(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成部材と、
前記流路形成部材に前記圧力室を覆うように設けられた振動膜と、前記圧力室に対応し
て前記振動膜の上に配置された圧電膜と、前記圧電膜の前記振動膜側の面に配置された第
１電極と、前記圧電膜の前記振動膜と反対側の面に配置された第２電極と、前記圧電膜を
覆う第１保護膜と、前記第２電極に接続された配線と、前記配線を覆う第２保護膜を有す
る圧電アクチュエータと、
を備えた、液体吐出装置の製造方法であって、
前記振動膜に、前記圧電膜及び前記第２電極を覆うように前記第１保護膜を成膜する、
第１保護膜成膜工程と、
前記配線を形成する配線形成工程と、
前記第１保護膜によって前記圧電膜及び前記第２電極が覆われている状態で、前記配線
を覆う前記第２保護膜を成膜する、第２保護膜成膜工程と、
前記第２保護膜成膜工程の後に、前記第１保護膜の、前記第２電極と重なる部分を除去
し、前記第１保護膜に前記第２電極を露出させる開口部を形成する、第１除去工程と、
を備えていることを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２保護膜成膜工程において、前記第２保護膜を成膜する際に、還元性物質が発生
することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２保護膜成膜工程において、窒化シリコンからなる前記第２保護膜をＣＶＤ法で
成膜することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２保護膜成膜工程において、前記第２保護膜を、前記第１保護膜の前記圧電膜を
覆う部分にも重なるように成膜し、
前記第２保護膜成膜工程後に、前記第２保護膜の、前記圧電膜に重なる部分を除去する
第２除去工程をさらに備え、
前記第２除去工程によって、前記第２保護膜の下の前記第１保護膜を露出させてから、
前記第１除去工程を行って、露出した前記第１保護膜の前記第２電極を覆う部分を除去す
ることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体吐出装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２保護膜成膜工程において、前記第２保護膜を、前記第１保護膜の前記圧電膜を
覆う部分にも重なるように成膜し、
前記第１除去工程によって、前記第１保護膜と前記第２保護膜の、前記第２電極を覆う
部分を除去することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体吐出装置の製造方法
。
【請求項６】
ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成部材と、前記流路形成部材に設けられた
圧電アクチュエータとを備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記流路形成部材に前記圧力室を覆うように設けられた振動膜と、
前記圧力室に対応して前記振動膜の上に配置された圧電膜と、
前記圧電膜の前記振動膜側の面に配置された第１電極と、
前記圧電膜の前記振動膜と反対側の面に配置された第２電極と、
前記振動膜と前記圧電膜とを覆うように形成された第１保護膜と、
前記第１保護膜の上に配置され、前記第２電極に接続された配線と、
前記第１保護膜と前記配線とを覆うように形成された第２保護膜と、を備え、
前記第１保護膜の前記圧電膜を覆う部分のうち、前記第２電極と重なる部分には、開口
部が形成され、
前記配線を覆う前記第２保護膜の下には、この第２保護膜の全域にわたって、前記第１
保護膜が配置されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
前記流路形成部材は複数の前記圧力室を有し、
前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室にそれぞれ対応する複数の圧電膜を有し
、
前記第１保護膜は、前記複数の圧電膜に跨って形成され、
１つの前記圧電膜の前記第２電極に接続された前記配線が、他の前記圧電膜の間におい
て、前記第１保護膜の上に配置され、
他の前記圧電膜の間に配置された前記配線も、前記第２保護膜によって覆われているこ
とを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置の製造方法、及び、液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、液体吐出装置として、インクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドは、複数の圧力室等のインク流路が形成された流路形成基板と、複数の圧力室に対応して流路形成基板に設けられた複数の圧電素子を有する。
【０００３】
複数の圧電素子は、流路形成基板に複数の圧力室を覆うように形成された弾性膜上に配置されている。各圧電素子は、圧電膜と、圧電膜に対して流路形成基板側に配置された下電極膜と、圧電膜に対して流路形成基板と反対側に配置された上電極膜を含む。圧電素子は、酸化アルミニウムからなる、耐湿性を有する保護膜によって覆われている。保護膜の上には、上電極膜に接続される配線（リード電極）が形成されている。また、この配線は、配線保護膜（絶縁膜）によって覆われている。
【０００４】
上記の圧電素子等の構成は、以下の工程を経て製造される。まず、弾性膜の上に、圧電素子の下電極膜を成膜する。次に、圧電膜、上電極膜を成膜するとともに、圧電膜と上電極膜をエッチングして、圧電素子のパターニングを行う。次に、上電極膜の上に保護膜を成膜し、保護膜をパターニングする。さらに、保護膜の上に、上電極膜と接続される配線を形成した後、この配線と上電極膜との接続部を覆うように配線保護膜を成膜し、配線保護膜をパターニングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１のインクジェットヘッドでは、圧電素子が保護膜によって覆われている。この保護膜は、主として、圧電素子への湿気の侵入を防止するために設けられるものであることから、保護膜は、圧電素子の全面を覆っている。しかし、この構成では、圧電素子の変形が保護膜によって阻害されてしまう、という問題がある。
【０００７】
そこで、本願発明者らは、圧電膜を覆う保護膜のうちの、特に、電極（上電極膜）を覆っている部分を除去することを検討している。その場合、次のような製造工程が考えられる。まず、保護膜を、圧電膜及びその上面の電極を覆うように成膜してから、保護膜のパターニングを行って、前記電極を覆っている部分を除去する。その後、保護膜の上に配線を形成してから、この配線を覆う配線保護膜を形成する。しかし、上記のような製造工程を採用する場合、保護膜の、圧電膜を覆う一部分が除去された状態で、配線保護膜の成膜が行われる。そのため、その後に配線保護膜を成膜したときに、その成膜途中で発生したガスによって圧電膜に還元等の反応が生じ、圧電膜の劣化が生じる虞がある。
【０００８】
本発明の目的は、圧電膜を覆う保護膜の一部を除去することによって、保護膜による圧電膜の変形阻害を小さくすることである。また、本発明の別の目的は、製造工程中に、保護膜を除去した箇所からの圧電膜の劣化を抑制することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
本発明の液体吐出装置の製造方法は、ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成部材と、前記流路形成部材に前記圧力室を覆うように設けられた振動膜と、前記圧力室に対応して前記振動膜の上に配置された圧電膜と、前記圧電膜の前記振動膜側の面に配置された第１電極と、前記圧電膜の前記振動膜と反対側の面に配置された第２電極と、前記圧電膜を覆う第１保護膜と、前記第２電極に接続された配線と、前記配線を覆う第２保護膜を有する圧電アクチュエータと、を備えた、液体吐出装置の製造方法であって、
前記振動膜に、前記圧電膜及び前記第２電極を覆うように前記第１保護膜を成膜する、第１保護膜成膜工程と、前記配線を形成する配線形成工程と、前記第１保護膜によって前記圧電膜及び前記第２電極が覆われている状態で、前記配線を覆う前記第２保護膜を成膜する、第２保護膜成膜工程と、前記第２保護膜成膜工程の後に、前記第１保護膜の、前記第２電極と重なる部分を除去し、前記第１保護膜に前記第２電極を露出させる開口部を形成する、第１除去工程と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
圧電膜に空気中の水分が入り込むと圧電膜が劣化するため、水分の浸入を防止するために圧電膜は第１保護膜によって覆われている。一方で、圧電膜の全体が第１保護膜で覆われていると、第１保護膜により圧電膜の変形が阻害されるために、圧電膜が変形しにくくなる。そこで、本発明では、圧電膜を覆っている第１保護膜のうちの一部を除去することで、第１保護膜による圧電膜の変形阻害を小さく抑える。また、第１保護膜の、第２電極と重なる部分を除去する。これにより、第１保護膜が除去された箇所においては、圧電膜が第２電極に覆われているため、第１保護膜を除去することによる、圧電膜への水分の侵入は極力抑えられる。
【００１１】
一方で、第２電極に接続される配線を形成した後、その電気的信頼性を高めるため、配線を覆うように第２保護膜を成膜する。ここで、第１保護膜の一部を除去してから、第２保護膜の成膜を行った場合には、この第２保護膜の成膜時に、第１保護膜が除去された部分において圧電膜の劣化が生じる虞がある。そこで、本発明では、第１保護膜を成膜した後、圧電膜が第１保護膜で覆われた状態で第２保護膜を成膜し、その後に第１保護膜の一部を除去する。第２保護膜を成膜する際に、圧電膜の全体が第１保護膜によって覆われているため、第２保護膜の成膜時における圧電膜の劣化が防止される。
【００１２】
本発明の液体吐出装置は、ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成部材と、前記流路形成部材に設けられた圧電アクチュエータとを備え、前記圧電アクチュエータは、前記流路形成部材に前記圧力室を覆うように設けられた振動膜と、前記圧力室に対応して前記振動膜の上に配置された圧電膜と、前記圧電膜の前記振動膜側の面に配置された第１電極と、前記圧電膜の前記振動膜と反対側の面に配置された第２電極と、前記振動膜と前記圧電膜とを覆うように形成された第１保護膜と、前記第１保護膜の上に配置され、前記第２電極に接続された配線と、前記第１保護膜と前記配線とを覆うように形成された第２保護膜と、を備え、前記第１保護膜の前記圧電膜を覆う部分のうち、前記第２電極と重なる部分には開口部が形成され、前記配線を覆う前記第２保護膜の下には、この第２保護膜の全域にわたって、前記第１保護膜が配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、第１保護膜の圧電膜を覆う部分に開口部が形成されているため、保護膜に
よる圧電膜の変形阻害が小さく抑えられる。また、第１保護膜の開口部は、第２電極と重
なる部分に開口部が形成されているため、圧電膜の一部が第１保護膜によって覆われてい
なくても、その部分は第２電極によって覆われているために、水分の圧電膜への侵入が抑
えられる。また、配線を覆う第２保護膜の下には、第２保護膜の全域にわたって第１保護
膜が存在している。そのため、第２保護膜の下に、第１保護膜が部分的に配置されている
場合と比べて、第２保護膜が形成される面の段差が小さくなり、第２保護膜が剥離しにく
いという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。
【図２】インクジェットヘッドの１つのヘッドユニットの上面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】図３のV-V線断面図である。
【図６】（ａ）振動膜成膜、（ｂ）共通電極形成、（ｃ）圧電材料膜成膜、（ｄ）個別電極用の導電膜成膜、（ｅ）導電膜エッチング（個別電極形成）の、各工程を示す図である。
【図７】（ａ）圧電材料膜エッチング（圧電膜形成）、（ｂ）共通電極エッチング、（ｃ）第１保護膜成膜、（ｄ）絶縁膜成膜、（ｅ）個別電極と配線の導通用の孔形成の、各工程を示す図である。
【図８】（ａ）配線用の導電膜成膜、（ｂ）導電膜エッチング（配線形成）、（ｃ）第２保護膜成膜の、各工程を示す図である。
【図９】（ａ）絶縁膜及び第２保護膜の一部除去（エッチング）、（ｂ）第１保護膜の一部除去（エッチング）、（ｃ）振動板の孔形成（エッチング）、の各工程を示す図である。
【図１０】（ａ）流路形成部材の研磨、（ｂ）流路形成部材のエッチング、（ｃ）ノズルプレートの接合、（ｄ）リザーバ形成部材の接合の、各工程を示す図である。
【図１１】変更形態に係る、第１保護膜、絶縁膜、第２保護膜の成膜、及び、除去に関する工程を説明する図である。
【図１２】別の変更形態に係る、インクジェットヘッドの１つのヘッドユニットの平面図である。
【図１３】図１２のＢ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。まず、図１を参照してインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、図１に示す前後左右の各方向をプリンタの「前」「後」「左」「右」と定義する。また、紙面手前側を「上」、紙面向こう側を「下」とそれぞれ定義する。以下では、前後左右上下の各方向語を適宜使用して説明する。
【００１６】
（プリンタの概略構成）
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送機構５と、制御装置６等を備えている。
【００１７】
プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０，１１に沿って左右方向（以下、走査方向ともいう）に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１４が連結され、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。
【００１８】
インクジェットヘッド４は、キャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド４は、走査方向に並ぶ４つのヘッドユニット１６を備えている。４つのヘッドユニット１６は、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１７が装着されるカートリッジホルダ７と、図示しないチューブによってそれぞれ接続されている。各ヘッドユニット１６は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に形成された複数のノズル２４（図２〜図５参照）を有する。各ヘッドユニット１６のノズル２４は、インクカートリッジ１７から供給されたインクを、プラテン２に載置された記録用紙１００に向けて吐出する。
【００１９】
搬送機構５は、前後方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有する。搬送機構５は、２つの搬送ローラ１８，１９によって、プラテン２に載置された記録用紙１００を前方（以下、搬送方向ともいう）に搬送する。
【００２０】
制御装置６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備える。  制御装置６は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＡＳＩＣにより、記録用紙１００への印刷等の各種処理を実行する。例えば、印刷処理においては、制御装置６は、ＰＣ等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド４やキャリッジ駆動モータ１５等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。具体的には、キャリッジ３とともにインクジェットヘッド４を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。
【００２１】
（インクジェットヘッドの詳細）
次に、インクジェットヘッド４の詳細構成について説明する。図２は、インクジェットヘッド４の１つのヘッドユニット１６の上面図である。尚、インクジェットヘッド４の４つのヘッドユニット１６は、全て同じ構成であるため、そのうちの１つについて説明を行い、他のヘッドユニット１６については説明を省略する。図３は、図２のＡ部拡大図である。図４は、図３のIV-IV線断面図である。図５は、図３のV-V線断面図である。
【００２２】
図２〜図５に示すように、ヘッドユニット１６は、ノズルプレート２０、流路形成部材２１、圧電アクチュエータ２２、及び、リザーバ形成部材２３を備えている。尚、図２では、図面の簡素化のため、流路形成部材２１及び圧電アクチュエータ２２の上方に位置する、リザーバ形成部材２３は、二点鎖線で外形のみ示されている。
【００２３】
（ノズルプレート）
ノズルプレート２０は、ステンレス鋼等の金属材料、シリコン、あるいは、ポリイミド等の合成樹脂材料などで形成されている。ノズルプレート２０には、複数のノズル２４が形成されている。図２に示すように、１色のインクを吐出する複数のノズル２４は、搬送方向に配列されて、左右方向に並ぶ２列のノズル列２５ａ，２５ｂを構成している。２列のノズル列２５ａ，２５ｂの間では、搬送方向におけるノズル２４の位置が、各ノズル列２５の配列ピッチＰの半分（Ｐ／２）だけずれている。
【００２４】
（流路形成部材）
流路形成部材２１は、シリコンで形成されている。この流路形成部材２１の下面に、前述したノズルプレート２０が接合されている。流路形成部材２１には、複数のノズル２４とそれぞれ連通する複数の圧力室２６が形成されている。各圧力室２６は、走査方向に長い矩形の平面形状を有する。複数の圧力室２６は、前述した複数のノズル２４の配列に応じて、搬送方向に配列されている。
【００２５】
（圧電アクチュエータ）
圧電アクチュエータ２２は、複数の圧力室２６内のインクに、それぞれノズル２４から吐出させるための吐出エネルギーを付与するものである。圧電アクチュエータ２２は、流路形成部材２１の上面に配置されている。図２〜図５に示すように、圧電アクチュエータ２２は、振動膜３０、共通電極３１、複数の圧電膜３２、複数の個別電極３３、第１保護膜３４、複数の配線３５、絶縁膜３６、第２保護膜３７等の複数の膜が積層された構造を有する。尚、図２では、図面の簡単のため、図３には示されている、圧電膜３２を覆う第１保護膜３４や、配線３５を覆う第２保護膜３７の図示は省略されている。後でも説明するが、圧電アクチュエータ２２を構成する前記複数の膜は、流路形成部材２１となるシリコン基板の上面に、公知の半導体プロセス技術によって成膜、エッチングされることによって形成される。
【００２６】
図２、図３に示すように、圧電アクチュエータ２２の、複数の圧力室２６の端部とそれぞれ重なる位置に、複数の連通孔２２ａが形成されている。これら複数の連通孔２２ａにより、後述するリザーバ形成部材２３内の流路と、複数の圧力室２６とがそれぞれ連通している。
【００２７】
振動膜３０は、流路形成部材２１の上面の全域に、複数の圧力室２６を覆うように配置されている。振動膜３０は、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、あるいは、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等で形成されている。振動膜３０の厚みは、例えば、１μｍ程度である。
【００２８】
共通電極３１は、導電性材料からなる。この共通電極３１は、振動膜３０の上面のほぼ全域に形成され、複数の圧力室２６に跨って配置されている。共通電極３１の材質は特に限定されないが、例えば、白金（Ｐｔ）とチタン（Ｔｉ）の２層構造のものを採用することができる。この場合、白金層は２００ｎｍ、チタン層は５０ｎｍ程度とすることができる。
【００２９】
複数の圧電膜３２は、振動膜３０の上面に、共通電極３１を介して形成されている。また、複数の圧電膜３２は、複数の圧力室２６にそれぞれ対応して配置され、搬送方向に配列されている。図３に示すように、各圧電膜３２は、圧力室２６よりも小さい、走査方向に長い矩形の平面形状を有する。各圧電膜３２は、対応する圧力室２６と重なるように配置されている。圧電膜３２は、例えば、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。圧電膜３２の厚みは、例えば、１μｍ〜５μｍ程度である。
【００３０】
各個別電極３３は、圧電膜３２よりも一回り小さい、矩形の平面形状を有する。各個別電極３３は、圧電膜３２の上面の中央部に形成されている。個別電極３３は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）などで形成されている。個別電極３３の厚みは、例えば、８０ｎｍ程度である。
【００３１】
尚、上記の圧電膜３２は、その下側（振動膜３０側）に配置された共通電極３１と、上側（振動膜３０と反対側）に配置された個別電極３３とによって挟まれている。また、圧電膜３２は、厚み方向において下向き、即ち、個別電極３３から共通電極３１に向かう方向に分極されている。
【００３２】
図３〜図５に示すように、第１保護膜３４は、共通電極３１の上に形成されて、複数の圧電膜３２を覆っている。また、第１保護膜３４は、複数の圧電膜３２に跨って、振動膜３０のほぼ全域にわたって形成されている。第１保護膜３４は、空気中に含まれる水分の、圧電膜３２への侵入を防止するための膜であり、この第１保護膜３４は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの耐水性を有する材料で形成されている。この第１保護膜３４の厚みは、例えば、８０ｎｍ程度である。空気中の水分が圧電膜３２内に入り込むと圧電膜３２が劣化するが、圧電膜３２が第１保護膜３４によって覆われていることで、圧電膜３２への水分の侵入が防止される。
【００３３】
但し、圧電膜３２の全体が第１保護膜３４で覆われていると、圧電膜３２に電界を作用させて圧電膜３２を変形させる際に、第１保護膜３４により圧電膜３２の変形が阻害されてしまう。そこで、本実施形態では、第１保護膜３４による圧電膜３２の変形阻害を小さくするために、第１保護膜３４の、その厚み方向から見て圧電膜３２の上面の中央部と重なる部分に、矩形状の開口部３４ａが形成されており、個別電極３３の大部分が第１保護膜３４から露出している。尚、開口部３４ａの内側領域においては、圧電膜３２は第１保護膜３４によって覆われていないものの、個別電極３３によって覆われているため、外部からの圧電膜３２への水分の侵入が抑制される。
【００３４】
図３〜図５に示すように、絶縁膜３６は、第１保護膜３４の上に形成されている。絶縁膜３６には、第１保護膜３４の開口部３４ａよりも一回り大きい開口部３６ａが形成されている。そのため、図４、図５に示すように、絶縁膜３６は、圧電膜３２の長手方向両端部において、圧電膜３２の上面を僅かに覆っているのみであり、圧電膜３２の上記以外の部分は絶縁膜３６によって覆われていない。この絶縁膜３６の上には、次述の複数の配線３５が配置される。絶縁膜３６は、主に、複数の配線３５と共通電極３１との間の絶縁性を高めるために設けられている。絶縁膜３６の材質は特に限定されないが、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）で形成される。また、共通電極３１と配線３５間の絶縁性確保の観点から、絶縁膜３６の膜厚は、ある程度厚いことが好ましく、例えば、３００〜５００ｎｍである。
【００３５】
絶縁膜３６の上には、複数の個別電極３３にそれぞれ接続された複数の配線３５が形成されている。複数の配線３５は、アルミニウム（Ａｌ）などの導電性材料で形成されている。各配線３５は、その一端部が圧電膜３２の端部の上面に、第１保護膜３４及び絶縁膜３６を介して被さるように配置されている。また、第１保護膜３４と絶縁膜３６には、これらの膜を貫通するように配置された導通部５５が設けられ、この導通部５５により、配線３５と、圧電膜３２の上面に配置されている個別電極３３とが接続されている。また、複数の配線３５は、対応する個別電極３３からそれぞれ右方へ延びている。尚、２列のノズル列２５のうち、左側のノズル列２５ａに対応する個別電極３３に接続された配線３５は、右側のノズル列２５ｂに対応する圧電膜３２の間において、第１保護膜３４及び絶縁膜３６の上に配置されている。即ち、左側のノズル列２５ａに対応する配線３５は、右側のノズル列２５ｂに対応する圧電膜３２の間を通過して右方へ延びている。尚、各配線３５の厚みは、断線等を極力防止するために、一定以上の厚みであることが好ましく、例えば、１μｍ程度である。
【００３６】
配線３５の下の絶縁膜３６は、流路形成部材２１の右端部まで延びている。また、図２に示すように、流路形成部材２１の右端部において、絶縁膜３６の上に、複数の駆動接点部４０が搬送方向に並べて配置されている。複数の個別電極３３からそれぞれ右方へ引き出された複数の配線３５は、流路形成部材２１の右端部に位置する複数の駆動接点部４０と接続されている。尚、流路形成部材２１の右端部において、複数の駆動接点部４０の、搬送方向における両側には、共通電極３１と接続されている２つのグランド接点部４１も配置されている。
【００３７】
第２保護膜３７は、絶縁膜３６の上に、前記の複数の配線３５を覆うように形成されている。この第２保護膜３７は、複数の配線３５の保護、及び、複数の配線３５間の絶縁確保等の目的で設けられている。第２保護膜３７は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等で形成されている。また、第２保護膜３７の厚みは、例えば、１００ｎｍ〜１μｍである。
【００３８】
図３〜図５に示すように、第２保護膜３７にも開口部３７ａが形成されている。この開口部３７ａは、第１保護膜３４の開口部３４ａよりも一回り大きい。また、第２保護膜３７の開口部３７ａは、絶縁膜３６の開口部３６ａと比べると僅かに大きい程度であり、両者はほとんど同じ大きさである。３種類の膜３４，３５，３６の開口部３４ａ，３６ａ，３７ａの位置関係は、まず、第２保護膜３７の開口部３７ａの内側に、絶縁膜３６の開口部３６ａが収まり、さらに、絶縁膜３６の開口部３６ａの内側に第１保護膜３４の開口部３４ａが収まった関係となっている。これにより、第２保護膜３７と絶縁膜３６の下には、第２保護膜３７及び絶縁膜３６の全域にわたって、第１保護膜３４が配置された構成となっている。この構成では、第２保護膜３７及び絶縁膜３６の下側に、第１保護膜３４が部分的に配置された構成と比較して、第２保護膜３７及び絶縁膜３６が配置される面の段差が小さくなり、第２保護膜３７や絶縁膜３６が剥離しにくい。
【００３９】
また、図４、図５に示すように、第２保護膜３７は、絶縁膜３６と同様に、圧電膜３２の長手方向両端部において、圧電膜３２の上面を僅かに覆っているのみであり、圧電膜３２の上記以外の部分は第２保護膜３７によって覆われていない。そのため、第２保護膜３７や絶縁膜３６による、圧電膜３２の変形阻害の程度は非常に小さい。
【００４０】
図２では、第２保護膜３７の図示が省略されているが、各配線３５の、個別電極３３との接続部分から駆動接点部４０との接続部分までが、第２保護膜３７によって覆われている。また、上述したように、左側のノズル列２５ａに対応する個別電極３３に接続された配線３５は、右側のノズル列２５ｂに対応する圧電膜３２の間を通過して右方へ延びている。その上で、図３、図５に示すように、搬送方向に配列されている圧電膜３２の間にも第２保護膜３７は形成されており、隣接する圧電膜３２の間に配置されている配線３５を覆っている。一方で、流路形成部材２１の右端部に配置されている、複数の駆動接点部４０及びグランド接点部４１は、第２保護膜３７に覆われておらず、第２保護膜３７から露出している。
【００４１】
図２に示すように、上述した圧電アクチュエータ２２の右端部の上面には、配線部材であるＣＯＦ（Chip On Film）５０がそれぞれ接合されている。そして、ＣＯＦ５０に形成された複数の配線（図示省略）が、複数の駆動接点部４０と、それぞれ電気的に接続されている。ＣＯＦ５０の、駆動接点部４０との接続端部とは反対側の端部は、プリンタ１の制御装置６（図１参照）に接続されている。また、ＣＯＦ５０にはドライバＩＣ５１が実装されている。
【００４２】
ドライバＩＣ５１は、制御装置６から送られてきた制御信号に基づいて、圧電アクチュエータ２２を駆動するための駆動信号を生成して出力する。ドライバＩＣ５１から出力された駆動信号は、ＣＯＦ５０の配線（図示省略）を介して駆動接点部４０に入力され、さらに、圧電アクチュエータ２２の配線３５を介して各個別電極３３に供給される。駆動信号が供給された個別電極３３の電位は、所定の駆動電位とグランド電位との間で変化する。また、ＣＯＦ５０には、グランド配線（図示省略）も形成されており、グランド配線が、圧電アクチュエータ２２のグランド接点部４１と電気的に接続される。これにより、グランド接点部４１と接続されている共通電極３１の電位は、常にグランド電位に維持される。
【００４３】
ドライバＩＣ５１から駆動信号が供給されたときの、圧電アクチュエータ２２の動作について説明する。駆動信号が供給されていない状態では、個別電極３３の電位はグランド電位となっており、共通電極３１と同電位である。この状態から、ある個別電極３３に駆動信号が供給されて、個別電極３３に駆動電位が印加されると、その個別電極３３と共通電極３１との電位差により、圧電膜３２に、その厚み方向に平行な電界が作用する。ここで、圧電膜３２の分極方向と電界の方向とが一致するために、圧電膜３２はその分極方向である厚み方向に伸びて面方向に収縮する。この圧電膜３２の収縮変形に伴って、振動膜３０が圧力室２６側に凸となるように撓む。これにより、圧力室２６の容積が減少して圧力室２６内に圧力波が発生することで、圧力室２６に連通するノズル２４からインクの液滴が吐出される。
【００４４】
（リザーバ形成部材）
図４、図５に示すように、リザーバ形成部材２３は、圧電アクチュエータ２２を挟んで、流路形成部材２１と反対側（上側）に配置され、圧電アクチュエータ２２の上面に接着剤で接合されている。リザーバ形成部材２３は、例えば、流路形成部材２１と同様、シリコンで形成されてもよいが、シリコン以外の材料、例えば、金属材料や合成樹脂材料で形成されていてもよい。
【００４５】
リザーバ形成部材２３の上半部には、搬送方向に延びるリザーバ５２が形成されている。このリザーバ５２は、インクカートリッジ１７が装着されるカートリッジホルダ７（図１参照）と、図示しないチューブでそれぞれ接続されている。
【００４６】
図４に示すように、リザーバ形成部材２３の下半部には、リザーバ５２から下方に延びる複数のインク供給流路５３が形成されている。各インク供給流路５３は、圧電アクチュエータ２２の複数の連通孔２２ａに連通している。これにより、リザーバ５２から、複数のインク供給流路５３、及び、複数の連通孔２２ａを介して、流路形成部材２１の複数の圧力室２６にインクが供給される。また、リザーバ形成部材２３の下半部には、圧電アクチュエータ２２の複数の圧電膜３２を覆う、凹状の保護カバー部５４も形成されている。
【００４７】
次に、上述したインクジェットヘッド４のヘッドユニット１６の製造工程について、特に、圧電アクチュエータ２２の製造工程を中心に、図６〜図１０を参照して説明する。図６〜図１０は、それぞれ、インクジェットヘッドの製造工程を説明する図である。
【００４８】
図６は、（ａ）振動膜成膜、（ｂ）共通電極形成、（ｃ）圧電材料膜成膜、（ｄ）個別電極用の導電膜成膜、（ｅ）導電膜エッチング（個別電極形成）の、各工程を示す図である。
まず、図６（ａ）に示すように、シリコン基板である流路形成部材２１の表面に、二酸化シリコンの振動膜３０を成膜する。振動膜３０の成膜法としては、熱酸化処理を好適に採用できる。次に、図６（ｂ）に示すように、振動膜３０の上に、共通電極３１をスパッタリング等により成膜する。また、図６（ｃ）に示すように、共通電極３１の上に、ゾルゲルやスパッタリング等で、共通電極３１の上面全域にＰＺＴなどの圧電材料からなる圧電材料膜５９を成膜する。
【００４９】
さらに、圧電材料膜５９の上面に個別電極３３を形成する。まず、図６（ｄ）に示すように、スパッタリング等で、圧電材料膜５９の上面に導電膜５７を成膜する。次に、この導電膜５７にエッチングを施すことにより、圧電材料膜５９の上面に、複数の個別電極３３をそれぞれ形成する。
【００５０】
図７は、（ａ）圧電材料膜エッチング（圧電膜形成）、（ｂ）共通電極エッチング、（ｃ）第１保護膜成膜、（ｄ）絶縁膜成膜、（ｅ）個別電極と配線の導通用の孔形成の、各工程を示す図である。
【００５１】
図７（ａ）に示すように、圧電膜材料膜５９のエッチングを行って複数の圧電膜３２を形成する。また、図７（ｂ）に示すように、共通電極３１にエッチングを行って、圧電アクチュエータ２２の連通孔２２ａ（図４参照）の一部を構成する、孔３１ａを形成する。
【００５２】
次に、図７（ｃ）に示すように、複数の圧電膜３２、及び、複数の個別電極３３を覆うように、第１保護膜３４をスパッタリング等で成膜する。さらに、図７（ｄ）に示すように、第１保護膜３４の上に絶縁膜３６を成膜する。二酸化シリコンからなる絶縁膜３６は、プラズマＣＶＤによって好適に成膜することができる。但し、絶縁膜３６は、上述のプラズマＣＶＤには限られず、スピンコート法など、他の成膜法で成膜することも可能である。
【００５３】
第１保護膜３４と絶縁膜３６を成膜したら、図７（ｅ）に示すように、第１保護膜３４と絶縁膜３６の、個別電極３３の端部を覆う部分に、エッチングで孔５６を形成する。この孔５６は、個別電極３３と、次工程で絶縁膜３６の上に形成される配線３５とを導通するための孔である。
【００５４】
図８は、（ａ）配線用の導電膜成膜、（ｂ）導電膜エッチング（配線形成）、（ｃ）第２保護膜成膜の、各工程を示す図である。
次に、第１保護膜３４の上の絶縁膜３６に、複数の配線３５を形成する。まず、図８（ａ）に示すように、絶縁膜３６の上面に、スパッタリング等で導電膜５８を成膜する。このとき、導電材料の一部が孔５６に充填されることによって、孔５６内に、個別電極３３と導電膜５８とを導通させる導通部５５が形成される。次に、図８（ｂ）に示すように、この導電膜５８にエッチングを施して不要な部分を除去し、複数の配線３５をそれぞれ形成する。
【００５５】
次に、図８（ｃ）に示すように、複数の配線３５を覆うように第２保護膜３７を成膜する。窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる第２保護膜３７は、先の絶縁膜３６と同様、プラズマＣＶＤで成膜するのが好ましい。この場合、キャリアガスとしてシラン及びアンモニアのガスを供給し、このキャリアガスをプラズマ化して分解することで、二酸化シリコンの絶縁膜３６の上に、窒化シリコンの第２保護膜３７を成膜する。また、プラズマＣＶＤの他、熱ＣＶＤの一種であるが、低圧で反応を生じさせる低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）で成膜することもできる。
【００５６】
ここで、第２保護膜３７をプラズマＣＶＤ等で成膜した際には、キャリアガスが分解されたときに、水素などの強い還元性を有する物質が発生する。尚、水素の場合は、水素分子や原子、イオンなどの様々な形態で存在している。この還元性物質は、圧電膜３２内に侵入すると、圧電膜３２を構成するＰＺＴ等の圧電材料との間で還元反応が生じるため、圧電膜３２が劣化する。尚、先に触れたが、圧電膜３２の上面のうち、個別電極３３で覆われている領域では、個別電極３３によって水分の侵入が防止される。しかし、この工程で発生した水素は、水とは比べて非常に小さく、さらに、プラズマによって活性化されている。従って、圧電膜３２の上面が個別電極３３で覆われていても、水素は、個別電極３３を簡単に透過して圧電膜３２内に侵入してしまう。
【００５７】
しかし、本実施形態では、第２保護膜３７の成膜の際に、圧電膜３２、及び、この圧電膜３２の上面に配置されている個別電極３３は、二酸化シリコンからなる緻密な第１保護膜３４によって覆われている。そのため、第２保護膜３７の成膜時に発生した、水素ガスなどの還元性物質の圧電膜３２への侵入が確実に阻止され、圧電膜３２の劣化が抑制される。
【００５８】
図９は、（ａ）絶縁膜及び第２保護膜の一部除去（エッチング）、（ｂ）第１保護膜の一部除去（エッチング）、（ｃ）振動板の孔形成（エッチング）、の各工程を示す図である。
【００５９】
次に、図９（ａ）に示すように、第２保護膜３７と絶縁膜３６にエッチングを行って、第２保護膜３７及び絶縁膜３６の、圧電膜３２の上面と重なる部分をそれぞれ除去する。これにより、第２保護膜３７に開口部３７ａを形成するとともに、絶縁膜３６に開口部３６ａを形成して、それらの下にある第１保護膜３４を露出させる。尚、上記のように、絶縁膜３６と第２保護膜３７とを１回のエッチング工程で一度に除去してもよいが、絶縁膜３６と第２保護膜３７を、別々のエッチング工程で除去してもよい。
【００６０】
さらに、図９（ｂ）に示すように、第２保護膜３７及び絶縁膜３６から露出した第１保護膜３４にエッチングを行って、第１保護膜３４の個別電極３３と重なっている部分を除去し、第１保護膜３４に開口部３４ａを形成する。尚、第２保護膜３７のエッチングを先に行ってから、第１保護膜３４のエッチングを行うことから、第２保護膜３７の開口部３７ａは、第１保護膜３４の開口部３４ａよりも大きくなる。
【００６１】
次に、図９（ｃ）に示すように、振動板３０にエッチングを施し、圧電アクチュエータ２２の連通孔２２ａ（図４参照）の一部を構成する、孔３０ａを形成する。この図９（ｃ）の工程で、圧電アクチュエータ２２の製造が完了する。
【００６２】
図１０は、（ａ）流路形成部材の研磨、（ｂ）流路形成部材のエッチング、（ｃ）ノズルプレートの接合、（ｄ）リザーバ形成部材の接合の、各工程を示す図である。
まず、図１０（ａ）に示すように、インク流路が形成される流路形成部材２１を、下面側（振動膜３０と反対側）から研磨によって除去し、流路形成部材２１の厚みを、所定の厚みまで薄くする。流路形成部材２１の元となるシリコンウェハーの厚みは、５００μｍ〜７００μｍ程度であるが、この研磨工程で、流路形成部材２１の厚みを１００μｍ程度まで薄くする。
【００６３】
上記の研磨後、図１０（ｂ）に示すように、流路形成部材２１の、振動膜３０と反対側の下面側からエッチングを行って、圧力室２６を形成する。さらに、図１０（ｃ）に示すように、流路形成部材２１の下面に、ノズルプレート２０を接着剤で接合する。最後に、図１０（ｄ）に示すように、圧電アクチュエータ２２に、リザーバ形成部材２３を接着剤で接合する。
【００６４】
以上説明した本実施形態では、第１保護膜３４を、圧電膜３２を覆うように成膜した後に、この第１保護膜３４の、圧電膜３２の上面の個別電極３３と重なる部分を除去する。圧電膜３２を覆っている第１保護膜３４の一部を除去することにより、第１保護膜３４による圧電膜３２の変形阻害が抑制される。また、第１保護膜３４が除去される部分は、個別電極３３と重なる部分である。つまり、圧電膜３２の、第１保護膜３４が除去された領域は、個別電極３３に覆われているため、第１保護膜３４が除去されていても水分の侵入は極力抑えられる。
【００６５】
但し、上記の第１保護膜３４の一部除去を行った後で、第２保護膜３７の成膜を行うと、第２保護膜３７の成膜時に、第１保護膜３４が除去された部分において圧電膜３２の劣化が生じる虞がある。特に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）の第２保護膜３７を、プラズマＣＶＤ等によって成膜した場合には、キャリアガスがプラズマによって分解されたときに、強い還元性を有する水素等の還元性物質が発生し、この還元性物質によって、第１保護膜３４が除去された領域から圧電膜３２の劣化が進行する虞がある。この点、本実施形態では、第１保護膜３４を成膜した後（図７（ｃ））、第２保護膜３７を成膜してから（図８（ｃ））、第１保護膜３４の一部を除去する（図９（ｂ））。つまり、図８（ｃ）で第２保護膜３７を成膜する際には、圧電膜３２の全体が第１保護膜３４によって覆われている。そのため、第２保護膜３７の成膜時における圧電膜３２の劣化が防止される。
【００６６】
以上説明した実施形態において、インクを吐出するインクジェットヘッドが、本発明の「液体吐出装置」に相当する。圧電膜３２の下側に位置する共通電極３１が、本発明の「第１電極」に相当する。圧電膜３２の上側に位置する個別電極３３が、本発明の「第２電極」に相当する。
【００６７】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００６８】
１］前記実施形態では、第１保護膜３４と配線３５との間に絶縁膜３６が設けられているが、第１保護膜３４のみで、配線３５と共通電極３１との間の十分な絶縁性を確保できる場合などには、絶縁膜３６が省略されてもよい。
【００６９】
２］前記実施形態では、第２保護膜３７を成膜した後（図８（ｃ））、この第２保護膜３７及び絶縁膜３６の一部をエッチングで除去してから（図９（ａ））、第１保護膜３４の一部をエッチングで除去している（図９（ｂ））。これに対して、図１１（ａ）のように、配線３５を覆う第２保護膜３７を成膜した後に、図１１（ｂ）のように、第１保護膜３４及び第２保護膜３７の、個別電極３３と重なる部分を、１回のエッチングで同時に除去してもよい。尚、この場合は、第１保護膜３４に形成される開口部３４ａの大きさと、第２保護膜３７に形成される開口部３７ａの大きさは、ほぼ同じになる。また、図１１に示されるように、第１保護膜３４と第２保護膜３７の間に絶縁膜３６がある場合は、この絶縁膜３６の、個別電極３３と重なる部分についても、第１保護膜３４及び第２保護膜３７と同時に除去する。
【００７０】
３］前記実施形態では、第２保護膜３７（及び、絶縁膜３６）を、第１保護膜３４の上に全面的に成膜してから、エッチングによって不要な部分を除去することにより、第２保護膜３７等のパターニングを行っている（図９（ａ））。これに対して、第２保護膜３７等の成膜とパターニングを同時に行ってもよい。例えば、個別電極３３が配置されている領域など、第２保護膜３７（及び、絶縁膜３６）を形成する必要がない領域に、予め、レジストでマスクを形成してから、その上に全面的に第２保護膜３７の成膜を行い、その後にレジストを剥離することによって、第２保護膜３７等の成膜、及び、パターニングを行ってもよい。
【００７１】
４］前記実施形態では、図２の左側に配列されている圧電膜３２に対応する配線３５が、右側に配列されている他の圧電膜３２の間を通って、流路形成部材２１の右端部の駆動接点部４０まで引き出されているが、このような、隣接する圧電膜３２の間に他の圧電膜３２に対応する配線３５が通過する構成には限られない。例えば、図１２に示すように、左側に配列された圧電膜３２に対応する配線３５は左側に引き出されて、流路形成部材２１の左端部に配置された駆動接点部４０に接続され、右側に配列された圧電膜３２に対応する配線３５は右側に引き出されて、流路形成部材２１の右端部に配置された駆動接点部４０に接続されてもよい。また、この場合、搬送方向に隣接する圧電膜３２の間には配線３５が配置されないことから、図１３に示すように、絶縁膜３６、及び、第２保護膜３７は圧電膜３２の間に形成されている必要はなく、圧電膜３２の配置領域に対して左右両側の領域にのみ形成されていてもよい。
【００７２】
５］前記実施形態では、圧電膜３２に対して、下側（振動板３０側に共通電極３１が配置され、上側（振動板３０と反対側）に個別電極３３が配置されているが、共通電極３１と個別電極３３の配置が上下逆であってもよい。
【００７３】
６］インクジェットヘッド４のインク流路の構造は、前記実施形態のものには限られない。例えば、以下のように変更可能である。前記実施形態では、図４に示すように、リザーバ形成部材２３内のリザーバ５２から、複数の連通孔２２ａを介して、複数の圧力室２６にそれぞれ個別にインクが供給される流路構成である。これに対して、流路形成部材２１内に、前記のリザーバ５２に相当する流路が形成されていてもよい。例えば、流路形成部材２１内に、複数の圧力室２６の配列方向に延びるマニホールド流路が形成され、流路形成部材２１内で、１つのマニホールド流路から、複数の圧力室２６に対してインクが個別に分配供給されてもよい。
【００７４】
以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。
【符号の説明】
【００７５】
４  インクジェットヘッド
２１  流路形成部材
２２  圧電アクチュエータ
２４  ノズル
２６  圧力室
３０  振動膜
３１  共通電極
３２  圧電膜
３３  個別電極
３４  第１保護膜
３５  配線
３６  絶縁膜
３７  第２保護膜
【図１】
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【図２】
0006547249.tif 000003
【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】
0006547249.tif 000008
【図８】
0006547249.tif 000009
【図９】
0006547249.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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