(57)【要約】【課題】湿気に起因する圧電体素子の特性低下が防止され、しかもインクの吐出性についても良好な吐出性が確保された、インクジェットヘッドと、その製造方法を提供する。【解決手段】ノズルプレート７と、ノズルプレート７上に設けられた圧力室９と、圧力室９上に設けられた振動板６と、振動板６上に設けられた、下部電極１２と圧電体膜１３と上部電極１４とからなる圧電体素子８と、を備えてなるインクジェットヘッド１である。圧電体素子８には、圧電体素子８上に開口部１６を有し且つ圧電体素子８の側面を覆う絶縁性保護膜１５が設けられ、圧電体素子８上の開口部１６には、樹脂層１７が設けられている。【選択図】図３
2007276383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルプレートと、
前記ノズルプレート上に設けられた圧力室と、
前記圧力室上に設けられた振動板と、
前記振動板上に設けられた、下部電極と圧電体膜と上部電極とからなる圧電体素子と、を備え、
前記圧電体素子には、該圧電体素子上に開口部を有し且つ該圧電体素子の側面を覆う絶縁性保護膜が設けられ、
前記圧電体素子上の前記開口部には、樹脂層が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記樹脂層は、ポリイミドまたはポリフッ化ビニリデンからなることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
ノズルプレートと、前記ノズルプレート上に設けられた圧力室と、前記圧力室上に設けられた振動板と、前記振動板上に設けられた、下部電極と圧電体膜と上部電極とからなる圧電体素子と、を備えてなるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記圧電体素子を覆って絶縁性保護膜を形成する工程と、
前記絶縁性保護膜をエッチングすることにより、前記圧電体素子の上面を露出させる工程と、
露出した前記圧電体素子の上面に、樹脂の液状材料を液滴吐出法で配することにより、露出した該圧電体素子の上面を覆う樹脂層を形成する工程と、を有し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４】
前記樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂は、ポリイミドまたはポリフッ化ビニリデンからなることを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出するインクジェットヘッドとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット式プリンターなどに用いられるインクジェットヘッドとして、ヒーターを用いてインク溶媒を突沸させることによりインクを吐出させるサーマル方式（バブル方式）とピエゾ素子（圧電体素子）を用いたピエゾ方式（圧電方式）のものが知られている。ピエゾ方式のインクジェットヘッドは、インクを貯留する圧力室と、該圧力室に設けられて前記インクを吐出するためのノズルと、前記圧力室を構成する振動板と、該振動板上に設けられたアクチュエーターとしてのピエゾ素子（圧電体素子）とを備えたもので、ピエゾ素子における圧電体膜の変位によって振動板を変位させ、これにより圧力室内の内圧を変化させることで、圧力室内のインクを押し出し、吐出させる機構となっている。
【０００３】
ところで、ピエゾ方式のインクジェットヘッドにおいては、前記の圧力室と圧電体素子とが１：１に対応させられ、それぞれの圧力室毎にその吐出が独立して制御されるようになっており、このような圧力室と圧電体素子との組が多数備えられたことにより、ヘッドが構成されている。したがって、このインクジェットヘッドには圧電体素子が多数備えられているが、このように圧電体素子が多数形成されていると、個々の素子の側面の面積が大きくなる。そして、これが大気に露出すると、特に圧電体素子中の圧電体膜が大気中の湿気によって劣化し、圧電体素子の特性が低下してしまうといった問題があった。
そこで、このような問題を解決するため、従来、圧電体素子の上面及び側面を覆って絶縁体層を形成した構造のインクジェットヘッドが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２２６０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記のインクジェットヘッドでは、圧電体膜の湿気による劣化、そしてこれに起因する圧電体素子の特性低下については防止できるものの、圧電体素子によるインクの吐出制御に関しては、特にインクの吐出性を損なうといった不都合が生じている。すなわち、インクジェットヘッドによるインクの吐出機構は、前述したように、圧電体素子における圧電体膜の変位によって振動板を変位させ、これにより圧力室内の内圧を変化させることでインクを吐出させる機構となっている。したがって、より良好な吐出性を確保するためには、圧電体膜の変位が規制されることなく起こる必要がある。しかし、前記のインクジェットヘッドでは、前記絶縁体層によって圧電体素子全体が覆われているため、この絶縁体層によって圧電体膜の変位が規制され、結果的にインクの吐出性が損なわれてしまっているのである。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、湿気に起因する圧電体素子の特性低下が防止され、しかもインクの吐出性についても良好な吐出性が確保された、インクジェットヘッドと、その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、前記目的を達成するため鋭意研究した結果、湿気に起因する圧電体素子の特性低下は、主に圧電体膜が湿気によって劣化することによるものであり、例えば上部電極に関しては湿気による劣化が圧電体膜に比べ少ないことから、絶縁体層について、上部電極の上面側を一部開口しておき、これによって絶縁体層による圧電体膜の変位の規制を緩和することができるとの知見を得た。
しかし、上部電極に関しては湿気による劣化が圧電体膜に比べ少ないとはいえ、長期的に見れば、上部電極に浸透した湿気（水分）が圧電体膜にまで達し、結果的に圧電体膜を劣化させることにより、圧電体素子の特性についての長期信頼性を損なうことになってしまうとの考えに至った。
そして、本発明者はこのような考えのもとにさらに研究を重ねた結果、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明のインクジェットヘッドは、ノズルプレートと、前記ノズルプレート上に設けられた圧力室と、前記圧力室上に設けられた振動板と、前記振動板上に設けられた、下部電極と圧電体膜と上部電極とからなる圧電体素子と、を備え、前記圧電体素子には、該圧電体素子上に開口部を有し且つ該圧電体素子の側面を覆う絶縁性保護膜が設けられ、前記圧電体素子上の前記開口部には、樹脂層が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このインクジェットヘッドによれば、圧電体素子の側面に絶縁性保護膜が設けられているので、特に圧電体素子中の圧電体膜の側面が絶縁性保護膜によって覆われるため、この圧電体膜が大気中の湿気によって劣化することが防止される。
また、前記絶縁性保護膜には、圧電体素子の上面に圧電体素子の上面を露出させる開口部が形成されているので、これによって絶縁性保護膜による圧電体膜の変位の規制が緩和され、インクの吐出性について良好な吐出性が確保される。
さらに、前記絶縁性保護膜に囲まれた開口部には樹脂層が設けられているので、この樹脂層によって開口部からの上部電極側への湿気（水分）の浸入が防止され、湿気に起因する圧電体素子の特性低下が長期的にも防止される。したがって、圧電体素子の特性低下が防止されることにより、インクの吐出性についてもその長期信頼性が確保される。
また、この樹脂層は、樹脂からなることで例えば無機膜などに比べ柔軟性が高いことから、この樹脂層によって圧電体膜の変位が強く規制されることがなく、したがって前記したようにインクの良好な吐出性が確保される。
【０００９】
また、前記インクジェットヘッドにおいては、前記樹脂層は、ポリイミドまたはポリフッ化ビニリデンからなるのが好ましい。
このようにすれば、ポリイミドやポリフッ化ビニリデンは耐湿性が高く比較的柔軟性も高いため、圧電体膜の変位を強く規制することなく、開口部からの上部電極側への湿気（水分）の浸入を良好に防止することが可能になる。
【００１０】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、ノズルプレートと、前記ノズルプレート上に設けられた圧力室と、前記圧力室上に設けられた振動板と、前記振動板上に設けられた、下部電極と圧電体膜と上部電極とからなる圧電体素子と、を備えてなるインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電体素子を覆って絶縁性保護膜を形成する工程と、前記絶縁性保護膜をエッチングすることにより、前記圧電体素子の上面を露出させる工程と、露出した前記圧電体素子の上面に、樹脂の液状材料を液滴吐出法で配することにより、露出した該圧電体素子の上面を覆う樹脂層を形成する工程と、を有したことを特徴とする。
【００１１】
このインクジェットヘッドの製造方法によれば、前述したように絶縁性保護膜によって特に圧電体素子中の圧電体膜の側面を覆うため、この圧電体膜が例えば大気中の湿気によって劣化し、これに起因して圧電体素子の特性が低下してしまうことを防止することができる。
また、前記絶縁性保護膜をエッチングし、圧電体素子の上面を露出させるので、これによって絶縁性保護膜による圧電体膜の変位の規制を緩和し、インクの吐出性をより良好にすることができる。
さらに、露出した前記圧電体素子の上面に樹脂を配して樹脂層を形成するので、この樹脂層によって上部電極側への湿気（水分）の浸入を防止し、湿気に起因する圧電体素子の特性低下を長期的にも防止することができる。したがって、圧電体素子の特性低下を防止できることにより、インクの吐出性についてもその長期信頼性を確保することができる。
また、この樹脂層は、樹脂からなることで例えば無機膜などに比べ柔軟性が高いことから、この樹脂層によって圧電体膜の変位が強く規制されることがなく、したがって前記したようにインクの吐出性をより良好にすることができる。
また、樹脂の液状材料を液滴吐出法で配することによって樹脂層を形成しているので、その製造工程が容易になり、マスクなどが不要なため生産コストも安価になる。
【００１２】
また、インクジェットヘッドの製造方法においては、前記樹脂は、熱可塑性樹脂であるのが好ましい。
このようにすれば、この樹脂を溶媒に溶解することで液状材料を形成し、この液状材料を液滴吐出法で配した後、溶媒を蒸発・除去することで樹脂層を形成できることから、高温での熱処理を必要とすることなく比較的低温での熱処理によって樹脂層を形成することができ、したがって既に形成されている他の構成要素に対しての熱的ダメージを最小限に抑えることができる。
【００１３】
なお、インクジェットヘッドの製造方法においては、前記樹脂は、ポリイミドまたはポリフッ化ビニリデンからなるのが好ましい。
このようにすれば、ポリイミドやポリフッ化ビニリデンは耐湿性が高く比較的柔軟性も高いため、圧電体膜の変位を強く規制することなく、開口部からの上部電極側への湿気（水分）の浸入を良好に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明のインクジェットヘッドの一実施形態を示す組立斜視図、図２はこのインクジェットヘッドの要部を平面視した模式図、図３は図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図、図４は図２におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【００１５】
これらの図において符号１はインクジェットヘッドである。このインクジェットヘッド１は、インクジェット式プリンターなどに用いられるもので、図１に示すようにヘッドケース２にヘッド本体３を収容し、さらにヘッド本体３にフレキシブル基板４を接続して構成されたものである。ヘッド本体３は、流路形成基板５と、振動板６と、ノズルプレート７とを備えて構成されたものである。
【００１６】
また、ヘッド本体３には、その振動板６側に、図２に示すように多数の圧電体素子（ピエゾ素子）８が並列した状態に形成されている。これら圧電体素子８は、後述する圧力室の平面形状に対応して、その平面形状が細長い矩形状に形成されている。また、圧電体素子８は、図３、図４に示すように、前記流路形成基板５に形成された圧力室９と１：１に対応して、それぞれ圧力室９の直上に配設されている。
【００１７】
圧力室９は、インクを貯留する部位であり、シリコン基板からなる流路形成基板５を上下に貫通して形成された空間である。そして、前記したようにその底面（下面）側がノズルプレート７に覆われ、後述するようにその上面側が振動板６に覆われたことにより、ノズル孔、インク供給口以外は閉じられた状態に形成されている。このような構成によって圧力室９は、後述するようにインク供給口からインクが供給され、ノズル孔からインクを吐出するようになっている。
【００１８】
このような圧力室９は、図１に示したように、二列に整列した状態で多数配設されており、図３、図４に示したようにその底面側がノズルプレート７によって覆われ、閉じられている。ノズルプレート７に形成された多数のノズル１０は、それぞれ圧力室９内に連通する位置に配置され、かつ二列に整列した状態で配置されている。
なお、図１では、簡略化して圧力室９を１４個×２列で示したが、実際には、前述したように多数の圧電体素子８に対応して、圧力室９も多数個形成されている。また、本実施例では２列で示しているが、必ずしも２列である必要はない。一列内で必要なノズル数、チップサイズ、必要な総ノズル数等を考慮し、都度適当な列数にすればよい。一般に列数を減らし、チップサイズを小型化すれば圧電体素子８や圧力室９の歩留まりは向上するが、ヘッドにチップを組み込む工程での煩雑さは増える。
【００１９】
このような圧力室９は、図１、図４に示すように、圧力室９の配列方向に沿って形成された連通部１１により連通している。そして、連通部１１にはこれに連通してリザーバ（図示せず）が設けられ、このリザーバにはインク供給口（図示せず）が形成されている。このような構成のもとに圧力室９には、インクジェットヘッド１とは別に設けられたインクタンク（図示せず）より、チューブ（図示せず）を介して前記インク導入口にインクが供給され、さらにリザーバ、連通部１１を経てインクが供給されるようになっている。
【００２０】
また、この圧力室９は、図３、図４に示すように、前記ノズルプレート７と反対の側の面に振動板６が接合したことにより、その上部側が閉じられている。振動板６は、圧電体素子８の駆動によって変位（撓曲）し、圧力室９の内圧を変化させるものである。
このような振動板６は、酸化珪素（ＳｉＯ２等のＳｉＯｘ）からなる第１膜６ａと、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２等のＺｒＯｘ）からなる第２膜６ｂとの積層膜からなっている。すなわち、圧力室９側に第１膜６ａが配設され、その上に第２膜６ｂが配設されたことにより、これら積層膜によって振動板６が構成されている。また、この振動板６は、厚さが例えば１〜２μｍ程度に形成されている。
【００２１】
振動板６の上には、前記圧電体素子８が形成されている。圧電体素子８は、前述したように圧力室９に１：１に対応して配設されたもので、二列に整列した圧力室９のそれぞれの直上に配置され、したがってこれら圧電体素子８も二列に整列したものとなっている。この圧電体素子８は、下部電極１２と圧電体膜１３と上部電極１４とから構成されている。
【００２２】
下部電極１２は、本例では前記振動板６上の全面に形成されたもので、厚さが例えば０．２μｍ程度の白金等によって形成されている。この下部電極１２は、振動板６上の全面に形成されたことにより、圧電体素子８の駆動によって振動板６とともに変位するようになっている。すなわち、この下部電極１２は、圧電体素子８の構成要素であるとともに、振動板６と同じ機能をも発揮するようになっている。なお、本例において下部電極１２は、図２に示したように複数の圧電体素子８の共通電極となっている。
【００２３】
圧電体膜１３は、図３、図４に示すように、厚さが例えば１μｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等によって形成されたものであり、上部電極１４は、厚さが例えば０．１μｍ程度の白金等によって形成されたものである。これら圧電体膜１３と上部電極１４とは、下部電極１２と異なり、圧電体素子８毎に独立して島状に形成されている。このような構成のもとに圧電体素子８は、それぞれ独立して駆動するようになっている。
【００２４】
これら圧電体素子８上には、これらを覆って絶縁性保護膜１５が形成されている。絶縁性保護膜１５は、耐湿性の高い絶縁材料からなるもので、例えばＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２からなるものである。本実施形態では、Ａｌ２Ｏ３によって形成されている。この絶縁性保護膜１５は、圧電体素子８の上面の外周部と側面とを覆って形成されたもので、特に圧電体素子８中の圧電体膜１３と上部電極１２の側面を覆ってこれを封止したものである。なお、下電極１２は、前記したように前記振動板６上の全面に形成するが、配線として機能している領域は、上部の配線とのコンタクトを取る部分を除き、前記絶縁性保護膜１５または圧電体膜１３に覆われている。圧電体素子８は、これを島状に独立させる圧電体膜１３と上部電極１２とが絶縁性保護膜１５によってその側面が覆われることにより、本発明においては、圧電体素子８はその側面が絶縁性保護膜によって覆われているものとする。
この絶縁性保護膜１５には、図２に示すように圧電体素子８の上面、すなわち上部電極１４の上面上に、絶縁性保護膜１５に囲まれてなる開口部１６が形成されている。
【００２５】
この開口部１６は、上部電極１４の上面において、その外周部のみを覆う絶縁性保護膜１５に囲まれて形成されたもので、その内部に圧電体素子８の上部電極１４の上面を露出させるように形成されたものである。また、この開口部１６内には、図３、図４に示すように、露出する上部電極１４の上面を覆って耐湿性の樹脂層１７が設けられている。この樹脂層１７は、本実施形態では熱可塑性の樹脂によって形成されたもので、具体的にはポリイミド（ＰＩ）やポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、さらには他のフッ素系樹脂などによって形成されたものである。なお、この樹脂層１７における耐湿性とは、湿気（水分）に対して変質し難い性質であるとともに、湿気（水分）を透過（透湿）させ難い性質であることを意味している。
【００２６】
また、絶縁性保護膜１５には、この開口部１６とは別にコンタクトホール１８が形成されている。
そして、この絶縁性保護膜１５上には、前記コンタクトホール１８を介して、前記上部電極１４に電気的に接続する配線１９が形成されている。
【００２７】
また、このように圧電体素子８、絶縁性保護膜１５、樹脂層１７、配線１９等が形成された領域上には、封止板２０が貼設されており、これによって本実施形態のヘッド本体３が構成されている。この封止板２０は、圧電体素子部を保護する機能と、駆動制御用ＩＣチップを配置することによる配線基板としての機能と、ＣＭＰをする際のウェハー支持基板の役割を果たすことができるようになっている。なお、本実施形態では、封止板２０に直接制御用ＩＣを設けることなく、図１に示したように前記配線１９から封止板２０を経由してフレキシブル基板４を外付けし、このフレキシブル基板４に圧電体素子８の駆動を制御する半導体装置（ＩＣ）を設けるようにしている。
【００２８】
このような構成からなるインクジェットヘッド１にあっては、圧電体素子８に通電すると、圧電体膜１３が圧電効果によってひずみ、変位することで外側に撓曲する。すると、下部電極１２と振動板６とが圧電体膜１３と一体になって同時に変位し、外側（封止板２０側）へ撓曲することで、圧力室９内の容積を増大させ、内圧を低くする。
このようにして圧力室９内の容積が増大し、内圧が低下すると、連通部１１を介して接続するリザーバ（図示せず）内にインクが充填されている場合には、増大した容積分に相当するインクが、リザーバから連通部１１を介して圧力室９内に流入する。
【００２９】
そして、このような状態から圧電体素子８へそれまでと逆の電位を通電すると、圧力室９側に振動板６が撓むことにより圧力室９内の体積が減少し、内圧が高まる。これによってインクは、ノズル１０から液滴となって吐出される。
ここで、このような圧電体素子８における圧電体膜１３は、その撓み動作が前記絶縁性保護膜１５によって多少は規制されるものの、圧電体素子８の上面の中央部が開口されて開口部１６となっているので、前記の規制が十分に緩和され、したがって良好なインク吐出性が得られる。
【００３０】
また、開口部１６に形成された樹脂層１７は、樹脂からなることで例えば無機膜などに比べ柔軟性が高いことから、この樹脂層１７によって圧電体膜１３の変位が強く規制されることもなく、したがって、前述したように良好なインク吐出性が得られる。
また、前記リザーバには、前述したようにインクジェットヘッド１とは別に設けられたインクタンク（図示せず）より、チューブ（図示せず）を介してインクが供給されるようになっている。
【００３１】
次に、このような構成からなるインクジェットヘッド１の製造方法に基づき、本発明のインクジェットヘッドの製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態では、まず、図５（ａ）に示すようにシリコン基板３０を用意する。そして、このシリコン基板３０を熱酸化処理することにより、その表層部に酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる第１膜６ａを形成する。続いて、この第１膜６ａ上にスパッタ法でジルコニウム（Ｚｒ）を成膜する。次いで、これを熱酸化処理することにより、ジルコニウム膜から酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜を形成し、これによって図５（ｂ）に示すように、酸化珪素膜（第１膜６ａ）と酸化ジルコニア膜（第２膜６ｂ）との積層膜からなる振動板６を形成する。なお、酸化ジルコニア膜は、振動板６の膜圧、剛性の調整と、この上部に形成する白金電極膜（下部電極１２）の配向制御と、さらに上層のＰＺＴ（圧電体膜１３）からの鉛の拡散が酸化珪素膜（第１膜６ａ）まで広がらないように止める拡散バリア層の役割を果たしている。振動板６の膜厚、剛性の調整の機能については、酸化珪素膜（第１膜６ａ）だけでも可能であり、電極成膜プロセスによる白金膜（下部電極１２）の配向制御や、下部電極１２による鉛拡散の防止が可能であれば、必ずしも酸化ジルコニア膜は必要ではない。
【００３２】
次いで、前記振動板６上にスパッタ法等の気相法によって白金を成膜し、図５（ｃ）に示すように下部電極１２を形成する。白金電極膜の製法としては、前記スパッタ法に限らず、蒸着法などの気相プロセスやめっき法のような液相プロセスでも可能である。なお、この下部電極１２を成膜するに先立ち、振動板６の酸化ジルコニア膜（第２膜６ｂ）との間に接着層（図示せず）を形成する。接着層としては、一般にはＴｉＯｘが用いられるが、ＺｒＯｘ等を用いることもできる。
【００３３】
また、本実施形態では下部電極１２として白金を用いているが、Ｉｒなどの金属や導電性酸化物電極、例えばＳｒＲｕＯ３やＬａＮｉＯ３などを用いることもできる。下部電極１２には電極としての機能の他に、上部に形成する圧電体膜１３の配向制御の機能も必要である。特に、（１００）配向させたペロブスカイト構造の酸化物電極は、ＰＺＴ（圧電体膜１３）の配向制御にもっとも都合がよい。
【００３４】
次いで、下部電極１２上に、図５（ｄ）に示すようにゾルゲル法等の液相法によってＰＺＴからなる圧電体層１３ａを形成する。ここで、ゾルゲル法による圧電体層１３ａの形成方法としては、まず、ＰＺＴを構成する金属元素、すなわちＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含有する化合物、例えばアルコキシド等の有機化合物を溶媒（分散媒）に溶解（分散）し、得られた溶液（分散液）を公知の塗布法で前記下部電極１２上に配し、その後、焼成することによって圧電体層１３ａを得る、といった手法が採用される。なお、ゾルゲル法以外の手法として、例えばスパッタ法やＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法等の気相法や水熱合成法のような液相プロセスにより、圧電体層１３ａを形成するようにしてもよい。
【００３５】
次いで、圧電体層１３ａ上にスパッタ法等の気相法によって白金を成膜し、図６（ａ）に示すように上部電極層１４ａを形成する。なお、上部電極層１４ａの成膜方法についても、下部電極１２と同様に、めっき等の液相法も採用可能であり、また必ずしも白金である必要はない。
このようにして下部電極１２上に圧電体層１３ａ及び上部電極層１４ａを形成したら、公知のレジスト技術、露光・現像技術によってレジストパターン（図示せず）を形成する。そして、このレジストパターンをマスクにして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを行い、上部電極層１４ａ及び圧電体層１３ａをパターニングすることにより、図６（ｂ）に示すように上部電極１４及び圧電体膜１３を形成する。これにより、圧電体素子８が得られる。
【００３６】
次いで、図６（ｃ）に示すように前記シリコン基板３０上に、スパッタ法等によって圧電体素子８を覆って絶縁性保護膜１５を形成する。なお、この絶縁性保護膜１５は、前述したように主に圧電体膜１３を外部環境(特に湿度)から保護するものであり、駆動時の圧電体素子８の撓みを妨げないよう、機能を果たせる範囲内で可能な限り薄く形成するのが好ましい。
【００３７】
次いで、前記絶縁性保護膜１５を覆ってレジスト層（図示せず）を形成し、さらにこのレジスト層を、露光・現像することによってパターニングする。そして、このレジストパターンをマスクにして前記絶縁性保護膜１５をエッチングすることにより、図６（ｄ）に示すように圧電体素子８の上部電極１４の上面の中央部を露出させる開口部１６と、該上部電極１４に通じるコンタクトホール１８（図４参照）とを形成する。
【００３８】
ここで、一般に半導体チップの層間絶縁膜に形成したコンタクトホールの場合、アスペクト比が大きいため、タングステンプラグ等を形成する必要がある。ところが、本実施形態では前記層間絶縁膜にあたる絶縁性保護膜１５の膜厚が１００ｎｍ程度と薄く、またコンタクト径も数ミクロン以上となることから、コンタクトホール１８のアスペクト比が極めて小さい。このため、プラグを形成する必要なく、このコンタクトホール１８を形成した後、後述するように直接配線１９を形成することが可能になる。
【００３９】
次いで、絶縁性保護膜１５上にＡｌ、Ａｕ等の配線材料を成膜して配線層（図示せず）を形成する。続いて、公知のレジスト技術、露光・現像技術、エッチング技術によって配線層をパターニングすることにより、図４に示したように前記上部電極１４に電気的に接続する配線１９を形成する。
【００４０】
次いで、前記圧電体素子８上の、前記絶縁性保護膜１５に囲まれた開口部１６内に、図７（ａ）に示すように前記樹脂層１７の形成材料である液状材料１７ａを、インクジェット法（液滴吐出法）で配する。ここで、液状材料１７ａは前記樹脂層１７を構成する樹脂、例えばポリイミドやポリフッ化ビニリデンを適宜な溶媒で溶解してなるものである。このとき、開口部１６内に液状材料１７ａをインクジェット法で配するようにしているので、この開口部１６を囲む絶縁性保護膜１５が隔壁として機能することにより、開口部１６内に配した液状材料１７ａが外に流れ出ることが防止されている。したがって、液状材料１７ａを浸み込ませるために受容層を形成するなどといった前処理を行う必要がなく、直接開口部１６内に液状材料１７ａを配し、樹脂層１７を形成することができるようになっている。
【００４１】
そして、このように液状材料１７ａを配した後、これを例えば１００℃程度の低温で加熱し乾燥することにより、図７（ｂ）に示すように樹脂層１７を形成する。このとき、樹脂層１７を構成する樹脂として、前記したように熱可塑性樹脂を用いているので、この樹脂を溶媒に溶解してなる液状材料１７ａをインクジェット法で配した後、前記したように１００℃程度の低温で加熱・乾燥して溶媒を蒸発・除去することにより、樹脂層１７を形成することができる。なお、このような樹脂層１７の形成工程と前記の配線１９の形成工程とは、その順番を入れ替えて、樹脂層１７の形成工程と先に行ってもよい。
次いで、必要に応じて前記配線１９を覆う層間絶縁膜等（図示せず）を形成し、さらにシリコン基板３０上の全面に、図７（ｃ）に示すように封止板２０を接着等によって貼設する。
【００４２】
次いで、シリコン基板３０の底面側、すなわち圧電体素子８を形成した側と反対の側を、必要に応じて化学機械研磨法（ＣＭＰ法）で研磨し、所望の厚さにする。
続いて、このシリコン基板３０の底面側に公知の手法によってレジストパターン（図示せず）を形成し、さらにこのレジストパターンをマスクにしてシリコン基板３０をエッチングし、圧力室９や連通部１１等を加工・形成するとともに、これらを形成することでシリコン基板３０を流路形成基板５とする。このような圧力室９の形成のための加工法（エッチング法）としては、シリコン基板３０としてＳｉ（１１０）基板を用い、これをＫＯＨにより異方性エッチングするといった手法が好適に採用される。
【００４３】
その後、流路形成基板５（シリコン基板３０）の底面側に、従来と同様にしてノズルプレート７を接着等で貼設し、図３に示したヘッド本体３を得る。そして、図１に示したように形成したヘッド本体３にフレキシブル基板４を接続し、さらにヘッドケース２に収容することにより、本実施形態のインクジェットヘッド１を得る。
このようにして得られたインクジェットヘッド１は、インクジェット式のプリンターや、工業用のインクジェット装置などに用いられる。
【００４４】
このようなインクジェットヘッド１の製造方法にあっては、耐湿性の絶縁性保護膜１５によって特に圧電体素子８中の圧電体膜１３の側面を覆うため、この圧電体膜１３が大気中の湿気によって劣化し、これに起因して圧電体素子８の特性が低下してしまうことを防止することができる。
【００４５】
また、前記絶縁性保護膜１５に開口部１６を形成するので、前述したようにこれによって絶縁性保護膜１５（絶縁体層）による圧電体膜１３の変位の規制を十分に緩和することができ、したがって、良好なインク吐出性を確実に得ることができる。
また、開口部１６に形成された樹脂層１７は、樹脂からなることで例えば無機膜などに比べ柔軟性が高いことから、この樹脂層１７によって圧電体膜１３の変位が強く規制されることもなく、したがって、前述したように良好なインク吐出性を確実に得ることができる。
【００４６】
さらに、前記絶縁性保護膜１５に囲まれた開口部１６内に耐湿性の樹脂を配して樹脂層１７を形成するので、この樹脂層１７によって開口部１６からの上部電極１４側への湿気（水分）の浸入を防止し、湿気に起因する圧電体素子８の特性低下を長期的にも防止することができる。したがって、圧電体素子８の特性低下を防止できることにより、インクの吐出性についてもその長期信頼性を確保することができる。
【００４７】
また、液状材料１７ａをインクジェット法（液滴吐出法）で配することによって樹脂層１７を形成しているので、その製造工程が容易になり、マスクなどが不要なため生産コストも安価になる。また、インクジェット法によって絶縁性保護膜１５に囲まれた開口部１６内に前記液状材料１７ａを配するので、絶縁性保護膜１５が隔壁として機能することにより、開口部１６内に配した液状材料が外に流れ出ることがなく、したがって液状材料を浸み込ませるための受容層の形成などといった前処理が不要になり、直接樹脂層１７を形成することができるため、生産性がより向上する。
【００４８】
また、樹脂層１７を構成する樹脂として、前記したように熱可塑性樹脂を用いているので、この樹脂を溶媒に溶解してなる液状材料１７ａをインクジェット法で配した後、前記したように１００℃程度の低温で加熱・乾燥して溶媒を蒸発・除去することにより、樹脂層１７を形成することができる。したがって、既に形成されている他の構成要素に対しての熱的ダメージを最小限に抑えることができる。
【００４９】
また、このようにして得られたインクジェットヘッド１にあっては、前述したように絶縁性保護膜１５によって圧電体膜１３が大気中の湿気によって劣化することが防止される。
また、前記絶縁性保護膜１５に開口部１６が形成されているので、これによって絶縁体層１５による圧電体膜１３の変位の規制が緩和され、インクの吐出性について良好な吐出性が確保される。
【００５０】
さらに、前記開口部１６に耐湿性の樹脂層１７が設けられているので、この樹脂層１７によって開口部１６からの上部電極側への湿気（水分）の浸入が防止され、これにより圧電体素子８の特性低下が防止されることにより、インクの吐出性についてもその長期信頼性が確保される。
また、この樹脂層１７は柔軟性が高いことから、この樹脂層１７によって圧電体膜１３の変位が強く規制されることがなく、したがって前記したようにインクの良好な吐出性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの一実施形態の分解斜視図である。
【図２】図１に示したインクジェットヘッドの要部を平面視した模式図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は図１に示したインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は図１に示したインクジェットヘッドの製造工程図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は図１に示したインクジェットヘッドの製造工程図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…インクジェットヘッド、６…振動板、７…ノズルプレート、８…圧電体素子、９…圧力室、１０…ノズル、１２…下部電極、１３…圧電体膜、１４…上部電極、１５…絶縁性保護膜、１６…開口部、１７…樹脂層、１７ａ…液状材料、３０…シリコン基板
【図１】
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【図２】
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【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】
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