(57)【要約】【課題】  保護膜を良好に形成でき、且つ圧電素子の破壊を防止して歩留まりを向上することのできる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】  シリコン単結晶基板からな流路形成基板をその一方面側から異方性エッチングすることにより圧力発生室となる凹部を圧力発生室以上の深さで形成する凹部形成工程と、凹部の内壁部分に保護膜を形成する保護膜形成工程と、犠牲材を凹部に充填する充填工程と、流路形成基板の一方面上に振動板及び圧電素子を形成するアクチュエータ形成工程と、流路形成基板の他方面側を少なくとも犠牲材が露出するまで研磨して所定の厚さに形成する研磨工程と、流路形成基板の他方面側からエッチングにより犠牲材を除去して圧力発生室を形成する圧力発生室形成工程とを有する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶基板からなり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た圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記流路形成基板を前記一方面側から異方性エッチングすることにより当該流路形成基板に前記圧力発生室となる凹部を当該圧力発生室以上の深さで形成する凹部形成工程と、前記流路形成基板の少なくとも前記凹部の内壁部分に耐液体性を有する保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記保護膜とのエッチングの選択性を有する材料からなる犠牲材を前記凹部に充填する充填工程と、前記流路形成基板の前記一方面上に少なくとも最下層に耐液体性を有する材料からなる弾性膜を含む前記振動板、及び前記圧電素子を形成するアクチュエータ形成工程と、前記流路形成基板の他方面側を少なくとも前記犠牲材が露出するまで研磨して当該流路形成基板を所定の厚さに形成する研磨工程と、前記流路形成基板の他方面側からエッチングにより前記犠牲材を除去して前記圧力発生室を形成する圧力発生室形成工程とを具備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、前記充填工程後に、前記流路形成基板の前記一方面側を平坦にする平坦化工程を具備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、前記アクチュエータ形成工程後に、前記圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態でその空間を密封可能な圧電素子保持部を有する封止基板を前記流路形成基板に接合する接合工程を具備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、前記保護膜が、窒化膜又は酸化膜からな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、前記弾性膜が、窒化膜又は酸化膜からな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４又は５において、前記窒化膜が、窒化シリコン膜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７】
請求項１〜６の何れかにおいて、前記弾性膜と前記犠牲材とがそれぞれエッチングの選択性を有する材料からな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１〜７の何れかにおいて、前記犠牲材をＣＶＤ法によって前記凹部に充填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、前記犠牲材が、酸化シリコン、ポリシリコン、タングステン、酸化タンタル又は酸化アルミニウムからな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、液体噴射ヘッドの製造方法に関し、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亘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。そして、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、所定の基板（流路形成基板）上に振動板及び圧電素子を形成し、その後、流路形成基板を異方性エッチングすることによって圧力発生室を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、このような製造方法では、圧力発生室を形成する際に圧電素子が破壊され歩留まりが低くなってしまうという問題がある。すなわち、圧力発生室を形成する際のエッチング液が流路形成基板の圧電素子側まで回り込み、このエッチング液によって圧電素子が破壊され、歩留まりが低くなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、流路形成基板としてシリコン基板を用いている場合、インクによって流路形成基板が溶解されてしまい、吐出特性が低下してしまうという問題がある。このため、圧力発生室（インクキャビティ）内に、親水性及び耐アルカリ性を備えた膜、例えば、ニッケル膜等を設け、インクによるシリコン基板等の溶解を防止している。
【０００８】
しかしながら、このような保護膜も溶解速度は遅いがインクによって徐々に溶解されてしまうため、できるだけ緻密な膜に形成しておくことが好ましい。保護膜は、比較的高温で形成することで緻密な膜となるが、あまり高温で形成すると、その熱によって圧電素子が破壊されてしまう虞がある。このため、保護膜を比較的低温で形成しなければならず、十分に緻密な膜が得られないという問題がある。
【０００９】
なお、これらの問題は、インク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。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２６４３８３号公報（第２図、［００２３］〜［００２７］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑み、保護膜を良好に形成でき、且つ圧電素子の破壊を防止して歩留まりを向上することのできる液体噴射ヘッドの製造方法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】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、前記流路形成基板を前記一方面側から異方性エッチングすることにより当該流路形成基板に前記圧力発生室となる凹部を当該圧力発生室以上の深さで形成する凹部形成工程と、前記流路形成基板の少なくとも前記凹部の内壁部分に耐液体性を有する保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記保護膜とのエッチングの選択性を有する材料からなる犠牲材を前記凹部に充填する充填工程と、前記流路形成基板の前記一方面上に少なくとも最下層に耐液体性を有する材料からなる弾性膜を含む前記振動板、及び前記圧電素子を形成するアクチュエータ形成工程と、前記流路形成基板の他方面側を少なくとも前記犠牲材が露出するまで研磨して当該流路形成基板を所定の厚さに形成する研磨工程と、前記流路形成基板の他方面側からエッチングにより前記犠牲材を除去して前記圧力発生室を形成する圧力発生室形成工程とを具備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、圧電素子形成後に流路形成基板をエッチングすることなく圧力発生室を形成できるため、流路形成基板をエッチングする際のエッチング液等による圧電素子の破壊が防止され歩留まりが安定する。また、保護膜を形成する工程を、圧電素子を形成する工程の前に実施するため、保護膜を比較的高温で形成することができ、緻密な保護膜を形成することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記充填工程後に、前記流路形成基板の前記一方面側を平坦にする平坦化工程を具備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、流路形成基板の一方面側を平坦にすることで、犠牲層が露出する面であっても、当該面上に弾性膜を均一に形成することができるので、インクが圧電素子側に流れ込むことを防止することができる。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記アクチュエータ形成工程後に、前記圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態でその空間を密封可能な圧電素子保持部を有する封止基板を前記流路形成基板に接合する接合工程を具備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、流路形成基板に封止基板を良好に接合することができると共に、流路形成基板の研磨によって発生する異物等が圧電素子に付着することを防止できる。
【００１５】
本発明の第４の態様では、第１〜第３の態様において、前記保護膜が、窒化膜又は酸化膜からな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、圧力発生室に供給される液体に対する耐エッチング性（耐液体性）に優れた保護膜が形成される。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１〜４の態様において、前記弾性膜が、窒化膜又は酸化膜からな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、圧力発生室に供給される液体に対する耐エッチング性に優れた弾性膜が形成される。
【００１７】
本発明の第６の態様は、第４又は５の態様において、前記窒化膜が、窒化シリコン膜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６の態様では、圧力発生室に供給される液体、特に、アルカリ性の液体に対する耐エッチング性に優れた膜を形成できる。
【００１８】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記弾性膜と前記犠牲材とがそれぞれエッチングの選択性を有する材料からな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、犠牲材を容易に除去でき、且つ圧力発生室を高精度に形成できる。
【００１９】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記犠牲材をＣＶＤ法によって前記凹部に充填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、犠牲材を凹部に容易に充填することができる。
【００２０】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記犠牲材が、酸化シリコン、ポリシリコン、タングステン、酸化タンタル又は酸化アルミニウムからな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、犠牲材として特定の材料を用いることで、ＣＶＤ法によって犠牲材を凹部に確実に充填できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。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、図示するように、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、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４は、流路形成基板１０を厚さ方向に貫通して設けられている。また、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。
【００２２】
なお、このような圧力発生室１２等が形成される流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択することが好ましい。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉ程度と比較的高密度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁１１の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００２３】
ここで、流路形成基板１０の圧力発生室１２の内壁表面には保護膜１００が設けられている。例えば、本実施形態では、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる保護膜１００が、流路形成基板１０によって形成される圧力発生室１２の内壁表面に設けられている。また、同様に、流路形成基板１０に形成される連通部１３及びインク供給路１４の内壁表面にも保護膜１００が設けられている。
【００２４】
保護膜１００は、耐インク性（耐液体性）、すなわち、圧力発生室１２に供給されるインク（液体）に対して優れた耐エッチング性を有し、特に、アルカリ性のインクに対して優れた耐エッチング性を有することが好ましい。具体的には、保護膜１００は、ｐＨ８．０以上のインクによるエッチングレートが、２５℃で０．０５ｎｍ／ｄａｙ以下であることが望ましい。
このような保護膜１００は、窒化膜あるいは酸化膜で形成することが好ましく、具体的な材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等が挙げられる。なお、本実施形態では、窒化シリコンを用いてＣＶＤ法により保護膜１００を形成した。
【００２５】
このように圧力発生室１２等の内壁表面に保護膜１００を設けることにより、流路形成基板１０がインクに溶解されるのを実質的に防止することができる。これにより、圧力発生室１２の形状が長期間に亘って安定、すなわち、製造時と略同一形状に長期間維持される。また、本実施形態では、各圧力発生室１２の内壁表面以外のインク供給路１４及び連通部１３のインク流路の内壁表面にも保護膜１００を設けるようにしたので、圧力発生室１２と同様、これらインク供給路１４及び連通部１３の形状も製造時と略同一形状に維持される。したがって、インク吐出特性を長期間に亘って良好に維持することができる。
【００２６】
さらに、流路形成基板１０がインクに溶解されるのを実質的に防止できるため、インクに溶解された流路形成基板１０の溶解物がインク中に析出する量が大幅に低減される。これにより、ノズル詰まりの発生を防止することができ、ノズル開口２１からインク滴を良好に吐出させることができる。
【００２７】
そして、流路形成基板１０の一方の面には、各圧力発生室１２に対応するノズル開口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。このノズルプレート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。
【００２８】
また、流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、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。なお、このような各圧電素子３００を構成する上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。このリード電極９０は、圧力発生室１２の外側まで延設されて、図示しない駆動ＩＣに接続される。
【００２９】
流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００に対向する領域に圧電素子３００を封止する圧電素子保持部３１を有する封止基板３０が、例えば、エポキシ系の接着剤等からなる接着層１１０を介して接合されている。さらに、封止基板３０には、連通部１３に対向する領域に封止基板３０を貫通するリザーバ部３２が設けられ、このリザーバ部３２は、上述の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１２０を構成している。このような封止基板３０は、例えば、ガラス、セラミック材料、金属、樹脂等で形成することができるが、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。
【００３０】
なお、封止基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間、すなわちインク供給路１４に対応する領域には、この封止基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０は、その端部近傍がこの貫通孔３３内で露出され、図示しないが、この貫通孔３３内に延設される接続配線によって駆動ＩＣと接続されている。
【００３１】
このような封止基板３０のリザーバ部３２に対向する領域には、封止膜４１及び固定板４２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１２０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１２０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１２０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、図示しない駆動ＩＣ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】
以下、このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法、特に、流路形成基板１０上に圧電素子３００を形成するプロセス及び流路形成基板１０に圧力発生室１２等を形成するプロセスについて、図３及び図４を参照して説明する。なお、図３及び図４は、圧力発生室１２の幅方向の断面図である。
【００３４】
まず、図３（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０に圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４となる凹部１５を形成する。本工程では、流路形成基板１０は、最終的な厚さよりも厚い所定厚さ、例えば、２２０μｍ程度の厚さを有する。そして、この所定厚さの流路形成基板１０を所定のマスクパターン１３０を介して異方性エッチング、本実施形態では異方性ドライエッチングすることにより、圧力発生室１２の深さ以上の深さで凹部１５を形成する。なお、この凹部１５は、深さ以外は、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４の寸法通りに形成する。また、本実施形態では、異方性ドライエッチングにより凹部１５を形成するようにしたが、勿論、異方性ウェットエッチングによって凹部１５を形成するようにしてもよい。
【００３５】
次に、図３（ｂ）に示すように、この凹部１５の内壁表面に、耐インク性を有する保護膜１００を形成する。例えば、本実施形態では、窒化シリコンからなる保護膜１００をＣＶＤ法によって形成するようにした。保護膜１００を形成する際の温度は比較的高温であることが好ましく、例えば、本実施形態では、約１０００℃まで上昇させている。これにより、保護膜１００を緻密に形成することができる。
なお、上述したが、保護膜１００は、窒化シリコン等の窒化膜に限定されず、例えば、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の酸化膜であってもよい。また、図３（ｂ）では保護膜１００が凹部１５の内壁面のみに形成されているが、保護膜１００は流路形成基板１０の表面まで連続的に形成されていてもよい。
【００３６】
次に、図３（ｃ）に示すように、流路形成基板１０の凹部１５内に、保護膜１００とはエッチングの選択性を有する材料からなる犠牲材１４０を充填する。本実施形態では、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる犠牲材１４０をＣＶＤ法により凹部１５内に充填するようにした。なお、犠牲材１４０は、流路形成基板１０の表面が平坦になるように凹部１５内に充填する。また、凹部１５内に犠牲材１４０を充填した後に、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）等で流路形成基板１０の犠牲材１４０が露出する面を平坦化するようにしてもよい。この流路形成基板１０の犠牲材１４０が露出する面には、後述する工程で弾性膜５０が形成されるため、この面を平坦化しておくことで、弾性膜５０を均一に形成することができる。
【００３７】
犠牲材１４０の材料としては、保護膜１００とのエッチングの選択性を有するものであればよく、例えば、五酸化タンタル、酸化アルミニウム、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＳＯＧ等を用いてもよい。これらの材料であれば、ＣＶＤ法によって犠牲材１４０を凹部１５内に比較的容易に充填することができる。さらに、犠牲材１４０の材料として、例えば、モリブデン（ＭＯ）又はタングステン（Ｗ）等を用いてもよく、この場合には、スパッタリング法を用いることにより凹部１５０内に犠牲材１４０を比較的容易に充填することができる。
【００３８】
次に、図３（ｄ）に示すように、流路形成基板１０の犠牲材１４０が充填された側の面に弾性膜５０及び絶縁体膜５５を形成する。ここで、弾性膜５０は、振動板の最下層を構成し、圧力発生室１２内に供給されるインクと接触するため、保護膜１００と同様に、耐インク性を有する材料で形成されていることが好ましい。このため、本実施形態では、保護膜１００と同一の材料である窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる弾性膜５０をＣＶＤ法により形成している。なお、絶縁体膜５５は、本実施形態では、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなり、弾性膜５０と同様にＣＶＤ法によって形成している。
【００３９】
次いで、図３（ｅ）に示すように、絶縁体膜５５上に下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を順次成膜及びパターニングすることにより、圧電素子３００を形成する。この下電極膜６０の材料としては、白金、イリジウム等が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体層７０は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければならず、本実施形態のように、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金、イリジウム等が好適である。例えば、本実施形態では、白金とイリジウムとからなる下電極膜６０をスパッタリングにより形成している。
【００４０】
また、圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系の材料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好適である。そして、例えば、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層７０とした。なお、この圧電体層７０の成膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法で形成してもよい。さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。何れにしても、このように成膜された圧電体層７０は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、且つ本実施形態では、圧電体層７０は、結晶が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍである。
上電極膜８０は、導電性の高い材料で形成すればよく、例えば、アルミニウム、金、ニッケル、白金、イリジウム等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、白金をスパッタリングにより成膜している。
【００４１】
次いで、図４（ａ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を流路形成基板１０の全面に亘って形成すると共に、各圧電素子３００毎にパターニングする。以上が膜形成プロセスである。次に、図４（ｂ）に示すように、流路形成基板１０の圧電素子３００側に、圧電素子保持部３１等が予め設けられた封止基板３０を接着層１１０を介して接合する。
【００４２】
そして、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板１０の凹部１５が形成された面とは反対側の面を研磨して、流路形成基板１０を所望の厚さ、本実施形態では、１００μｍ程度の厚さとする。上述したように、凹部１５は、圧力発生室１２の深さ、すなわち、最終的な流路形成基板１０の厚さよりも深く形成されている。したがって、流路形成基板１０を研磨して所望の厚さとすることにより、凹部１５の底面側が開口して犠牲材１４０が露出される。次いで、図４（ｄ）に示すように、露出した犠牲材１５をエッチングにより除去する。これにより、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４が形成される。
【００４３】
その後は、流路形成基板１０の封止基板３０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、封止基板３０にコンプライアンス基板４０を接合して本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。なお、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のシリコンウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、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毎に分割する。
【００４４】
以上説明したように、本発明の製造方法によれば、圧電素子３００を形成後に、流路形成基板１０をエッチングする必要が無くなる。このため、流路形成基板１０をエッチングする際に発生していた圧電素子３００の破壊が防止され、歩留まりが著しく向上する。また、圧電素子３００を形成する前に保護膜１００を形成しているため、比較的高温で保護膜１００を形成してもその熱によって圧電素子３００が破壊されることがなく、保護膜１００を比較的容易に緻密な膜とすることができる。これにより、インク吐出特性を長期間に亘って良好に維持することができるインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。
なお、上述したインクジェット式記録ヘッドの製造方法は、圧力発生室の内壁表面に保護膜を設けている場合に特に効果的であるが、この保護膜を形成しない場合であっても、圧力発生室をエッチングにより形成する際の圧電素子の破壊を防止できるという効果は得られる。
【００４５】
（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、上述の実施形態では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００４６】
また、上述した実施形態においては、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドの製造方法を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法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】
【００４７】
【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に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク供給路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  封止基板、  ３１  圧電素子保持部、  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、  １００  保護膜、  １２０  リザーバ、  ３００  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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