【手続補正書】
【提出日】平成21年3月6日(2009.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、
下電極、圧電体層及び上電極を有する圧電素子と、を具備し、
前記下電極の前記圧力発生室の長手方向における端部には、当該下電極の他の領域を構成する物質より抵抗の高い不純物を含んでいることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記下電極は、金属からなることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記不純物は、窒素、ホウ素、炭素、フッ素、リン及び硫黄から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記下電極は、前記圧力発生室の長手方向における長さが前記上電極より短いことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記不純物の濃度は、前記下電極の前記圧力発生室の長手方向における端部から当該下電極の中央部に向かって漸小していることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記下電極の前記圧力発生室の長手方向における長さが、上面側に向かって漸小し、前記下電極の側面が傾斜面となっており、前記傾斜面に前記不純物を含んでいることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
ノズル開口に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下電極を形成する工程と、
前記下電極の前記圧力発生室の長手方向における端部に、当該下電極の他の領域を構成する物質より抵抗の高い不純物からなるイオンを注入する工程と、
前記下電極上に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】液体噴射ヘッド及びその製造方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、基板上に変位可能に設けられた圧電素子を有する液体噴射ヘッド及びその製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子の変位による剥離及び破壊を防止して耐久性及び信頼性を向上した液体噴射ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、下電極、圧電体層及び上電極を有する圧電素子と、を具備し、前記下電極の前記圧力発生室の長手方向における端部には、当該下電極の他の領域を構成する物質より抵抗の高い不純物を含んでいることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第１の態様では、圧力発生室の長手方向における下電極の端部に抵抗の高い不純物を含ませることによって、下電極の圧力発生室の長手方向における端部に印加される電界を弱めて、圧電素子が変位した際の下電極の圧力発生室の長手方向における端部での応力集中が分散される。これにより、圧電素子にクラック等の破壊が発生するのを防止することができると共に圧電素子の各層の剥離を防止することができ、耐久性及び信頼性を向上することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第２の態様は、前記下電極は、金属からなることを特徴とする第１の態様の液体噴射ヘッドにある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第３の態様は、前記不純物は、窒素、ホウ素、炭素、フッ素、リン及び硫黄から選択される少なくとも１つであることを特徴とする第１又は２の態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第３の態様では、所定の不純物を注入することで下電極の圧力発生室の長手方向における端部に他の領域よりも抵抗の高い高抵抗部を容易に且つ確実に形成することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の第４の態様は、前記下電極は、前記圧力発生室の長手方向における長さが前記上電極より短いことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにある。
かかる第４の態様では、圧力発生室の長手方向における下電極の端部で、圧電素子の端部が規定される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第５の態様は、前記不純物の濃度は、前記下電極の長手方向における端部から当該下電極の中央部に向かって漸小していることを特徴とする第１〜４の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第５の態様では、圧電体能動部の長手方向端部の応力集中をさらに分散することができ、圧電素子の破壊及び剥離を防止することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第６の態様は、前記下電極の前記圧力発生室の長手方向における長さが、上面側に向かって漸小し、前記下電極の側面が傾斜面となっており、前記傾斜面に前記不純物を含んでいることを特徴とする第１〜５の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
かかる第６の態様では、圧力発生室の長手方向において、圧電素子の下電極の端部における応力集中をさらに分散することができ、圧電素子の破壊及び剥離を防止することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の第７の態様は、ノズル開口に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下電極を形成する工程と、前記下電極の前記圧力発生室の長手方向における端部に、当該下電極の他の領域を構成する物質より抵抗の高い不純物からなるイオンを注入する工程と、前記下電極上に圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程と、を備え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、下電極の圧力発生室の長手方向における端部に不純物を容易に且つ確実に注入することができると共に、圧電素子の構造を変更することなく、不純物を注入することができ、設計自由度を向上して製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
さらに、本実施形態の圧電素子３００の下電極膜６０の圧電体能動部３２０の長手方向端部を規定する端部（本実施形態では圧力発生室１２の長手方向の端部）には、下電極膜６０とは別物質（不純物）のイオンが注入された高抵抗部６１が設けられている。なお、本実施形態では、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部が傾斜面となっているため、高抵抗部６１は、下電極膜６０の傾斜した端面に沿って設けられている。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
このような高抵抗部６１は、不純物のイオンが注入されて、下電極膜６０のその他の領域に比べて低効が高くなっているため、高抵抗部６１に相対向する領域の圧電体層７０に印加する電界を低下させて、圧電体層７０の下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部での変位を小さくすることができる。すなわち、下電極膜６０と上電極膜８０との間で、圧電体層７０に印加する電界は、高抵抗部６１が設けられた下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部において、その他の領域よりも小さくすることができる。これにより、圧電体能動部３２０の全体の変位を小さくすることなく、圧電体能動部３２０の長手方向の端部近傍での変位を小さくして、圧電体能動部３２０の長手方向の端部への応力集中を分散させることができ、圧電素子３００及び振動板にクラックなどの破壊が発生するのを防止することができると共に、圧電素子３００の各層の剥離を防止することができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
また、このとき、下電極膜６０の圧力発生室１２における長手方向の端面は傾斜した傾斜面となっていると共に、レジスト４００の開口の側面も傾斜面となっているため、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部側にはイオンが多く注入され、下電極膜６０の中心側には下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部に比べてイオンが少なく注入されて、下電極膜６０の傾斜した端面に亘って高抵抗部６１が形成される。すなわち、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部側ほどイオン濃度が濃く、下電極膜６０の中心側ほどイオン濃度が漸小した高抵抗部６１を形成することができる。このようにイオン濃度の変化した高抵抗部６１を形成することにより、高抵抗部６１の抵抗をばらつかせて、圧電体能動部３２０の長手方向の端部での変位特性をばらつかせることができ、圧電体能動部３２０の長手方向の端部での応力集中をさらに緩和させることができる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
さらに、本実施形態では、下電極膜６０をパターニングするために用いたレジスト４００を用いて、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部にイオンを注入して高抵抗部６１を形成するようにしたため、高抵抗部６１を形成するための新たなレジストを形成する工程が不要となって製造コストを低減することができる。また、下電極膜６０をパターニングするために用いたレジスト４００を用いて、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部に高抵抗部６１を形成するため、高抵抗部６１を形成するための新たなレジストを形成する場合に比べて、レジスト４００の位置合わせが不要となり、高精度に高抵抗部６１を形成することができる。勿論、下電極膜６０をパターニングしたレジスト４００を除去し、新たなレジストを形成した後に下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部にイオンを注入して高抵抗部６１を形成するようにしてもよい。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
また、上述した実施形態１では、圧電体能動部３２０の長手方向の端部を構成する下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向における端部にイオンが注入された高抵抗部６１を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、さらに圧電体能動部３２０の短手方向の端部を規定する上電極膜８０の短手方向端部（圧力発生室１２の短手方向の端部）に高抵抗部を形成するようにしてもよい。このような上電極膜８０の高抵抗部は、所定領域に開口するレジストを介してイオン注入することで形成することができる。勿論、上電極膜８０及び圧電体層７０を同時にパターニングする際に用いたレジストを用いてイオン注入すれば、製造コストを低減すると共に、レジストの位置決めが不要となって高抵抗部を高精度に形成することができる。