(57)【要約】まず、シリコン基板１の一方側の面上に第１電極層４、圧電体層５、第２電極層６及び振動層７をその順に積層する。次に、振動層７上にインク室隔壁８とノズル板１１とを積層する。次に、シリコン基板１を第１電極層４と反対側の面から研削して所定の厚さまで除去した後、残余のシリコン基板１３をドライエッチングを行って除去する。その後、第１電極層４をパターニングして複数のインクジェット機構２，２，…を形成する。最後に、複数のインクジェット機構２，２，…を分割して複数のインクジェットヘッド３，３，…を同時に作製する。
2004052651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極層、圧電体層、第２電極層及び振動層をそれぞれ有し且つ複数のインク室内のインクにそれぞれ圧力を付与して該各インク室にそれぞれ連通した複数のノズルからインクを記録媒体に対して吐出させる複数の圧電素子を備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
基板の一方側の面の上に第１電極層、圧電体層、第２電極層及び振動層を順次形成する工程と、
上記振動層上に複数のインク室を互いに隔てるためのインク室隔壁を形成する工程と、
上記インク室隔壁上に複数のノズルが形成されたノズル板を形成して上記複数のインク室を形成する工程と、
上記インク室隔壁形成工程後に、上記基板の一部を上記第１電極層と反対側の面から機械的に研削して除去する工程と、
上記研削除去工程後に、残余の基板をエッチングを行って除去する工程と、
上記エッチング除去工程後に、少なくとも上記第１電極層を上記各インク室の位置に対応するようにパターニングして上記複数の圧電素子を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
上記第１電極層は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＣｒのうち少なくとも１つを含み、
上記エッチング除去工程では、残余の基板をドライエッチングを行って除去することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の製造方法を用いて製造されたインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段と、
を備えたインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、圧電素子の変形によりノズルからインク滴を吐出させて記録媒体上に文字や画像等を形成するインクジェットヘッドの製造方法、及びその方法により製造されたインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置に関するものである。
【背景技術】  従来から、インク滴を記録媒体に着弾させて記録を行うためのインクジェット機構が知られている。このインクジェット機構は、第１電極層と圧電体層と第２電極層と振動層とを順次積層して構成されたヘッド層と、そのヘッド層の振動層上に積層されたインク室隔壁と、そのインク室隔壁上に積層され且つノズルが形成されたノズル板とを備えている。ヘッド層とインク室隔壁とノズル板とに区画された空間は、インクを収容するインク室を構成している。そして、インクジェット機構では、第１及び第２電極層の間に電圧を印加すると、圧電体層の圧電効果によりヘッド層が変形してインク室内のインクに圧力が加わり、それにより、ノズルからインクが吐出される。
ところで、インク室の厚み方向の高さは、インクの吐出速度や応答速度に影響を与える。したがって、多数のインクジェット機構を並べて配置して構成されたインクジェットヘッドを用いて精細な印刷を行う場合には、各インク室の高さのバラツキが小さい方が望ましい。また、高さが極端に大きいインク室は、インクの吐出速度が低下するため、インクジェット機構に適さない。
ここで、従来におけるインクジェットの製造方法には大別して、基板を加工してインク室を形成する方法（図４を参照）と、基板を加工しないで他の部材を用いてインク室を形成する方法（図５を参照）の２種類がある。
前者の方法では、図４（ａ）に示すように、まず、基板１００の一方側の面の上に振動層１０１、第１電極層１０２、圧電体層１０３、及び第２電極層１０４をその順に積層してヘッド層１０５を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、基板１００におけるインク室１０６に相当する部分をヘッド層１０５と反対側の面からエッチングにより除去することにより、インク室隔壁１０７を形成する。最後に、インク室隔壁１０７上に、インク吐出口１０８が形成されたノズル板１０９を接着剤１１０で接合する（特開平１０−２８６９６０号を参照）。この方法では、基板１００の厚さがそのままインク室１０６の高さとなる。
ところで、前者の方法を用いてインクジェットヘッドを量産するために基板上に複数のインクジェットヘッドを作製する場合には、面積が大きくて薄い基板を使用する必要がある。しかし、面積が大きて薄い基板は非常に破損しやすく、そのため、歩留まりが低下する。そこで、基板の破損を防止するため、厚い基板を用いてその基板上にヘッド層を形成し、それから、基板を研磨して薄くした後インク室を形成する方法が提案されている。しかしながら、圧電体層は一般に高温で成膜するため、熱膨張係数の差や圧電体層の内部応力により室温において基板にそりが生じる。そのため、基板の厚さが均一になるように研磨を行うのが困難である。それゆえ、この方法では、同時に作製したインクジェットヘッド間でインク室の高さに違いが生じ、その結果、インクジェットヘッド間で印字特性が異なるという問題が発生する。以上により、前者の方法は、インクジェットヘッドの量産には適さない。
一方、後者の方法では、図５（ａ）に示すように、まず、基板２００の一方側の面の上に第１電極層２０１、圧電体層２０２、第２電極層２０３、及び振動層２０４を順に積層してヘッド層２０５を形成する。次に、ヘッド層２０５の振動層２０４上に、インク室隔壁２０６とインク吐出口２０７が形成されたノズル板２０８とを順番に接着剤２０９，２１０を介して接着する。最後に、図５（ｂ）に示すように、基板２００を化学的なエッチングにより除去する。この化学的なエッチングには、ウェットエッチングやドライエッチングがある。この方法によれば、基板２００の厚さや面積に関係なくインク室の高さを等しくできるので、インク室の高さのバラツキが小さい複数のインクジェットヘッドを同時に作製できる。よって、インクジェットヘッドを量産するには、後者の方法で製造するのが好ましい。
−発明が解決しようとする課題−
しかしながら、後者の方法では、基板の破損を防止するため基板を厚くするので、基板をエッチングにより除去するのに要する時間が長くなる。そのため、インクジェットヘッドの生産効率が悪化した。
また、基板の除去に要する時間が長いので、その除去中に電極層、接着剤、圧電体層、振動層、インク室隔壁及びノズル板が劣化し、それにより、同時に作製したインクジェットヘッド間でインク吐出性能にバラツキが生じた。
さらに、基板の除去にドライエッチングを用いる場合において、ドライエッチングされる基板の表面に汚れがあると、その汚れた部分はドライエッチングされず、その結果、インクジェットヘッドの歩留りが低下するおそれがあった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、第１電極層、圧電体層、第２電極層及び振動層をそれぞれ有し且つ複数のインク室内のインクにそれぞれ圧力を付与して該各インク室にそれぞれ連通した複数のノズルからインクを記録媒体に対して吐出させる複数の圧電素子を備えたインクジェットヘッドの製造方法において、インク吐出性能のバラツキが小さいインクジェットヘッドを同時に量産可能な技術を提供するすることにある。また、印刷時において印字むらが少ないインクジェット式記録装置を提供するすることにある。
【発明の開示】
上記の目的を達成するために、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、基板を加工しないで他の部材を用いてインク室を形成して、基板の除去にドライエッチングに加えて機械的な研削を用いている。
具体的には、第１の発明は、第１電極層、圧電体層、第２電極層及び振動層をそれぞれ有し且つ複数のインク室内のインクにそれぞれ圧力を付与して該各インク室にそれぞれ連通した複数のノズルからインクを記録媒体に対して吐出させる複数の圧電素子を備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、基板の一方側の面の上に第１電極層、圧電体層、第２電極層及び振動層を順次形成する工程と、上記振動層上に複数のインク室を互いに隔てるためのインク室隔壁を形成する工程と、上記インク室隔壁上に複数のノズルが形成されたノズル板を形成して上記複数のインク室を形成する工程と、上記インク室隔壁形成工程後に、上記基板の一部を上記第１電極層と反対側の面から機械的に研削して除去する工程と、上記研削除去工程後に、残余の基板を選択性のある化学的なエッチングを行って除去する工程と、上記エッチング除去工程後に、少なくとも露出した上記第１電極層を上記各インク室の位置に対応するようにパターニングして上記複数の圧電素子を形成する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
これにより、基板を加工しないで他の部材を用いてインク室を形成するため、インク室を所定の高さに統一できる。そのため、基板の厚さや面積に関係なく、インク室の高さのバラツキが小さいインクジェットヘッドを作製できる。さらに、複数のインクジェットヘッドを同時に作製する場合には、インク室の高さのバラツキが小さい複数のインクジェットヘッドを同時に作製できる。
また、インク室の高さを任意に設定できるので、インクの吐出速度が速く且つインクを充填するための時間が短くなるようにインク室の高さを設定できる。
また、本発明では基板を加工しないで他の部材を用いてインク室を形成するため、基板を完全に除去する。よって、基板の除去に、基板のみを選択的に除去できるエッチングに加えて、選択性はないが加工速度が速い機械的な研削を用いることができる。そのため、基板の除去に要する時間を大幅に短縮できるので、インクジェットヘッドの生産効率を向上させることができる。
また、基板の除去にエッチングとともに研削を用いるので、エッチングに要する時間が短くなる。よって、電極層、接着剤、圧電体層、振動層、インク室隔壁及びノズル板の劣化が少なくなる。そのため、インクジェットヘッドのノズル間でインク吐出性能のバラツキを小さくできる。さらに、複数のインクジェットヘッドを同時に作製する場合には、同時に作製したインクジェットヘッド間でインク吐出性能のバラツキを小さくできる。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記第１電極層が、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＣｒのうち少なくとも１つを含み、上記エッチング除去工程では、残余の基板をドライエッチングを行って除去することを特徴とするものである。
ここで、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＣｒはドライエッチングによるエッチング速度が遅いので、第１電極層を除去することなく基板のみを確実に除去できる。
第３の発明は、上記第１の発明を用いて製造されたインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段と、を備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置である。
−発明の効果−
本発明によれば、基板の除去にドライエッチングに加えて機械的な研削を用いるので、例えば、板厚が大きい基板を用いてインク室の高さのバラツキが小さい複数のインクジェットヘッドを同時に製造できる。また、印刷時において印字むらが少ないインクジェット式記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】  図１は、インクジェット式記録装置の概略構成図である。
図２は、インクジェットヘッドの上面図である。
図３は、インクジェットヘッドの製造工程図である。
図４は、従来のインクジェットヘッドの製造工程図である。
図５は、従来のインクジェットヘッドの製造工程図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｐは、圧電素子１４（図３を参照）の圧電効果を利用してインク滴を記録紙等の記録媒体２９に吐出するインクジェットヘッド３と、そのインクジェットヘッド３を移動させるキャリッジ３１と、記録媒体２９の幅方向（以下、主走査方向Ｘという）に延びているキャリッジ軸３０とを備えている。キャリッジ３１はインクジェットヘッド３を固定支持していて、キャリッジ軸３０に移動自在に支持されている。キャリッジ３１にはキャリッジモータ（図示せず）が設けられ、そして、このキャリッジモータを駆動させることにより、インクジェットヘッド３及びキャリッジ３１はキャリッジ軸３０に沿って往復移動する。記録媒体２９は、搬送モータ（図示せず）によって回転駆動される、上下３つずつの搬送ローラ３２，３２，…に挟まれている。そして、この搬送モータを回転駆動させることにより、記録媒体２９は主走査方向Ｘと略直交する副走査方向Ｙに搬送される。なお、本発明に係る相対移動手段は、キャリッジ軸３０、キャリッジ３１、キャリッジモータ、搬送モータ及び搬送ローラ３２に対応する。
インクジェットヘッド３は、複数のノズル穴１０，１０，…が形成されたノズル板１１と、そのノズル板１１上に設けられるとともに各ノズル穴１０にそれぞれ連通し且つインクを収容する複数のインク室（圧力室）８ａを互いに隔てるためのインク室隔壁８と、厚み方向一方側の面が各インク室８ａにそれぞれ臨むように設けられ且つ各インク室８ａ内のインクに圧力を付与して各ノズル穴１０からインクを記録媒体２９に対して吐出させる複数の圧電素子１４，１４，…とを備えている（図２及び図３も参照）。圧電素子１４は、振動層（振動板層）７、第２電極層（共通電極層）６、圧電体層５、及び第１電極層（個別電極層）４がその順に積層されて構成されている。この第１電極層４は、各インク室８ａの位置（形状）に対応するように形成されている。振動層７とインク室隔壁８とノズル板１１とにより囲まれた空間がインク室８ａを構成している。一組のノズル穴１０とインク室８ａと圧電素子１４とは、１つのインクジェット機構２を構成している。
−インクジェットヘッドの製造方法−
ここで、上記のインクジェットヘッド３は、以下のような方法で製造されている。すなわち、図２に示すように、直径が１００ｍｍ、厚さが０．５３ｍｍの（１００）面のシリコン基板１上に、幅（Ｗ）が０．０８ｍｍ、長さ（Ｌ）が１．０ｍｍのインク室８ａが形成されたインクジェット機構２を幅方向のピッチが０．１６９ｍｍ、長さ方向のピッチが１．５ｍｍで４列×１００行だけ配置した。それにより、ノズル密度が１インチ当り１５０ドットのインクジェットヘッド３を作製した。また、このとき、従来の２７倍である、９列×３行のインクジェットヘッド３（すなわち、２７個のインクジェットヘッド３）を、シリコン基板１上に一度に製造した。なお、図２において、列Ｙは黄のインクを吐出するインクジェット機構２であり、列Ｃはシアンのインクを吐出するインクジェット機構２であり、列Ｍはマゼンタのインクを吐出するインクジェット機構２であり、列Ｂｋは黒のインクを吐出するインクジェット機構２である。
以下に、上記のインクジェットヘッド３の製造方法の詳細について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１上に、白金（Ｐｔ）からなる厚さ０．２μｍの第１電極層４を形成した。この第１電極層４は、シリコン基板１を６５０℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中で１０分間スパッタリングを行うことにより積層した。
次に、第１電極層４上に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒ０．５３Ｔｉ０．４７Ｏ３）からなる厚さ２．５μｍの圧電体層５を形成した。この圧電体層５は、シリコン基板１を６５０℃に加熱しながら０．３Ｐａのアルゴン−酸素の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）中で２時間スパッタリングを行うことにより積層した。
次に、圧電体層５上に、厚さ０．２μｍの白金からなる第２電極層６を第１電極層４と同じスパッタリング条件で形成した。次に、第２電極層６上に、厚さ３μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる振動層７を形成した。この振動層７は、シリコン基板１を６５０℃に加熱しながら０．５Ｐａのアルゴン−酸素の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１０：１）中で２時間スパッタリングを行うことにより積層した。以上により、第１電極層４、圧電体層５、第２電極層６、及び振動層７を順に積層して構成されたヘッド層が形成された。
次に、ヘッド層の振動層７上に、Ｎｉからなるインク室隔壁８を熱硬化性樹脂からなる接着剤９を介して貼り付けた。そして、８０℃の環境下でインク室隔壁８に対して０．１ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加えて６０分間保持することにより、振動層７とインク室隔壁８とを接着して固定した。次に、インク室隔壁８上に複数のノズル穴１０，１０，…が形成されたノズル板１１を接着剤１２を介して貼り付けて固定し、各ノズル穴１０にそれぞれ連通する複数のインク室８ａ，８ａ，…を形成した。
次に、本発明の特徴として、図３（ｂ）に示すように、研削機（図示せず）を用いて、シリコン基板１の一部を第１電極層４と反対側の面から毎分０．０５ｍｍの加工速度で研削して除去した。この研削は、シリコン基板１の厚さが０．０３ｍｍになるまで行った。また、この研削作業には１０分を要した。次に、図３（ｃ）に示すように、エッチングガスとしてＳＦ６ガスを使用するドライエッチング装置を用いて、残余のシリコン基板１３をドライエッチングを行うことにより除去した。このドライエッチング作業には１５分を要した。すなわち、シリコン基板１全体を除去するのに要した時間は、合計２５分であった。
次に、図３（ｄ）に示すように、露出した第１電極層４を各インク室８ａの位置に対応するようにパターニング（個別化）することにより個別化された第１電極層４を形成して、複数の圧電素子１４，１４，…を形成した。以上により、複数のインクジェット機構２，２，…が形成された。
最後に、複数のインクジェット機構２，２，…を、図２に示すＸ−Ｘ線方向及びＹ−Ｙ線方向に延びる破線に沿って切断して分割することにより、２７個のインクジェットヘッド３を形成した。
−インクジェットヘッドの動作−
ここで、インクジェットヘッド３の動作について説明する。まず、第１及び第２電極層４，６の間に電気信号を印加すると、圧電体層５においてその電気信号が機械信号に変換されて、インク室８ａの容積が小さくなるように圧電素子１４が変形する。そして、この変形によりインク室８ａ内のインクがノズル穴１０から吐出される。
＜比較例＞
ここで、比較例に係るインクジェットヘッドの製造方法について説明する。この比較例の製造方法は、シリコン基板の除去をドライエッチングのみによって実施したものであり、その他の点に関しては本実施形態に係る製造方法とほぼ同様である。すなわち、まず、直径１００ｍｍ、厚さ０．５３ｍｍの（１００）面のシリコン基板上に、第１電極層、圧電体層、第２電極層、及び振動層を順に積層することによりヘッド層を形成した。そして、振動層上にインク室隔壁及びノズル板を順番に接着固定した後、シリコン基板をドライエッチングだけによって除去した。
この比較例によれば、シリコン基板の除去に要した時間は２６０分であって、機械的な研削を併用した本実施形態の所要時間（２５分）の１０倍以上であった。また、ドライエッチングに要する時間が長いため、その除去中にインクジェットヘッドの温度が上昇し、それにより、接着剤の劣化が発生した。また、シリコン基板の除去に要する時間が長いため、ドライエッチングのプラズマの分布によるエッチングレートの差が大きくなり、そのため、シリコン基板の中央部と周辺部とでその除去が完了するまでの時間に２０分以上の差が生じた。その結果、第１電極層のエッチング量に差が生じた。これらのプロセス上の問題により、同時に作製したインクジェットヘッド間において、インク吐出特性に１０％以上の差が生じた。また、直径１００ｍｍのシリコン基板を用いてインクジェットヘッドの作製を１０回行うと、エッチング残りを原因とした不良品が生じた。そして、その不良品の全体に占める割合は１０％であった。
−効果−
これに対し、本実施形態によれば、シリコン基板１の除去に要する時間を比較例よりも短縮できるため、インクジェットヘッド３の生産性を向上させることができた。
また、ドライエッチングに要する時間が比較例よりも短くなるため、プロセス中の温度上昇が３０℃だけであった。
また、残余のシリコン基板１３が薄いため、シリコン基板１の中央部と周辺部とでプラズマの分布によるエッチング終了時間の差が１分だけであった。そのため、第１及び第２電極層４，６、接着剤９，１２、圧電体層５、振動層７、インク室隔壁８及びノズル板１１の劣化が少なくなった。その結果、同時に生産したインクジェットヘッド３，３，…間におけるインク吐出速度のバラツキが３％以内になった。
また、ドライエッチングを行う前に研削を行うことにより、シリコン基板１における第１電極層４と反対側の面（ドライエッチングされる面）の汚れが除去され、それにより、エッチング残りの発生を抑制できた。したがって、直径１００ｍｍのシリコン基板１を用いてインクジェットヘッド３の作製を１０回行っても、エッチング残りを原因とした不良品は生じなかった。
また、第１電極層４にドライエッチングによるエッチング速度が遅い白金を使用しているため、第１電極層４を除去することなくシリコン基板１のみを確実に除去できる。
また、本実施形態の製造方法によれば、例えば、板厚の大きいシリコン基板１を用いて、インク室８ａの高さのバラツキが小さい複数のインクジェットヘッド３を同時に製造できる。
また、本実施形態に係るインクジェットヘッド３は、上記の方法で製造されているのでインク室８ａの高さのバラツキが小さく、そのため、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Ｐは、印刷時において印字むらが少ない。
（その他の実施形態）
なお、本実施形態では、圧電体層５にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒ０．５３Ｔｉ０．４７Ｏ３）を使用しているが、これに限定されるものではなく、結晶系が菱面体晶系から正方晶系に変わる境界近傍にある、圧電定数の高い材料、例えば、ＰｂＺｒ０．７Ｔｉ０．９Ｏ３〜ＰｂＺｒ０．４Ｔｉ０．６Ｏ３等を使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。また、圧電体層５に、チタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム（Ｍｇ）、ニオブ（Ｎｂ）、及び亜鉛（Ｚｎ）のうち少なくとも１つを添加した多成分の材料を使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、第１電極層４に白金を使用しているが、これに限定されるものではなく、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＣｒのいずれか１つからなる単体又はＰｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＣｒのうち少なくとも１つを含む合金など、ドライエッチングによるエッチング速度が遅い材料を使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、第２電極層６に白金を使用しているが、これに限定されるものではなく、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、及びＳＵＳなどを使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、インク室隔壁８にＮｉを使用しているが、これに限定されるものではなく、結晶化ガラス、Ｓｉ、ＳＵＳ、感光性ガラス、及びＭｇＯなどを使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、振動層７上にインク室隔壁８を接着剤９を介して接着固定したが、これに限ることなく、例えば、以下のように振動層７上にインク室隔壁８を形成しても良い。すなわち、まず、振動層７上に、型としてのドライフィルムを形成した後、電気めっきを用いて振動層７上に厚さ０．１５ｍｍのインク室隔壁８を形成する。次に、研削又は研磨等によってインク室隔壁８をドライフィルムの高さに合わせる。最後に、ドライフィルムを除去することにより、インク室隔壁８が完成する。この場合、振動層７とインク室隔壁８とを接着するための接着剤が不要になる。なお、研削又は研磨する工程とドライフィルムを除去する工程とは、その順序が逆であっても良い。また、インク室隔壁８を形成する工程では、電気めっきではなく、例えば、無電界めっきを用いても良い。この場合、研削又は研磨する工程は不要になる。
また、本実施形態では、振動層７に酸化ジルコニウムを使用しているが、これに限定されるものではなく、酸化アルミニウム、酸化珪素、Ｃｒ、ＳＵＳ、及びＮｉなどを使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。ここで、振動層７にＣｒ、ＳＵＳ、及びＮｉなどの導電性の材料を使用したときには、振動層７が第２電極層として機能するので、第２電極層を別途設ける必要はない。
また、圧電体層５の厚さは１〜１０μｍであることが望ましい。その理由は、厚さが１μｍ未満では大きな変位量が得られないためである。また、厚さが１０μｍを超えると、圧電体層５の表面の凹凸が大きくなって第２電極層６を平坦に形成することが難しくなり、その結果、変位量のバラツキが小さい圧電素子１４を安定して作製することが困難になるためである。
また、本実施形態では、シリコン基板１は直径が１００ｍｍで厚さが０．５３ｍｍであるが、これに限定するものではなく、例えばシリコン基板１がヘッド層の１００倍以上の厚さを持っていても、本実施形態と同様の効果が得られる。さらに、シリコン基板１の面積、シリコン基板１の厚さ、シリコン基板１を研削する厚さ、及び残余のシリコン基板１３の厚さは、その目的に応じて任意に設定可能である。
また、本実施形態では、第１電極層４のみをパターニングしているが、これに限定するものではなく、第１電極層４に加えて圧電体層５もパターニングしても良い。
また、本実施形態では、複数のインクジェット機構２，２，…を分割することにより２７個のインクジェットヘッド３を形成したが、これに限定するものではなく、複数のインクジェット機構２，２，…から１個のインクジェットヘッド３を形成しても良く、また、複数のインクジェット機構２，２，…を分割することにより２以上のインクジェットヘッド３を形成しても良い。
また、本実施形態では、振動層７上にインク室隔壁８を形成した後に、インク室隔壁８上にノズル板１１を形成しているが、これに限定するものではなく、例えば、第１電極層４をパターニングした後に、インク室隔壁８上にノズル板１１を形成しても良い。
また、本実施形態では、本発明に係る製造方法を、いわゆるシリアル方式のインクジェット式記録装置Ｐのインクジェットヘッド３に適用しているが、これに限定するものではなく、いわゆるライン方式のインクジェット式記録装置のインクジェットヘッドに適用しても良い。
また、本実施形態では、残余のシリコン基板１３をＳＦ６ガスを用いたドライエッチングにより除去しているが、これに限定するものではなく、フッ素や塩素などのハロゲンを含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより除去しても良い。
また、本実施形態では、残余のシリコン基板１３をドライエッチングにより除去しているが、これに限定するものではなく、ウェットエッチングにより除去しても良い。ただし、ウェットエッチングにより除去すると接着剤９，１２にダメージを与えるので、基板の除去にはドライエッチングを用いる方が好ましい。
産業上利用可能性
以上のように、本発明は、インクジェットヘッドを同時に量産する場合等に有用である。
【図１】
2004052651.tif 000003
【図２】
2004052651.tif 000004
【図３】
2004052651.tif 000005
【図４】
2004052651.tif 000006
【図５】
2004052651.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月24日(2004.8.24)
【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】
第1電極層、圧電体層、第2電極層及び振動層をそれぞれ有し且つ複数のインク室内のインクにそれぞれ圧力を付与して該各インク室にそれぞれ連通した複数のノズルからインクを記録媒体に対して吐出させる複数の圧電素子を備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
基板の一方側の面の上に第1電極層、圧電体層、第2電極層及び振動層を順次形成する工程と、
上記振動層上に複数のインク室を互いに隔てるためのインク室隔壁を形成する工程と、
上記インク室隔壁上に複数のノズルが形成されたノズル板を形成して上記複数のインク室を形成する工程と、
上記インク室隔壁形成工程後に、上記基板の一部を上記第1電極層と反対側の面から機械的に研削して除去する工程と、
上記研削除去工程後に、残余の基板をエッチングを行って除去する工程と、
上記エッチング除去工程後に、少なくとも上記第1電極層を上記各インク室の位置に対応するようにパターニングして上記複数の圧電素子を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
上記第1電極層は、Pt、Ir、Pd、Au、Ni、Fe、Cu及びCrのうち少なくとも1つを含み、
上記エッチング除去工程では、残余の基板をドライエッチングを行って除去することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項1記載の製造方法を用いて製造されたインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段と、
を備えたインクジェット式記録装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、圧電素子の変形によりノズルからインク滴を吐出させて記録媒体上に文字や画像等を形成するインクジェットヘッドの製造方法、及びその方法により製造されたインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インク滴を記録媒体に着弾させて記録を行うためのインクジェット機構が知られている。このインクジェット機構は、第1電極層と圧電体層と第2電極層と振動層とを順次積層して構成されたヘッド層と、そのヘッド層の振動層上に積層されたインク室隔壁と、そのインク室隔壁上に積層され且つノズルが形成されたノズル板とを備えている。ヘッド層とインク室隔壁とノズル板とに区画された空間は、インクを収容するインク室を構成している。そして、インクジェット機構では、第1及び第2電極層の間に電圧を印加すると、圧電体層の圧電効果によりヘッド層が変形してインク室内のインクに圧力が加わり、それにより、ノズルからインクが吐出される。
【０００３】
ところで、インク室の厚み方向の高さは、インクの吐出速度や応答速度に影響を与える。したがって、多数のインクジェット機構を並べて配置して構成されたインクジェットヘッドを用いて精細な印刷を行う場合には、各インク室の高さのバラツキが小さい方が望ましい。また、高さが極端に大きいインク室は、インクの吐出速度が低下するため、インクジェット機構に適さない。
【０００４】
ここで、従来におけるインクジェットの製造方法には大別して、基板を加工してインク室を形成する方法（図４を参照）と、基板を加工しないで他の部材を用いてインク室を形成する方法（図５を参照）の2種類がある。
【０００５】
前者の方法では、図４(a)に示すように、まず、基板100の一方側の面の上に振動層101、第1電極層102、圧電体層103、及び第2電極層104をその順に積層してヘッド層105を形成する。次に、図４（b）に示すように、基板100におけるインク室106に相当する部分をヘッド層105と反対側の面からエッチングにより除去することにより、インク室隔壁107を形成する。最後に、インク室隔壁107上に、インク吐出口108が形成されたノズル板109を接着剤110で接合する（例えば、特許文献１を参照）。この方法では、基板100の厚さがそのままインク室106の高さとなる。
【０００６】
ところで、前者の方法を用いてインクジェットヘッドを量産するために基板上に複数のインクジェットヘッドを作製する場合には、面積が大きくて薄い基板を使用する必要がある。しかし、面積が大きて薄い基板は非常に破損しやすく、そのため、歩留まりが低下する。そこで、基板の破損を防止するため、厚い基板を用いてその基板上にヘッド層を形成し、それから、基板を研磨して薄くした後インク室を形成する方法が提案されている。しかしながら、圧電体層は一般に高温で成膜するため、熱膨張係数の差や圧電体層の内部応力により室温において基板にそりが生じる。そのため、基板の厚さが均一になるように研磨を行うのが困難である。それゆえ、この方法では、同時に作製したインクジェットヘッド間でインク室の高さに違いが生じ、その結果、インクジェットヘッド間で印字特性が異なるという問題が発生する。以上により、前者の方法は、インクジェットヘッドの量産には適さない。
【０００７】
一方、後者の方法では、図５(a)に示すように、まず、基板200の一方側の面の上に第1電極層201、圧電体層202、第2電極層203、及び振動層204を順に積層してヘッド層205を形成する。次に、ヘッド層205の振動層204上に、インク室隔壁206とインク吐出口207が形成されたノズル板208とを順番に接着剤209，210を介して接着する。最後に、図５(b)に示すように、基板200を化学的なエッチングにより除去する。この化学的なエッチングには、ウェットエッチングやドライエッチングがある。この方法によれば、基板200の厚さや面積に関係なくインク室の高さを等しくできるので、インク室の高さのバラツキが小さい複数のインクジェットヘッドを同時に作製できる。よって、インクジェットヘッドを量産するには、後者の方法で製造するのが好ましい。
【特許文献１】特開平10-286960号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、後者の方法では、基板の破損を防止するため基板を厚くするので、基板をエッチングにより除去するのに要する時間が長くなる。そのため、インクジェットヘッドの生産効率が悪化した。
【０００９】
また、基板の除去に要する時間が長いので、その除去中に電極層、接着剤、圧電体層、振動層、インク室隔壁及びノズル板が劣化し、それにより、同時に作製したインクジェットヘッド間でインク吐出性能にバラツキが生じた。
【００１０】
さらに、基板の除去にドライエッチングを用いる場合において、ドライエッチングされる基板の表面に汚れがあると、その汚れた部分はドライエッチングされず、その結果、インクジェットヘッドの歩留りが低下するおそれがあった。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、第1電極層、圧電体層、第2電極層及び振動層をそれぞれ有し且つ複数のインク室内のインクにそれぞれ圧力を付与して該各インク室にそれぞれ連通した複数のノズルからインクを記録媒体に対して吐出させる複数の圧電素子を備えたインクジェットヘッドの製造方法において、インク吐出性能のバラツキが小さいインクジェットヘッドを同時に量産可能な技術を提供するすることにある。また、印刷時において印字むらが少ないインクジェット式記録装置を提供するすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、基板を加工しないで他の部材を用いてインク室を形成して、基板の除去にドライエッチングに加えて機械的な研削を用いている。
【００１３】
具体的には、第１の発明は、第1電極層、圧電体層、第2電極層及び振動層をそれぞれ有し且つ複数のインク室内のインクにそれぞれ圧力を付与して該各インク室にそれぞれ連通した複数のノズルからインクを記録媒体に対して吐出させる複数の圧電素子を備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、基板の一方側の面の上に第1電極層、圧電体層、第2電極層及び振動層を順次形成する工程と、上記振動層上に複数のインク室を互いに隔てるためのインク室隔壁を形成する工程と、上記インク室隔壁上に複数のノズルが形成されたノズル板を形成して上記複数のインク室を形成する工程と、上記インク室隔壁形成工程後に、上記基板の一部を上記第1電極層と反対側の面から機械的に研削して除去する工程と、上記研削除去工程後に、残余の基板を選択性のある化学的なエッチングを行って除去する工程と、上記エッチング除去工程後に、少なくとも露出した上記第1電極層を上記各インク室の位置に対応するようにパターニングして上記複数の圧電素子を形成する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
これにより、基板を加工しないで他の部材を用いてインク室を形成するため、インク室を所定の高さに統一できる。そのため、基板の厚さや面積に関係なく、インク室の高さのバラツキが小さいインクジェットヘッドを作製できる。さらに、複数のインクジェットヘッドを同時に作製する場合には、インク室の高さのバラツキが小さい複数のインクジェットヘッドを同時に作製できる。
【００１５】
また、インク室の高さを任意に設定できるので、インクの吐出速度が速く且つインクを充填するための時間が短くなるようにインク室の高さを設定できる。
【００１６】
また、本発明では基板を加工しないで他の部材を用いてインク室を形成するため、基板を完全に除去する。よって、基板の除去に、基板のみを選択的に除去できるエッチングに加えて、選択性はないが加工速度が速い機械的な研削を用いることができる。そのため、基板の除去に要する時間を大幅に短縮できるので、インクジェットヘッドの生産効率を向上させることができる。
【００１７】
また、基板の除去にエッチングとともに研削を用いるので、エッチングに要する時間が短くなる。よって、電極層、接着剤、圧電体層、振動層、インク室隔壁及びノズル板の劣化が少なくなる。そのため、インクジェットヘッドのノズル間でインク吐出性能のバラツキを小さくできる。さらに、複数のインクジェットヘッドを同時に作製する場合には、同時に作製したインクジェットヘッド間でインク吐出性能のバラツキを小さくできる。
【００１８】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記第1電極層が、Pt、Ir、Pd、Au、Ni、Fe、Cu及びCrのうち少なくとも1つを含み、上記エッチング除去工程では、残余の基板をドライエッチングを行って除去することを特徴とするものである。
【００１９】
ここで、Pt、Ir、Pd、Au、Ni、Fe、Cu及びCrはドライエッチングによるエッチング速度が遅いので、第１電極層を除去することなく基板のみを確実に除去できる。
【００２０】
第３の発明は、上記第１の発明を用いて製造されたインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段と、を備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基板の除去にドライエッチングに加えて機械的な研削を用いるので、例えば、板厚が大きい基板を用いてインク室の高さのバラツキが小さい複数のインクジェットヘッドを同時に製造できる。また、印刷時において印字むらが少ないインクジェット式記録装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図1に示すように、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Pは、圧電素子14（図3を参照）の圧電効果を利用してインク滴を記録紙等の記録媒体29に吐出するインクジェットヘッド3と、そのインクジェットヘッド3を移動させるキャリッジ31と、記録媒体29の幅方向（以下、主走査方向Ｘという）に延びているキャリッジ軸30とを備えている。キャリッジ31はインクジェットヘッド3を固定支持していて、キャリッジ軸30に移動自在に支持されている。キャリッジ31にはキャリッジモータ（図示せず）が設けられ、そして、このキャリッジモータを駆動させることにより、インクジェットヘッド3及びキャリッジ31はキャリッジ軸30に沿って往復移動する。記録媒体29は、搬送モータ（図示せず）によって回転駆動される、上下３つずつの搬送ローラ32,32,…に挟まれている。そして、この搬送モータを回転駆動させることにより、記録媒体29は主走査方向Ｘと略直交する副走査方向Ｙに搬送される。なお、本発明に係る相対移動手段は、キャリッジ軸30、キャリッジ31、キャリッジモータ、搬送モータ及び搬送ローラ32に対応する。
【００２４】
インクジェットヘッド3は、複数のノズル穴10,10,…が形成されたノズル板11と、そのノズル板11上に設けられるとともに各ノズル穴10にそれぞれ連通し且つインクを収容する複数のインク室（圧力室）8aを互いに隔てるためのインク室隔壁8と、厚み方向一方側の面が各インク室8aにそれぞれ臨むように設けられ且つ各インク室8a内のインクに圧力を付与して各ノズル穴10からインクを記録媒体29に対して吐出させる複数の圧電素子14,14,…とを備えている（図２及び図３も参照）。圧電素子14は、振動層（振動板層）7、第2電極層（共通電極層）6、圧電体層5、及び第1電極層（個別電極層）4がその順に積層されて構成されている。この第1電極層4は、各インク室8aの位置（形状）に対応するように形成されている。振動層7とインク室隔壁8とノズル板11とにより囲まれた空間がインク室8aを構成している。一組のノズル穴10とインク室8aと圧電素子14とは、１つのインクジェット機構2を構成している。
【００２５】
−インクジェットヘッドの製造方法−
ここで、上記のインクジェットヘッド3は、以下のような方法で製造されている。すなわち、図2に示すように、直径が100mm、厚さが0.53mmの（100）面のシリコン基板1上に、幅(W)が0.08mm、長さ(L)が1.0mmのインク室8aが形成されたインクジェット機構2を幅方向のピッチが0.169mm、長さ方向のピッチが1.5mmで4列×100行だけ配置した。それにより、ノズル密度が1インチ当り150ドットのインクジェットヘッド3を作製した。また、このとき、従来の27倍である、9列×3行のインクジェットヘッド3（すなわち、27個のインクジェットヘッド3）を、シリコン基板1上に一度に製造した。なお、図2において、列Yは黄のインクを吐出するインクジェット機構2であり、列Cはシアンのインクを吐出するインクジェット機構2であり、列Mはマゼンタのインクを吐出するインクジェット機構2であり、列Bkは黒のインクを吐出するインクジェット機構2である。
【００２６】
以下に、上記のインクジェットヘッド3の製造方法の詳細について説明する。まず、図3（a）に示すように、シリコン基板1上に、白金（Pt）からなる厚さ0.2μmの第1電極層4を形成した。この第1電極層4は、シリコン基板1を650℃に加熱しながら１Paのアルゴンガス中で10分間スパッタリングを行うことにより積層した。
【００２７】
次に、第1電極層4上に、チタン酸ジルコン酸鉛（PbZr0.53Ti0.47O3）からなる厚さ2.5μmの圧電体層5を形成した。この圧電体層5は、シリコン基板1を650℃に加熱しながら0.3Paのアルゴン−酸素の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝19：1）中で2時間スパッタリングを行うことにより積層した。
【００２８】
次に、圧電体層5上に、厚さ0.2μmの白金からなる第2電極層6を第1電極層4と同じスパッタリング条件で形成した。次に、第2電極層6上に、厚さ3μmの酸化ジルコニウム（ZrO2）からなる振動層7を形成した。この振動層7は、シリコン基板1を650℃に加熱しながら0.5Paのアルゴン−酸素の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝10：1）中で2時間スパッタリングを行うことにより積層した。以上により、第1電極層4、圧電体層5、第2電極層6、及び振動層7を順に積層して構成されたヘッド層が形成された。
【００２９】
次に、ヘッド層の振動層7上に、Niからなるインク室隔壁8を熱硬化性樹脂からなる接着剤9を介して貼り付けた。そして、80℃の環境下でインク室隔壁8に対して0.1kg/cm2の圧力を加えて60分間保持することにより、振動層7とインク室隔壁8とを接着して固定した。次に、インク室隔壁8上に複数のノズル穴10,10,…が形成されたノズル板11を接着剤12を介して貼り付けて固定し、各ノズル穴10にそれぞれ連通する複数のインク室8a,8a,…を形成した。
【００３０】
次に、本発明の特徴として、図3(b)に示すように、研削機（図示せず）を用いて、シリコン基板１の一部を第1電極層4と反対側の面から毎分0.05mmの加工速度で研削して除去した。この研削は、シリコン基板1の厚さが0.03mmになるまで行った。また、この研削作業には10分を要した。次に、図3(c)に示すように、エッチングガスとしてSF6ガスを使用するドライエッチング装置を用いて、残余のシリコン基板13をドライエッチングを行うことにより除去した。このドライエッチング作業には15分を要した。すなわち、シリコン基板1全体を除去するのに要した時間は、合計25分であった。
【００３１】
次に、図3（d）に示すように、露出した第1電極層4を各インク室8aの位置に対応するようにパターニング（個別化）することにより個別化された第1電極層4を形成して、複数の圧電素子14,14,…を形成した。以上により、複数のインクジェット機構2,2,…が形成された。
【００３２】
最後に、複数のインクジェット機構2,2,…を、図2に示すX-X線方向及びY-Y線方向に延びる破線に沿って切断して分割することにより、27個のインクジェットヘッド3を形成した。
【００３３】
−インクジェットヘッドの動作−
ここで、インクジェットヘッド3の動作について説明する。まず、第1及び第2電極層4,6の間に電気信号を印加すると、圧電体層5においてその電気信号が機械信号に変換されて、インク室8aの容積が小さくなるように圧電素子14が変形する。そして、この変形によりインク室8a内のインクがノズル穴10から吐出される。
【００３４】
＜比較例＞
ここで、比較例に係るインクジェットヘッドの製造方法について説明する。この比較例の製造方法は、シリコン基板の除去をドライエッチングのみによって実施したものであり、その他の点に関しては本実施形態に係る製造方法とほぼ同様である。すなわち、まず、直径100mm、厚さ0.53mmの（100）面のシリコン基板上に、第1電極層、圧電体層、第2電極層、及び振動層を順に積層することによりヘッド層を形成した。そして、振動層上にインク室隔壁及びノズル板を順番に接着固定した後、シリコン基板をドライエッチングだけによって除去した。
【００３５】
この比較例によれば、シリコン基板の除去に要した時間は260分であって、機械的な研削を併用した本実施形態の所要時間（25分）の10倍以上であった。また、ドライエッチングに要する時間が長いため、その除去中にインクジェットヘッドの温度が上昇し、それにより、接着剤の劣化が発生した。また、シリコン基板の除去に要する時間が長いため、ドライエッチングのプラズマの分布によるエッチングレートの差が大きくなり、そのため、シリコン基板の中央部と周辺部とでその除去が完了するまでの時間に20分以上の差が生じた。その結果、第1電極層のエッチング量に差が生じた。これらのプロセス上の問題により、同時に作製したインクジェットヘッド間において、インク吐出特性に10%以上の差が生じた。また、直径100mmのシリコン基板を用いてインクジェットヘッドの作製を10回行うと、エッチング残りを原因とした不良品が生じた。そして、その不良品の全体に占める割合は10%であった。
【００３６】
−効果−
これに対し、本実施形態によれば、シリコン基板1の除去に要する時間を比較例よりも短縮できるため、インクジェットヘッド3の生産性を向上させることができた。
【００３７】
また、ドライエッチングに要する時間が比較例よりも短くなるため、プロセス中の温度上昇が30℃だけであった。
【００３８】
また、残余のシリコン基板13が薄いため、シリコン基板1の中央部と周辺部とでプラズマの分布によるエッチング終了時間の差が1分だけであった。そのため、第1及び第2電極層4,6、接着剤9,12、圧電体層5、振動層7、インク室隔壁8及びノズル板11の劣化が少なくなった。その結果、同時に生産したインクジェットヘッド3,3,…間におけるインク吐出速度のバラツキが3%以内になった。
【００３９】
また、ドライエッチングを行う前に研削を行うことにより、シリコン基板1における第1電極層4と反対側の面（ドライエッチングされる面）の汚れが除去され、それにより、エッチング残りの発生を抑制できた。したがって、直径100mmのシリコン基板1を用いてインクジェットヘッド3の作製を10回行っても、エッチング残りを原因とした不良品は生じなかった。
【００４０】
また、第1電極層4にドライエッチングによるエッチング速度が遅い白金を使用しているため、第１電極層4を除去することなくシリコン基板1のみを確実に除去できる。
【００４１】
また、本実施形態の製造方法によれば、例えば、板厚の大きいシリコン基板1を用いて、インク室8aの高さのバラツキが小さい複数のインクジェットヘッド3を同時に製造できる。
【００４２】
また、本実施形態に係るインクジェットヘッド3は、上記の方法で製造されているのでインク室8aの高さのバラツキが小さく、そのため、本実施形態に係るインクジェット式記録装置Pは、印刷時において印字むらが少ない。
【００４３】
（その他の実施形態）
なお、本実施形態では、圧電体層5にチタン酸ジルコン酸鉛（PbZr0.53Ti0.47O3）を使用しているが、これに限定されるものではなく、結晶系が菱面体晶系から正方晶系に変わる境界近傍にある、圧電定数の高い材料、例えば、PbZr0.7Ti0.3O3〜PbZr0.4Ti0.6O3等を使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。また、圧電体層5に、チタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム（Mg）、ニオブ（Nb）、及び亜鉛（Zn）のうち少なくとも1つを添加した多成分の材料を使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
また、本実施形態では、第1電極層4に白金を使用しているが、これに限定されるものではなく、Ir、Pd、Au、Ni、Fe、Cu及びCrのいずれか１つからなる単体又はPt、Ir、Pd、Au、Ni、Fe、Cu及びCrのうち少なくとも1つを含む合金など、ドライエッチングによるエッチング速度が遅い材料を使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００４５】
また、本実施形態では、第2電極層6に白金を使用しているが、これに限定されるものではなく、Al、Cr、Cu、Fe、Au、Ni、Ir、及びSUSなどを使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
また、本実施形態では、インク室隔壁8にNiを使用しているが、これに限定されるものではなく、結晶化ガラス、Si、SUS、感光性ガラス、及びMgOなどを使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
また、本実施形態では、振動層7上にインク室隔壁8を接着剤9を介して接着固定したが、これに限ることなく、例えば、以下のように振動層7上にインク室隔壁8を形成しても良い。すなわち、まず、振動層7上に、型としてのドライフィルムを形成した後、電気めっきを用いて振動層7上に厚さ0.15mmのインク室隔壁8を形成する。次に、研削又は研磨等によってインク室隔壁8をドライフィルムの高さに合わせる。最後に、ドライフィルムを除去することにより、インク室隔壁8が完成する。この場合、振動層7とインク室隔壁8とを接着するための接着剤が不要になる。なお、研削又は研磨する工程とドライフィルムを除去する工程とは、その順序が逆であっても良い。また、インク室隔壁8を形成する工程では、電気めっきではなく、例えば、無電界めっきを用いても良い。この場合、研削又は研磨する工程は不要になる。
【００４８】
また、本実施形態では、振動層7に酸化ジルコニウムを使用しているが、これに限定されるものではなく、酸化アルミニウム、酸化珪素、Cr、SUS、及びNiなどを使用しても、本実施形態と同様の効果が得られる。ここで、振動層7にCr、SUS、及びNiなどの導電性の材料を使用したときには、振動層7が第2電極層として機能するので、第2電極層を別途設ける必要はない。
【００４９】
また、圧電体層5の厚さは1〜10μmであることが望ましい。その理由は、厚さが1μm未満では大きな変位量が得られないためである。また、厚さが10μmを超えると、圧電体層5の表面の凹凸が大きくなって第2電極層6を平坦に形成することが難しくなり、その結果、変位量のバラツキが小さい圧電素子14を安定して作製することが困難になるためである。
【００５０】
また、本実施形態では、シリコン基板1は直径が100mmで厚さが0.53mmであるが、これに限定するものではなく、例えばシリコン基板1がヘッド層の100倍以上の厚さを持っていても、本実施形態と同様の効果が得られる。さらに、シリコン基板1の面積、シリコン基板1の厚さ、シリコン基板1を研削する厚さ、及び残余のシリコン基板13の厚さは、その目的に応じて任意に設定可能である。
【００５１】
また、本実施形態では、第1電極層4のみをパターニングしているが、これに限定するものではなく、第1電極層4に加えて圧電体層5もパターニングしても良い。
【００５２】
また、本実施形態では、複数のインクジェット機構2,2,…を分割することにより27個のインクジェットヘッド3を形成したが、これに限定するものではなく、複数のインクジェット機構2,2,…から1個のインクジェットヘッド3を形成しても良く、また、複数のインクジェット機構2,2,…を分割することにより２以上のインクジェットヘッド3を形成しても良い。
【００５３】
また、本実施形態では、振動層7上にインク室隔壁8を形成した後に、インク室隔壁8上にノズル板11を形成しているが、これに限定するものではなく、例えば、第1電極層4をパターニングした後に、インク室隔壁8上にノズル板11を形成しても良い。
【００５４】
また、本実施形態では、本発明に係る製造方法を、いわゆるシリアル方式のインクジェット式記録装置Pのインクジェットヘッド3に適用しているが、これに限定するものではなく、いわゆるライン方式のインクジェット式記録装置のインクジェットヘッドに適用しても良い。
【００５５】
また、本実施形態では、残余のシリコン基板13をSF6ガスを用いたドライエッチングにより除去しているが、これに限定するものではなく、フッ素や塩素などのハロゲンを含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより除去しても良い。
【００５６】
また、本実施形態では、残余のシリコン基板13をドライエッチングにより除去しているが、これに限定するものではなく、ウェットエッチングにより除去しても良い。ただし、ウェットエッチングにより除去すると接着剤9,12にダメージを与えるので、基板の除去にはドライエッチングを用いる方が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明は、インクジェットヘッドを同時に量産する場合等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】インクジェット式記録装置の概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの上面図である。
【図３】インクジェットヘッドの製造工程図である。
【図４】従来のインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図５】従来のインクジェットヘッドの製造工程図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004052651.tif 000008
【図２】
2004052651.tif 000009
【図３】
2004052651.tif 000010
【図４】
2004052651.tif 000011
【図５】
2004052651.tif 000012
【国際調査報告】
2004052651.tif 000013
2004052651.tif 000014