(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及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供する。【解決手段】  第１のリード電極９０と、第２のリード電極９１とを有すると共に、圧電素子３００を構成する各層、第１のリード電極９０及び第２のリード電極９１のパターン領域に絶縁膜が連続的に設けられて少なくとも圧電素子３００及び第１のリード電極９０が第１のリード電極９０の端子部９０ａを除いて絶縁膜１００によって覆われ、且つ第１のリード電極９０の端子部９０ａ側の先端面９０ｂが外側に向かって傾斜する傾斜面となっており、第２のリード電極９１がこの先端面９０ｂを介して端子部９０ａから絶縁膜１００上に延設されると共に第２のリード電極９１の先端部側に駆動配線１３０が接続される接続部９１ａを有するようにする。【選択図】        図２
2005199702.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と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備し、
前記圧電素子から引き出される第１のリード電極と、該第１のリード電極から引き出される第２のリード電極とを有すると共に、前記圧電素子を構成する各層、前記第１のリード電極及び前記第２のリード電極のパターン領域に無機絶縁材料からなる絶縁膜が連続的に設けられて少なくとも前記圧電素子及び前記第１のリード電極が当該第１のリード電極の先端部に設けられて前記第２のリード電極が接続される端子部を除いて前記絶縁膜によって覆われ、且つ前記第１のリード電極の前記端子部側の先端面が外側に向かって傾斜する傾斜面となっており、前記第２のリード電極がこの先端面を介して前記端子部から前記絶縁膜上に延設されると共に当該第２のリード電極の先端部側に駆動配線が接続される接続部を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、前記第１のリード電極の前記先端面の前記流路形成基板の表面に対する傾斜角度が、６０°以下であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記第２のリード電極が、金（Ａｕ）からなる金属層を少なくとも含むことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項３において、前記第２のリード電極が、密着層と該密着層上に形成される前記金属層とからなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４において、前記密着層が、チタンタングステン（ＴｉＷ）、又はニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかの液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
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工程と、前記流路形成基板の全面に前記圧電素子の前記上電極から引き出される第１のリード電極となる第１の電極形成膜を形成する工程と、前記第１の電極形成膜をパターニングして、前記圧電素子の長手方向外側の所定領域に内側面がその内側に向かって傾斜する傾斜面で構成される凹部を形成する工程と、前記第１の電極形成膜をパターニングして、前記凹部の内側面を先端面とする前記第１のリード電極を形成する工程と、前記流路形成基板の全面に無機絶縁材料からなる絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜をパターニングして少なくとも前記第１のリード電極の先端部を露出させて端子部を形成する工程と、前記流路形成基板の全面に第２の電極形成膜を形成すると共に、当該第２の電極形成膜をパターニングして前記第１のリード電極の前記端子部から前記先端面を介して延設される第２のリード電極を形成する工程とを有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８】
請求項７において、前記凹部を形成する工程では、前記第１の電極形成膜をドライエッチングによってパターニング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９】
請求項８において、前記第１のリード電極を形成する工程では、前記第１の電極形成膜をウェットエッチングによってパターニング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７〜９の何れかにおいて、前記凹部を形成する工程では、前記第１の電極形成膜と共に前記振動板の一部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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関し、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及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置に関する。
【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及びその製造方法並びに液体噴射装置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と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備し、前記圧電素子から引き出される第１のリード電極と、該第１のリード電極から引き出される第２のリード電極とを有すると共に、前記圧電素子を構成する各層、前記第１のリード電極及び前記第２のリード電極のパターン領域に無機絶縁材料からなる絶縁膜が連続的に設けられて少なくとも前記圧電素子及び前記第１のリード電極が当該第１のリード電極の先端部に設けられて前記第２のリード電極が接続される端子部を除いて前記絶縁膜によって覆われ、且つ前記第１のリード電極の前記端子部側の先端面が外側に向かって傾斜する傾斜面となっており、前記第２のリード電極がこの先端面を介して前記端子部から前記絶縁膜上に延設されると共に当該第２のリード電極の先端部側に駆動配線が接続される接続部を有す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、水分透過率の低い無機絶縁材料からなる絶縁膜によって圧電体層が覆われ、且つ絶縁膜が接続部の下側まで連続的に設けられているため、絶縁膜の下側に水分（湿気）が侵入しても、水分が圧電体層と接触するのを防止することができる。したがって、水分に起因する圧電体層（圧電素子）の劣化（破壊）を長期に亘って確実に防止することができる。また、第２のリード電極の信頼性が高く、耐久性に優れた液体噴射ヘッドを実現できる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記第１のリード電極の前記先端面の前記流路形成基板の表面に対する傾斜角度が、６０°以下であることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第２の態様では、第２のリード電極が良好に形成されるため、信頼性がより確実に向上する。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記第２のリード電極が、金（Ａｕ）からなる金属層を少なくとも含むことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第３の態様では、第２のリード電極の配線抵抗を低く抑えることができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記第２のリード電極が、密着層と該密着層上に形成される前記金属層とからなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第４の態様では、金属層の絶縁膜との密着性が大幅に向上する。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記密着層が、チタンタングステン（ＴｉＷ）、又はニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第５の態様では、金属層の絶縁膜との密着性を確実に向上させることができる。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第６の態様では、信頼性、耐久性に優れた液体噴射装置を実現することができる。
【００１５】
本発明の第７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工程と、前記流路形成基板の全面に前記圧電素子の前記上電極から引き出される第１のリード電極となる第１の電極形成膜を形成する工程と、前記第１の電極形成膜をパターニングして、前記圧電素子の長手方向外側の所定領域に内側面がその内側に向かって傾斜する傾斜面で構成される凹部を形成する工程と、前記第１の電極形成膜をパターニングして、前記凹部の内側面を先端面とする前記第１のリード電極を形成する工程と、前記流路形成基板の全面に無機絶縁材料からなる絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜をパターニングして少なくとも前記第１のリード電極の先端部を露出させて端子部を形成する工程と、前記流路形成基板の全面に第２の電極形成膜を形成すると共に、当該第２の電極形成膜をパターニングして前記第１のリード電極の前記端子部から前記先端面を介して延設される第２のリード電極を形成する工程とを有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７の態様では、水分に起因する圧電体層（圧電素子）の劣化（破壊）を長期に亘って確実に防止することができる。また、第２のリード電極を良好に形成することができ、断線等の発生を防止することができる。
【００１６】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記凹部を形成する工程では、前記第１の電極形成膜をドライエッチングによってパターニング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８の態様では、凹部の内側面を比較的容易に傾斜させることができる。
【００１７】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記第１のリード電極を形成する工程では、前記第１の電極形成膜をウェットエッチングによってパターニング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、第１のリード電極をパターニングする際の圧電素子への悪影響を防止することができる。
【００１８】
本発明の第１０の態様は、第７〜９の何れかの態様において、前記凹部を形成する工程では、前記第１の電極形成膜と共に前記振動板の一部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１０の態様では、第１の電極形成膜を確実に貫通する凹部が形成されるため、各圧電素子から引き出される第１のリード電極を良好に形成することができる。
【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、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３２０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の列の外側で流路形成基板１０の端部近傍まで延設され、それらの先端部は、後述する駆動ＩＣ１２０から延設された接続配線１３０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７０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、各圧電素子３００を構成する上電極膜８０の一端部近傍には第１のリード電極９０がそれぞれ接続されている。これらの第１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上から絶縁体膜５５上に延設されている。
【００２３】
また、第１のリード電極９０には、無機絶縁材料からなる絶縁膜１００を介して第２のリード電極９１がそれぞれ接続されている。この第２のリード電極９１は、流路形成基板１０の端部近傍まで延設され、その先端部近傍は、下電極膜６０の接続部６０ａと同様に、接続配線１３０が接続される接続部９１ａとなっている。
【００２４】
さらに、本発明では、図４に示すように、第１のリード電極９０は、端子部９０ａ側の先端面９０ｂが外側に向かって傾斜する傾斜面となるように形成されている。そして、第２のリード電極９１は、この第１のリード電極９０の傾斜面である先端面９０ｂを介して絶縁膜１００上に延設されている。第１のリード電極の先端面９０ｂの傾斜角度θは、６０°以下であることが好ましく、さらに好ましくは４５°以下である。例えば、本実施形態では、この第１のリード電極９０の先端面９０ａの傾斜角度θが、約３０°になるようにした。
【００２５】
これにより、詳しくは後述するが、第２のリード電極９１を良好に形成することができ、また第２のリード電極９１と絶縁膜１００との密着性が大幅に向上するため、第２のリード電極９１の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００２６】
また、絶縁膜１００は、圧電素子３００を構成する各層、第１のリード電極９０及び第２のリード電極９１のパターン領域に設けられている。そして、少なくとも圧電素子３００及び第１のリード電極９０は、第１のリード電極９０の端子部９０ａを除いてこの絶縁膜１００によって覆われている。例えば、本実施形態では、絶縁膜１００が、圧電素子３００の列の外側の下電極膜６０上まで連続的に設けられており、圧電素子３００及び第１のリード電極９０と共に下電極膜６０も、接続部６０ａを除いて絶縁膜１００によって覆われている。なお、上述したように、絶縁膜１００は第２のリード電極９１のパターン領域まで連続的に設けられている。すなわち、絶縁膜１００は、流路形成基板１０の端部近傍まで連続的に設けられており、第２のリード電極９１の接続部９１ａもこの絶縁膜１００上に位置している。
【００２７】
絶縁膜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、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等が挙げられるが、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）を用いるのが好ましい。絶縁膜１００の材料として酸化アルミニウムを用いた場合、絶縁膜１００が、１００ｎｍ程度の薄膜で形成されていても、高湿度環境下での水分透過を十分に防ぐことができる。なお、絶縁膜の材料として、例えば、樹脂等の有機絶縁材料を用いるとなると、上記無機絶縁材料の絶縁膜と同程度の薄さでは、水分透過を十分に防ぐことができない。また、水分透過を防ぐために絶縁膜の膜厚を厚くすると、圧電素子の運動を妨げるという事態を招く虞がある。
【００２８】
このように、絶縁膜１００によって圧電素子３００及び第１のリード電極９０の表面を覆うと共に、絶縁膜１００上に設けられた第２のリード電極９１に駆動配線１３０との接続部９１ａを設けるようにすることで、圧電体層７０の水分（湿気）に起因する破壊を確実に防止することができる。すなわち、圧電素子３００及び第１のリード電極９０は、端子部９０ａを除いて第２のリード電極９１のパターン領域まで連続する絶縁膜１００によって覆われている。また第１のリード電極９０の端子部９０ａは、第２のリード電極９１によって塞がれている。したがって、水分は、絶縁膜１００の端部からしか侵入することはなく、仮に侵入した場合でも、圧電体層７０まで水分が達するのを実質的に防止することができ、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。
【００２９】
さらに、第２のリード電極９１の駆動配線１３０との接続部９１ａの下側にも絶縁膜１００が設けられていることで、第２のリード電極９１の密着性が高まるという効果もある。これにより、例えば、ワイヤボンディング等により駆動配線１３０を第２のリード電極９１に接続する際等に、第２のリード電極９１の剥がれ等の不良が発生するのを防止することもできる。
【００３０】
また、本実施形態では、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１３０との接続部６０ａとなっているが、例えば、図５に示すように、下電極膜６０に電気的に接続される第１のリード電極９０Ａを、列設された圧電素子３００の外側で圧電素子３００の長手方向外側の領域まで延設すると共に、第２のリード電極９１Ａを流路形成基板１０の端部近傍まで延設し、その先端部を接続配線１３０が接続される接続部９１ｂとしてもよい。
【００３１】
そして、このような下電極膜６０から引き出される第１のリード電極９０Ａ及び第２のリード電極９１Ａを設ける場合には、第１のリード電極９０Ａの先端面も、圧電素子３００から引き出される第１のリード電極９０と同様に傾斜させるようにする。また、第１のリード電極９０，９０Ａの端子部９０ａを除いて、圧電素子３００を構成する各層、第１のリード電極９０，９０Ａ及び第２のリード電極９１，９１Ａのパターン領域を絶縁膜１００で覆うようにする。
【００３２】
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。ここで、第１リード電極９０の端子部９０ａは、圧電素子保持部３１の外に配置されていることが望ましい。すなわち、保護基板３０を絶縁膜１００上に接着することで、保護基板３０と流路形成基板１０との接着強度を向上することができる。
【００３３】
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１１０を構成している。
【００３４】
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。
【００３５】
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１１０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１１０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。
【００３６】
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１１０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ＩＣ１２０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。
【００３７】
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６〜図１０を参照して説明する。なお、図６、図７、図９及び図１０は、圧力発生室１２の長手方向の断面図であり、図８は、図７（ｂ）及び（ｃ）の上面図である。
【００３８】
まず、図６（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１４０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５１を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１４０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。次いで、図６（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５２）上に、ジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図６（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を形成後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。
【００３９】
次に、図６（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１４０の全面に形成する。次いで、図６（ｅ）に示すように、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。
【００４０】
次に、第１のリード電極９０を形成する。具体的には、まず、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１４０上に、所定の金属材料からなる第１の配線形成膜、例えば、本実施形態では、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属層９５を全面に形成する。次に、図７（ｂ）及び図８（ａ）に示すように、圧電素子の長手方向外側の領域、すなわち、圧電素子の並設方向とは直交する方向の外側の領域に、金属層９５をパターニングして凹部９５ａを形成する。具体的には、例えば、レジスト等からなるマスクパターン１４５を形成し、このマスクパターン１４５を介して金属層９５をエッチングすることによって凹部９５ａを形成する。そしてこのとき、凹部９５ａの内側面が、所定の角度、本実施形態では、約３０°の角度で内側に傾斜する傾斜面となるようにする。なお、本実施形態では、金属層９５を確実に貫通する凹部９５ａを形成するために、凹部９５ａを形成する際、金属層９５と共に絶縁体層５５の表層部分の一部を除去するようにしている。
【００４１】
このような凹部９５ａを形成する方法、すなわち、金属層９５をパターニングする方法は、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のが好ましい。これにより、凹部９５ａの内側面を比較的容易に所定角度で形成することができるからである。
【００４２】
次に、図７（ｃ）及び図８（ｂ）に示すように、金属層９５をエッチングすることによって各圧電素子３００毎にパターニングし、先端面９０ｂが凹部９５ａの傾斜した内側面で構成される第１のリード電極９０を形成する。すなわち、このように形成された第１のリード電極９０の先端面９０ｂは、外側に向かって約３０°で傾斜する傾斜面となる。また、このように第１のリード電極９０を形成する際には、凹部９５ａを形成する際とは異なり、ウェットエッチングにより金属層９５をパターニングするのが好ましい。金属層９５をパターニングする際の圧電素子３００を構成する各層への影響を抑えるためである。
【００４３】
なお、本実施形態では、第１のリード電極９０は、アルミニウムからなる金属層９５のみで構成されているが、これに限定されず、例えば、チタンタングステン（ＴｉＷ）、又はニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなる密着層を介して金属層９５を設け、第１のリード電極９０がこの密着層と金属層９５とで構成されるようにしてもよい。
【００４４】
次に、図９（ａ）に示すように、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる絶縁膜１００を形成すると共に所定形状にパターニングする。すなわち、絶縁膜１００を流路形成基板用ウェハ１４０の全面に形成し、その後、下電極膜６０の接続部６０ａに対向する領域の絶縁膜１００を除去すると共に、第１のリード電極９０の端子部９０ａに対向する領域の絶縁膜１００を除去して開口１００ａを形成する。なお、本実施形態では、接続部６０ａ及び端子部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第１のリード電極９０、並びに後述する工程で形成される第２のリード電極９１のパターン領域以外も除去するようにしている。勿論、絶縁膜１００は、接続部６０ａ及び端子部９０ａに対向する領域のみが除去されていてもよい。なお、絶縁膜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、絶縁膜１００を選択的に良好に除去することができる。
【００４５】
次に、第２の配線形成膜をパターニングして第２のリード電極９１を形成する。例えば、本実施形態では、図９（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１４０の全面に亘って、例えば、チタンタングステン（ＴｉＷ）からなる密着層９６を形成し、この密着層９６上の全面に、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層９７を形成する。その後、マスクパターン（図示なし）を介して金属層９７を各圧電素子３００毎にパターニングし、さらに密着層９６をエッチングによりパターニングすることによって第２のリード電極９１を形成する。
【００４６】
このとき、上述したように第１のリード電極９０の先端面９０ａが傾斜面となっているため、第２のリード電極９１を良好に形成することができる。特に、第２のリード電極９１を構成する密着層９６を良好に形成することができ、これにより金属層９７も良好に形成することができる。
【００４７】
ここで、所定の基板上に、第１のリード電極を構成しその端面が傾斜する金属層を形成し、この傾斜した端面を介して密着層及び金属層からなる第２のリード電極を形成した実施例のサンプルと、第１のリード電極を構成しその端面が基板に対して略垂直な金属層を形成し、この垂直な端面を介して第２のリード電極を形成した比較例のサンプルとを作成した。そして、これら実施例及び比較例のサンプルについて、第２のリード電極を構成する金属層を除去したときの密着層の状態を調べた。なお、図１１は、実施例のサンプルのＳＥＭ像であり、図１２は、比較例のサンプルのＳＥＭ像である。
【００４８】
実施例のサンプルでは、図１１に示すように、密着層は略一定の幅で形成されており、第１のリード電極を構成する金属層の端面部分においてもその幅は他の部分とほぼ同一であった。すなわち、実施例のサンプルでは、密着層の被覆性は極めて良好であった。一方、比較例のサンプルでは、図１２に示すように、第１のリード電極を構成する金属層の端面部分に、密着層が剥がれて幅が細くなった部分が存在していた。すなわち、比較例のサンプルでは、上記端面部分での密着層の被覆性はあまり良くなかった。
【００４９】
このような結果から明らかなように、第１のリード電極９０の先端面９０ｂを傾斜面とすることで、第２のリード電極９１を構成する密着層９６の被覆性が向上し、さらに、この密着層９６上の金属層９７の被覆性も同様に向上する。すなわち、第２のリード電極９１が極めて良好に形成され、絶縁膜１００との密着性も向上する。
【００５０】
なお、例えば、上記比較例のサンプルのように、密着層の被覆性が悪いと、当然、密着層上の金属層の被覆性も低下する。そして、このように被覆性の悪い密着層及び金属層からなる第２のリード電極は、その断面積が低下することで配線抵抗が高くなったり、マイグレーションが発生したりすることで、第２のリード電極に、剥がれや断線が生じる虞がある。
【００５１】
そして、このように第２のリード電極９１を形成した後は、図９（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１４０の圧電素子３００側に、シリコンウェハであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハ１５０を接合する。なお、この保護基板用ウェハ１５０は、例えば、６２５μｍ程度の厚さを有するため、流路形成基板用ウェハ１００の剛性は、保護基板用ウェハ１５０を接合することによって著しく向上することになる。
【００５２】
次いで、図１０（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１４０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ酸と硝酸の混合水溶液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１４０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、約７０μｍ厚になるように流路形成基板用ウェハ１４０をエッチング加工した。次いで、図１０（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１４０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなるマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図１０（ｃ）に示すように、このマスク膜５２を介して流路形成基板用ウェハ１４０を異方性エッチングすることにより、流路形成基板用ウェハ１４０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。
【００５３】
その後は、流路形成基板用ウェハ１４０及び保護基板用ウェハ１５０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１４０の保護基板用ウェハ１５０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１５０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハ１４０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等に分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとなる。
【００５４】
（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、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、第１のリード電極９０及び第２のリード電極９１のパターン領域が、無機絶縁材料からなる絶縁膜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。また、例えば、上述した実施形態では、下電極膜６０の接続部６０ａ、９１ｂが、圧電素子３００の列の外側に設けられているが、これに限定されず、例えば、圧電素子３００の間から下電極膜６０又は第１のリード電極９０等を引き出すようにしてもよい。
【００５５】
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１３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１３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。
【００５６】
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】
【００５７】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る配線構造を示す平面図である。
【図４】実施形態１に係る配線構造を示す拡大断面図である。
【図５】実施形態１に係る配線構造の変形例を示す平面図である。
【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である。
【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である。
【図８】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す平面図である。
【図９】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図１０】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図１１】実施例のサンプルの密着層の状態を示すＳＥＭ像である。
【図１２】比較例のサンプルの密着層の状態を示すＳＥＭ像である。
【図１３】一実施形態に係る記録装置の概略図。
【符号の説明】
【００５８】
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、  ３２  リザーバ部、  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、  ９０  第１のリード電極、  ９０ａ  端子部、  ９１  第２のリード電極、  ９１ａ  接続部、  ９１ｂ  先端面、  ９５  金属層、  ９６  密着層、  ９７  金属層、  １００  絶縁膜、１１０  リザーバ、  １２０  駆動ＩＣ、  １３０  接続配線、  １４０  流路形成基板用ウェハ、  １５０  保護基板用ウェハ、  ３００  圧電素子
【図１】
2005199702.tif 000003
【図２】
2005199702.tif 000004
【図３】
2005199702.tif 000005
【図４】
2005199702.tif 000006
【図５】
2005199702.tif 000007
【図６】
2005199702.tif 000008
【図７】
2005199702.tif 000009
【図８】
2005199702.tif 000010
【図９】
2005199702.tif 000011
【図１０】
2005199702.tif 000012
【図１１】
2005199702.tif 000013
【図１２】
2005199702.tif 000014
【図１３】
2005199702.tif 000015