインクであればよい。
【００３９】
（Ｄ）次に（Ｃ）と同様にＩＪＰ法にて、圧電体７の材料（圧電体前駆体）を含んだ圧電体ゾルゲル液７ａを共通電極４上の連通溝１３を含まない圧電素子形成領域５に選択的に塗布する。塗布後焼成し、このサイクルを所望の圧電体７の厚さ（例えば１μｍ）になるまで複数回繰り返し、圧電体（圧電材料層）７を形成したい領域である圧電素子形成領域５に形成する。ここで、圧電体ゾルゲル液７ａが連通溝１３に浸入するのを防ぐために、予め連通溝１３に撥水処理をするか、圧電体ゾルゲル液７ａの粘度を上げるか、もしくはその両方を行う。
【００４０】
（Ｅ）さらに（Ｃ）、（Ｄ）と同様にＩＪＰ法にて、電極材料（金属粒子；個別電極材料前駆体）を含んだ個別電極材料前駆体液８ａを圧電体７上に塗布・焼成して、個別電極８を形成する。ここで、個別電極材料前駆体液８ａが連通溝１３に浸入するのを防ぐために、予め連通溝１３に撥水処理をするか、個別電極材料前駆体液８ａの粘度を上げるか、もしくはその両方を行う。用いられる金属粒子は、金、銀、銅、チタン、白金など溶媒に分散させた所謂ナノメタルインクであればよい。
【００４１】
（Ｆ）その後、隔壁材料３を選択的に除去できる液、例えばシリコン窒化膜であれば、一般的に知られている熱燐酸で除去する。隔壁材料３を除去することにより、圧電体７と個別電極８からなる圧電素子９が所望の箇所に且つ精度よく形成することができる。
【００４２】
（Ｇ）次に後の圧力室２１、共通インク供給口４１、流体抵抗部４２を形成するために、シリコン基板５１を所望の厚さｔになるように、公知の技術で研磨する。研磨法以外にもエッチングなどでもよい。
【００４３】
（Ｈ）次に圧力液室２１、共通インク供給口４１、流体抵抗部４２をリソエッチ法により形成する。特にエッチングでは、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチャーを適用することにより、高速にエッチングができ、かつ所望の形状で加工することができる。図４ｂでは、圧力液室２１について図示されていて、圧力液室２１は圧力室隔壁２２により区画されてなる。
【００４４】
（Ｉ）次に各圧力室２１に対応する位置にノズル口３１を形成したノズル板３０を接着剤でアクチュエータ基板１に接合する。ここで、ノズル板３０は、ステンレス、Ｎｉ材、樹脂材等従来から使用されている材料を用いる。このようにして、液滴吐出ヘッド１０００を製造することができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、各圧電素子形成領域５を予め隔壁材料３で囲むことにより、ＩＪＰ法で形成する圧電体７、及び個別電極８を確実に形成したい領域のみに形成することができることから、所望の特性が得られない等の不具合を生じることを防ぐことができ、プロセス課題を解決しつつ、高精度で信頼性を確保するとともに製造歩留まりを向上させることができる。また、隔壁に連通溝１３を設けることにより、不要箇所に高価な材料を使用しない、即ち、不要な箇所に高価な共通電極材料を用いないために製造コストを低減できる。
【００４６】
従って、液滴吐出ヘッド１０００を一体化したカートリッジやこの液滴吐出ヘッド１０００を搭載した液滴記録装置に提供することができる。また、従来技術では困難であった良好な生産性及び生産効率を有する寸法制御に優れた高精度、高密度、且つ高信頼性を持った液滴吐出ヘッド１０００を製造することができる。
【００４７】
（第二の実施の形態）
図５ａ及び図５ｂは、本発明の第二の実施の形態に係わる液滴吐出ヘッドの製造工程を示す。
（ａ）第一の実施の形態と同様、シリコン基板５１（例えば板厚４００μｍ）と、該シリコン基板５１上に順に積層された埋め込みシリコン酸化膜１１（厚さ５００ｎｍ）、及び活性層シリコン１２（２μｍ）からなるＳＯＩ基板５０を用意し、活性層シリコン１２の表面を一般的な熱酸化法により３００ｎｍ厚のシリコン酸化膜２を形成する。これら埋め込みシリコン酸化膜１１、活性層シリコン膜１２、及びシリコン酸化膜２は、後の振動板１０として機能する。
【００４８】
（ｂ）次に隔壁材料３となる絶縁体の無機材料として、例えばＣＶＤ法によりシリコン窒化膜を後の圧電素子９の厚さ以上になるように（例えば２μｍ）シリコン酸化膜２上に形成する。次にリソエッチ法により、圧電素子形成領域５部分及び連通溝１３部分の隔壁材料３を除去する。ここで、除去された後に残る隔壁材料３（即ち、隔壁）の幅は、プロセスに影響のない範囲で例えば０．０３〜０．１０μｍの範囲で極力薄くしておく。また、この際の連通溝１３の幅はインクジェットパターニング法（ＩＪＰ法）において液滴供給が可能な幅で、かつ連通溝１３表面の親水処理と撥水処理による表面張力の制御と液滴粘度の制御により、液体の連通溝１３への侵入可否が選択できる幅、例えば１５μmとし、連通溝１３の数は（後述する）共通電極の連通溝１３部の電気抵抗が十分小さくなる数、例えば白金を幅１５μmの連通溝１３に厚さ０．１μｍ成膜する場合は３個とする。
【００４９】
（ｃ）次にインクジェットパターニング法（ＩＪＰ法）にて、電極材料（金属粒子；共通電極前駆体）を含んだ共通電極材料前駆体液（共通電極ゾルゲル液）４ａを圧電素子形成領域５及び連通溝１３選択的に塗布して、共通電極４を形成する。ここで、共通電極材料前駆体液４ａは連通溝１３にも液体を浸入させるために、予め連通溝１３に親水処理をするか、共通電極材料前駆体液４ａの粘度を下げるか、もしくはその両方を行う。用いられる金属粒子は、金、銀、銅、チタン、白金など溶媒に分散させた所謂ナノメタルインクであればよい。
【００５０】
（ｄ）次に（ｃ）と同様にＩＪＰ法にて、圧電体７の材料（圧電体前駆体）を含んだ圧電体ゾルゲル液７ａを共通電極４上の圧電素子形成領域５に選択的に塗布する。塗布後焼成し、このサイクルを所望の圧電体７の厚さ（例えば１μｍ）になるまで複数回繰り返し、圧電体（圧電材料層）７を形成したい領域である圧電素子形成領域５に形成する。ここで、圧電体ゾルゲル液７ａが連通溝１３に浸入するのを防ぐために、予め連通溝１３に撥水処理をするか、圧電体ゾルゲル液７ａの粘度を上げるか、もしくはその両方を行う。
【００５１】
（ｅ）さらに（ｃ）、（ｄ）と同様にＩＪＰ法にて、電極材料（金属粒子；個別電極前駆体）を含んだ個別電極材料前駆体液８ａを圧電体７上に塗布して、個別電極８を形成する。ここで、個別電極材料前駆体液８ａが連通溝１３に浸入するのを防ぐために、予め連通溝１３に撥水処理をするか、個別電極材料前駆体液８ａの粘度を上げるか、もしくはその両方を行う。用いられる金属粒子は、金、銀、銅、チタン、白金など溶媒に分散させた所謂ナノメタルインクであればよい。
【００５２】
（ｆ）隔壁材料３は除去せず圧電素子９の一部として残す。次に後の圧力室２１、共通インク供給口４１、流体抵抗部４２を形成するために、シリコン基板５１を所望の厚さｔになるよう公知の技術で研磨する。研磨法以外にもエッチングなどでもよい。
【００５３】
（ｇ）次に圧力液室２１、共通インク供給口４１、流体抵抗部４２をリソエッチ法により形成する。特にエッチングでは、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチャーを適用することにより、高速にエッチングができ、かつ所望の形状で加工することができる。図５ｂでは、圧力液室２１について図示されていて、圧力液室２１は圧力室隔壁２２により区画されてなる。
【００５４】
（ｈ）次に図５ｂ（ｈ）に示すように、各圧力室２１に対応する位置にノズル口３１を形成したノズル板３０を接着剤でアクチュエータ基板１に接合する。ここで、ノズル板３０は、ステンレス、Ｎｉ材、樹脂材等従来から使用されている材料を用いる。このようにして、液滴吐出ヘッド１０００を製造することができる。
【００５５】
本実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様に各圧電素子形成領域５を予め隔壁材料３で囲むことにより、ＩＪＰ法で形成する圧電体７、及び個別電極８を確実に形成したい領域のみに形成することができることから、所望の特性が得られない等の不具合を生じることを防ぐことができ、プロセス課題を解決しつつ、高精度で信頼性を確保するとともに製造歩留まりを向上させることができる。加えて、第一の実施の形態とは異なり、吸湿バリア層の機能を持つ隔壁材３を残すことにより、使用環境化における圧電素子９の側壁からの水分の浸入を防ぐことができ、圧電素子９の吸湿による経時的な機能劣化を防止でき、更なる高い耐久性と信頼性を確保することができる。
【００５６】
従って、液滴吐出ヘッド１０００を一体化したカートリッジやこの液滴吐出ヘッド１０００を搭載した液滴記録装置に提供することができる。また、従来技術では困難であった良好な生産性及び生産効率を有する寸法制御に優れた高精度、高密度、且つ高信頼性を持った液滴吐出ヘッド１０００を製造することができる。
【００５７】
（第三の実施の形態：カートリッジ）
第三の実施の形態として液滴吐出ヘッド１０００を一体化したカートリッジについて図６を参照して説明する。このインクカートリッジ８０は、ノズル８１等を有する液滴吐出ヘッド１０００と、この液滴吐出ヘッド１０００に対してインクを供給するインクタンク８２とを一体化したものである。このようにインクタンク８２が一体型の液滴吐出ヘッド１０００の場合、アクチュエータ部を高精度化、高密度化、および高信頼化することで、インクカートリッジ８０の歩留まりや信頼性を向上することができ、インクカートリッジ８０の低コスト化を図ることができる。
【００５８】
（第四の実施の形態：インクジェット記録装置）
第四の実施の形態として液滴吐出ヘッド１０００をと搭載したインクジェット記録装置の一例について図７の斜視図と図８の機構部の構成を示す側面図を参照して説明する。
このインクジェット記録装置９０は、装置本体の内部に走査方向に移動可能なキャリッジ９８とキャリッジ９８に搭載した液滴吐出ヘッド１０００及び液滴吐出ヘッド１０００へインクを供給するインクカートリッジ９９等で構成される印字機構部９１等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙９２を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）９３を抜き差し自在に装着されている。また、用紙９２を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ９４を有し、給紙カセット９３あるいは手差しトレイ９４から給送される用紙９２を取り込み、印字機構部９１によって所要の画像を記録した後、後面側の装着された排紙トレイ９５に排紙する。
【００５９】
印字機構部９１は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９６と従ガイドロッド９７とキャリッジ９８を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ９８には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ(Ｍ）、ブラック(Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッド１０００を複数のインク吐出口（ノズル）が主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ９８には液滴吐出ヘッド１０００に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９９を交換可能に装着している。
【００６０】
インクカートリッジ９９は、上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド１０００へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド１０００へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド１０００としては各色の液滴吐出ヘッド１０００を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液出ヘッドでもよい。
【００６１】
ここで、キャリッジ９８は後方側（用紙搬送下流側)を主ガイドロッド９６に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送上流側)を従ガイドロッド９７に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９８を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター１０１で回転駆動される駆動プーリ１０２と従動プーリ１０３との間にタイミングベルト１０４を張装し、このタイミングベルト１０４をキャリッジ９８に固定しており、主走査モーター１０１の正逆回転によりキャリッジ９８が往復駆動される。
【００６２】
一方、給紙カセット９３にセットした用紙９２を液滴吐出ヘッド１０００に下方側に搬送するために、給紙カセット９３から用紙９２を分離給装する給紙ローラー１０５及びフリクションパッド１０６と、用紙９２を案内するガイド部材１０７と、給紙された用紙９２を反転させて搬送する搬送ローラー１０８と、この搬送ローラー１０８の周面に押し付けられる搬送コロ１０９及び搬送ローラー１０８からの用紙９２の送り出し角度を規定する先端コロ１１０とを有する。搬送ローラー１０８は副走査モーターによってギア列を介して回転駆動される。
【００６３】
そして、キャリッジ９８の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラー１０８から送り出された用紙９２を液滴吐出ヘッド１０００の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１１を設けている。この印写受け部材１１１の用紙搬送方向下流側には、用紙９２を排紙方向へ送り出すための回転駆動される搬送コロ１１２と拍車１１３を設け、さらに用紙９２を排紙トレイ９５に送り出す排紙ローラー１１４と拍車１１５と排紙経路を形成するガイド部材１１６、１１７とを配設している。
【００６４】
このインクジェット記録装置９０で記録時には、キャリッジ９８を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１０００を駆動することにより、停止している用紙９２にインクを吐出して1行分を記録し、その後、用紙９２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙９２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙９２を排紙する。
【００６５】
また、キャリッジ９８の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド１０００の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９８は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピン手段で液滴吐出ヘッド１０００をキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出状態を維持する。
【００６６】
また、吐出不良が発生した場合等には、キャピング手段で液滴吐出ヘッド１０００の吐出出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクと共に気泡等を吸出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００６７】
このように、このインクジェット記録装置９０においては本発明で製造された液滴吐出ヘッド１０００を搭載しているので、安定したインク吐出特性が得られ、画像品質が向上する。
【００６８】
前記説明ではインクジェット記録装置９０に液滴吐出ヘッド１０００を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液滴吐出ヘッド１０００を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  アクチュエータ基板
２  シリコン酸化膜
３  隔壁材料
４  共通電極
４ａ  共通電極材料前駆体液
５  圧電素子形成領域
７  圧電体（圧電材料層）
７ａ  圧電体ゾルゲル液
８  個別電極
８ａ  個別電極材料前駆体液
９  圧電素子
１０  振動板
１１  埋め込みシリコン酸化膜
１２  活性層シリコン
１３  連通溝
２１  圧力室
２２  圧力室隔壁
３０  ノズル板
３１  ノズル口
４１  共通インク供給口
４２  流体抵抗部
４３  共通液室
５０  ＳＯＩ基板
５１  シリコン基板
１０００  液滴吐出ヘッド
ｔ  圧力室隔壁厚
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７０】
【特許文献１】特開２００２−９３５５号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８９６１号公報
【特許文献３】特開２００５−４１７９５２号公報
【図１】
2011018836.tif 000003
【図２】
2011018836.tif 000004
【図３】
2011018836.tif 000005
【図４ａ】
2011018836.tif 000006
【図４ｂ】
2011018836.tif 000007
【図５ａ】
2011018836.tif 000008
【図５ｂ】
2011018836.tif 000009
【図６】
2011018836.tif 000010
【図７】
2011018836.tif 000011
【図８】
2011018836.tif 000012