JP2006297909A - アクチュエータ装置及びその製造方法並びに液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】下電極と引き出し配線とを確実に絶縁して信頼性を向上すると共に製造コストを低減し、且つ均一で優れた圧電特性の圧電素子を有するアクチュエータ装置及びその製造方法並びに液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】基板１０の一方面に形成された振動板と、該振動板上に形成された下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３００と、前記上電極８０から前記振動板上まで前記圧電素子３００の一側面を介して引き出された引き出し配線９０とを具備し、前記圧電素子３００の前記引き出し配線９０が形成される一側面に前記下電極６０の端面が露出されると共に、少なくとも前記下電極６０の端面と前記引き出し配線との間には中空部９３を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、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振動板を変形させるアクチュエータ装置及びその製造方法並びにアクチュエータ装置を用いて液体を噴射させる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

電圧を印加することにより変位する圧電素子を具備するアクチュエータ装置は、例えば、液滴を噴射する液体噴射装置に搭載される液体噴射ヘッドの液体吐出手段として用いられる。このような液体噴射装置としては、例えば、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を具備するインクジェット式記録装置が知られている。

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アクチュエータ装置を搭載したものと、たわみ振動モードのアクチュエータ装置を搭載したものの２種類が実用化されている。そして、たわみ振動モードのアクチュエータ装置を使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電体膜を形成し、この圧電体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ることによっ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。

このような圧電素子としては、下電極、圧電体層及び上電極で構成され、且つ圧電体層の一側面に下電極の端面が露出されたものがある（例えば、特許文献１参照）。このような構成では、上電極から振動板上まで引き出された引き出し配線と下電極とが短絡してしまうため、引き出し配線を絶縁性を有する絶縁膜を介して形成することで、引き出し配線と下電極とを絶縁している。

しかしながら、このような絶縁膜は、圧電素子の変形を阻害しないようにできるだけ薄い厚さで形成するのが好ましいものの、絶縁膜を薄く形成すると圧電素子の側面へのカバーリングが悪くなり、引き出し配線と下電極膜とが短絡してしまう虞があり信頼性が低いという問題がある。また、下電極膜と引き出し配線とを確実に絶縁するには、絶縁膜の膜厚を厚く形成しなくてはならず、圧電素子の変位特性が悪化してしまうと共に製造コストが増大してしまうという問題がある。

また、アクチュエータ装置に用いられる圧電素子は、基板上に振動板膜を介して下部電極を形成し、この下部電極上に圧電体前駆体膜を形成して焼成することにより結晶化させて圧電体膜を形成した後、圧電体膜及び下部電極を所定形状にパターニングし、その後、圧電体膜上に更に圧電体前駆体膜を形成して焼成する工程を複数回繰り返して複数の圧電体膜からなる圧電体層を形成し、この圧電体層上に上部電極を形成することで製造される（例えば、特許文献２参照）。

このような圧電素子の製造方法では、２層目以降の圧電体膜を形成する前に、１層目の圧電体膜及び下部電極を所定形状にパターニングしている。このため、２層目以降の圧電体膜を形成する際に、基板上には下部電極が形成された領域と下部電極が形成されていない領域とがそれぞれ存在している。そして、このような基板上に下部電極の形成領域と非形成領域とに亘って圧電体前駆体膜を形成した後、これを焼成して圧電体前駆体膜を結晶化させる際に、下部電極の形成領域と、下部電極の非形成領域（振動板膜が露出した領域）との熱吸収の差から、圧電体前駆体膜の焼成ムラが生じてしまう。すなわち、２層目以降の圧電体膜の結晶成長は、下部電極の形成領域と非形成領域とで差が生じることになり、得られた圧電体層の結晶性にばらつきが生じ、その結果、圧電体層の圧電特性にばらつきが発生するという問題がある。また、圧電体層の結晶性にばらつきが生じると、圧電体層の耐電圧が低下する虞もある。

このような問題を有する圧電体層を備えた圧電素子においては、均一な圧電特性が得られず、場合によっては電圧印加時に破壊される等の問題が発生してしまう。また、このような圧電素子をインク滴の吐出手段として備えたインクジェット式記録ヘッドにおいては、インク吐出特性が悪く、圧電素子の破壊によって故障等が発生するため、信頼性が低いという問題がある。

なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置においても同様に存在する。

特開平１０−２１１７０１号公報（第１１頁、第２４〜２５図） 特開２００２−３１４１６３号公報（段落［００５６］〜段落［００５７］）

本発明はこのような事情に鑑み、下電極と引き出し配線とを確実に絶縁して信頼性を向上すると共に製造コストを低減し、且つ均一で優れた圧電特性の圧電素子を有するアクチュエータ装置及びその製造方法並びに液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、基板の一方面に形成された振動板と、該振動板上に形成された下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子と、前記上電極から前記振動板上まで前記圧電素子の一側面を介して引き出された引き出し配線とを具備し、
前記圧電素子の前記引き出し配線が形成される一側面に前記下電極の端面が露出されると共に、少なくとも前記下電極の端面と前記引き出し配線との間には中空部を有することを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第１の態様では、下電極の端面と引き出し配線との間が中空部によって離されているため、下電極と引き出し配線とを確実に絶縁して両者の短絡を防止することができ信頼性を向上することができる。また、圧電素子の側面に絶縁膜を厚く形成する必要がないため、絶縁膜を厚く形成してしまうことで発生する圧電素子の変位特性の低下も招来しない。また、圧電素子の下電極と引き出し配線とを中空部で絶縁することで、パターニングされていない下電極上に圧電体層を圧電特性が均一となるように形成することができる。

本発明の第２の態様は、前記圧電素子の少なくとも前記一側面上に絶縁膜を形成し、前記中空部が、前記引き出し配線と前記絶縁膜との間の前記一側面に亘って設けられていることを特徴とする第１の態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第２の態様では、下電極と引き出し配線とを確実に絶縁して両者の短絡を防止することができ、信頼性をさらに向上することができる。また、中空部を形成する際のサイドエッチングにより圧電素子の端面がダメージを受けることを防止することができる。

本発明の第３の態様は、前記中空部の厚さが、前記振動板上に形成された密着層の厚さより薄いことを特徴とする第１又は第２の態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第３の態様では、密着層をエッチングすることによりパターニングする際に、密着層の厚さの薄い領域をサイドエッチングにより除去して中空部を容易に形成することができる。

本発明の第４の態様は、前記下電極の端部が前記圧電体層の端部よりも内側に設けられることによって前記下電極の端部と前記引き出し配線との間に前記中空部が設けられていることを特徴とする第１〜３の何れかの態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第４の態様では、下電極の端部を圧電体層の端部よりも内側に設けることによって、中空部を形成することで、下電極と引き出し配線とを確実に絶縁することができる。また、部品点数を低減してコストを低減することができる。

本発明の第５の態様は、前記下電極が、タングステンからなることを特徴とする第１〜４の何れかの態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第５の態様では、下電極としてタングステンを用いることで、高融点金属で下電極上に圧電体層を焼成により形成することができると共に、導電性に優れたものとすることができる。

本発明の第６の態様は、前記下電極の端部と前記引き出し配線との端部との距離は、前記圧電素子に印加される電圧に対して、１ｎｍ／Ｖ以上であることを特徴とする第１〜５の何れかの態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第６の態様では、下電極と引き出し配線とを確実に絶縁することができる。

本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様のアクチュエータ装置をノズル開口から液体を噴射させる液体噴射手段として具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第７の態様では、信頼性を向上すると共にコストを低減した液体噴射ヘッドを実現できる。

本発明の第８の態様は、第７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８の態様では、信頼性を向上すると共にコストを低減した液体噴射装置を実現できる。

本発明の第９の態様は、基板の一方面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、該圧電素子の前記上電極から前記振動板上まで引き出される引き出し配線が形成される一側面を前記振動板の面方向に直交する方向に対して傾斜した傾斜面となるように形成し、且つ前記傾斜面に前記下電極の端面を露出させて形成する工程と、少なくとも前記引き出し配線が形成される領域に絶縁性を有する絶縁膜を形成する工程と、前記流路形成基板上の前記圧電素子上及び前記絶縁膜上の全面に前記傾斜面上の少なくとも前記下電極に相対向する領域に前記振動板上の厚さよりも薄い厚さの薄肉部を有する密着層を形成する工程と、前記密着層上に前記上電極から引き出される引き出し配線を形成する工程と、前記引き出し配線をマスクとして前記密着層をエッチングすることにより、前記密着層の前記引き出し配線と前記絶縁層との間以外の領域を除去すると共に、前記薄肉部をサイドエッチングにより除去して前記絶縁膜と前記引き出し配線との間に中空部を形成する工程とを具備することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第９の態様では、下電極の端面と引き出し配線との間が中空部によって離されているため、絶縁膜を薄く形成することで圧電素子の一側面のカバーリングが悪くなったとしても下電極と引き出し配線とを確実に絶縁して両者の短絡を防止することができ信頼性を向上することができる。また、密着層をエッチングすることによりパターニングした際に、同時にサイドエッチングにより中空部を形成することができるため、製造工程を増やすことなく中空部を形成することができ、製造コストを低減することができる。

本発明の第１０の態様は、前記圧電素子を形成する工程では、前記基板上に前記振動板を介して前記下電極、前記圧電体層及び前記上電極を積層形成する工程と、前記下電極、前記圧電体層及び前記上電極をマスクを介して連続的にドライエッチングする工程とを具備することを特徴とする第９の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第１０の態様では、圧電素子の一側面を傾斜面となるように容易に形成することができると共に、傾斜面の傾斜角度を調整することができ、傾斜面上に密着層の薄肉部を容易に形成することができる。

本発明の第１１の態様は、基板の一方面の全面に亘って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と共に前記圧電素子をパターニングする際に、前記下電極を選択的にウェットエッチングでサイドエッチングすることにより、前記下電極の端部を前記圧電体層の端部よりも内側に形成し、その後、前記圧電素子の上電極から前記振動板上まで引き出される引き出し配線を形成することにより、前記引き出し配線と前記下電極の端部との間に中空部を形成することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第１１の態様では、下電極の端部と引き出し配線との間が中空部によって離されているため、下電極と引き出し配線とを確実に絶縁して両者の短絡を防止することができ信頼性を向上することができる。また、基板上の全面に亘って圧電素子を形成した後、圧電素子をパターニングすることで、圧電体層を焼成して形成する際に、下地の影響による圧電体層の結晶化が不均一になるのを防止することができ、均一な圧電特性を有する圧電素子を形成することができると共に、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。また、圧電素子をパターニングした後、下電極のみを選択的にウェットエッチングでサイドエッチングすることで容易に中空部を形成することができると共に、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。

本発明の第１２の態様は、前記圧電素子をパターニングする際に、前記圧電体層及び前記上電極をマスクを介して連続的にドライエッチングしてパターニングした後、前記下電極をマスクを介してウェットエッチングしてパターニングすると共に同時にサイドエッチングすることを特徴とする請求項１１記載のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第１２の態様では、圧電素子をパターニングすることで、圧電体層を焼成して形成する際に、下地の影響による圧電体層の結晶化が不均一になるのを防止することができ、均一な圧電特性を有する圧電素子を形成することができると共に、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。また、下電極をマスクを介してウェットエッチングすることで、確実に下電極をサイドエッチングさせることができるため、引き出し配線と下電極の端部との間に十分な空間を有する中空部を確保できる。

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の概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図並びにその要部拡大断面図である。

図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態ではシリコン単結晶基板からなり、その一方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。

この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が並設され、その長手方向外側には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。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。

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とは反対側で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、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。

一方、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、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等からなり厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が積層形成されている。また、この絶縁体膜５５上には、厚さが約０．１〜０．５μｍの下電極膜６０と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなり厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、金、白金又はイリジウム等からなり厚さが例えば、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１２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（特許請求の範囲に記載の「アクチュエータ装置」の一例）と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５が振動板として作用するが、本実施形態では、図１に示すように下電極膜６０が複数の圧電素子３００の幅方向に亘って形成されているため、下電極膜６０の一部も振動板として作用する。勿論、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設け
ずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としても良い。

このような圧電素子３００には、上電極膜８０から圧電素子３００の一側面を介して引き出される引き出し配線としてリード電極９０が形成されている。なお、リード電極９０としては、例えば、金（Ａｕ）及びアルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。また、リード電極９０の端部には、詳しくは後述する駆動回路１１０と接続されたボンディングワイヤ等の接続配線１２０が接続される。

また、圧電素子３００のリード電極９０が引き出される一側面は、絶縁体膜５５の面方向に直交する方向に対して傾斜した傾斜面３０１となっている。本実施形態では、リード電極９０を圧電素子３００の長手方向の一端部側から引き出すようにし、圧電素子３００の長手方向の断面が台形状となるようにした。また、下電極膜６０の端面は、圧電素子３００の傾斜面３０１に露出し、傾斜面３０１を構成している。すなわち、本実施形態では、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０の端面は、圧電素子３００の側面で面一となるように形成されている。

なお、このような圧電素子３００は、詳しくは後述するが、流路形成基板１０上に下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を順次積層形成し、上電極膜８０及び圧電体層７０を連続的にイオンミリング等のドライエッチングすることにより所望の傾斜角度で傾斜面３０１を形成してパターニングすることができる。

また、リード電極９０は、絶縁性を有する絶縁膜９１と、絶縁膜９１との密着性を向上する導電性を有する密着層９２とを介して設けられている。

絶縁膜９１は、少なくともリード電極９０と圧電素子３００との間に設けられ、下電極膜６０の端面とリード電極９０（密着層９２）とが圧電素子３００の傾斜面３０１で短絡しないように、両者を絶縁している。本実施形態では、絶縁膜９１をリード電極９０が形成される領域にのみ形成するようにしたが、圧電素子３００全体を覆うように絶縁膜９１を形成すれば、万が一外部から水分が圧電素子保持部内に浸入しても当該水分から圧電素子３００を保護することができる。また、中空部９３の形成工程の詳細については後述するが、中空部９３をウェットエッチングでサイドエッチングして形成する際に、圧電素子３００がエッチング液に触れるのを防止する役割も担う。このような絶縁膜９１としては、例えば、絶縁性を有する無機材料、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_Ｘ）、酸化タンタル（ＴａＯ_Ｘ）等が挙げられるが、無機アモルファス材料である、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等を用いるのが好ましい。

なお、絶縁膜９１には、上電極膜８０上で厚さ方向に貫通したコンタクトホール９１ａが設けられており、リード電極９０（密着層９２）は、絶縁膜９１のコンタクトホール９１ａを介して上電極膜８０と電気的に接続されている。

また、密着層９２は、絶縁膜９１とリード電極９０との間に設けられており、絶縁膜９１とリード電極９０との密着性を確保するために形成されている。本実施形態では、密着層９２をリード電極９０と絶縁膜９１との間の圧電素子３００の傾斜面３０１に相対向する領域以外の領域に設けた。すなわち、密着層９２は、圧電素子３００の傾斜面３０１に相対向する領域が除去されて、絶縁膜９１とリード電極９０とで画成された中空部９３が設けられている。つまり、中空部９３は、下電極膜６０の端面が圧電素子３００の傾斜面３０１に露出した部分と、リード電極９０との間に形成されている層の一部を除去して形成される。

なお、密着層９２としては、導電性を有する材料が挙げられ、例えば、リード電極９０にアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合には、例えば、チタンタングステン（ＴｉＷ）を用いることができる。また、例えば、リード電極９０に金（Ａｕ）を用いた場合には、チタンタングステン（ＴｉＷ）やニッケルクロム（ＮｉＣｒ）等を用いることができる。

また、本実施形態の中空部９３は、詳しくは後述するが、密着層９２を流路形成基板１０の全面に形成後、リード電極９０をマスクとしてウェットエッチングする際に、傾斜面３０１に相対向する領域の密着層９２をサイドエッチングにより除去することで形成することができる。このように傾斜面３０１上に形成された密着層９２をサイドエッチングするには、密着層９２の傾斜面３０１上の厚さを絶縁体膜５５上よりも薄くすることで行うことができる。すなわち、このように形成された中空部９３は、絶縁体膜５５上の密着層９２の厚さよりも薄く形成されていることになる。また、このような傾斜面３０１上の除去される密着層９２の厚さは、圧電素子３００の傾斜面３０１の傾斜角度によって適宜調整することができる。

このように、下電極膜６０の端面とリード電極９０との間に中空部９３を形成することにより、下電極膜６０とリード電極９０とを確実に絶縁して両者の短絡を確実に防止することができる。また、絶縁膜９１の膜厚を薄くして、圧電素子３００の変形が阻害されるのを防止することができると共に、薄い絶縁膜９１によって傾斜面３０１のカバーリングが悪くても、下電極膜６０とリード電極９０とを確実に絶縁することができるため、信頼性を向上することができる。

また、このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板３０が接着剤３４を介して接合されている。このリザーバ部３１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の幅方向に亘って形成されており、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１００を構成している。

また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。保護基板３０は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。

このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、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。

また、保護基板３０には、保護基板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の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。

また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１１０が固定されている。この駆動回路１１０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１１０とリード電極９０とは、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線１２０を介して電気的に接続されている。

また、このような保護基板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。ここで、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３１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１００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１００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。

また、このリザーバ１００の長手方向略中央部外側のコンプライアンス基板４０上には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が形成されている。さらに、保護基板３０には、インク導入口４４とリザーバ１００の側壁とを連通するインク導入路３５が設けられている。

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と接続したインク導入口４４からインクを取り込み、リザーバ１００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、駆動回路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、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。

以下、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３〜図５を参照して説明する。なお、図３〜図５は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。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を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０及び保護膜５１となる二酸化シリコン膜５２を形成する。次いで、図３（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（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜５５を形成する。

次いで、図３（ｃ）に示すように流路形成基板１０の全面に亘ってイリジウム又は白金等の下電極膜６０と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０と、イリジウム（Ｉｒ）からなる上電極膜８０とを順次積層形成する。

ここで、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−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法等を用いてもよい。

次いで、図３（ｄ）に示すように、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を連続的にドライエッチングすることにより、各圧力発生室１２に対向する領域に圧電素子３００を形成する。なお、圧電素子３００を形成する際のドライエッチングとしては、イオンミリングが挙げられる。

また、本実施形態では、圧電素子３００の長手方向の断面が台形状とし、長手方向の一端面が絶縁体膜５５の面方向に直交する方向に対して傾斜した傾斜面３０１となるように形成した。この傾斜面３０１の傾斜角度については、詳しくは後述するが、傾斜面３０１上に所望の厚さの密着層９２が形成されるように適宜決定すればよい。なお、圧電素子３００の傾斜面３０１は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を連続してドライエッチングする際のイオンビームの照射角度を傾斜させること、またはフォトレジスト等のマスク材料の端面形状を傾斜させてから、マスク材料を用いたポストベークすることにより形成することができる。

次いで、図４（ａ）に示すように、流路形成基板１０の全面に亘って、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等からなる絶縁膜９１を形成後、所定形状にパターニングする。また、このとき、同時に絶縁膜９１にコンタクトホール９１ａを形成する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、流路形成基板１０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９２を形成する。密着層９２は、例えば、スパッタリング法により形成することができる。このとき、密着層９２は、圧電素子３００の傾斜面３０１に相対向する領域では、絶縁体膜５５上の厚さに比べて薄い薄肉部９２ａが形成される。このような薄肉部９２ａは、圧電素子３００の一側面が傾斜面３０１となっているため、スパッタリング法により密着層９２を形成するだけで、薄く形成される。すなわち、薄肉部９２ａは傾斜面３０１の傾斜角度によって所望の厚さで形成することができる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板１０の全面に亘ってアルミニウム（Ａｌ）からなるリード電極９０を形成後、各圧電素子３００毎にパターニングする。

次いで、図４（ｄ）に示すように、リード電極９０をマスクとして、密着層９２をウェットエッチングすることによりパターニングする。このとき、密着層９２のリード電極９０以外の領域がウェットエッチングにより除去されると共に、絶縁体膜５５上の厚さよりも薄く形成された傾斜面３０１上の薄肉部９２ａは、サイドエッチングにより除去される。これにより、圧電素子３００の傾斜面３０１に相対向する領域に絶縁膜９１とリード電極９０との間で画成された中空部９３が形成される。

なお、傾斜面３０１上でサイドエッチングにより除去される密着層９２のエッチングレートは、リード電極９０の材料と密着層９２の材料との電位差により決まるため、リード電極９０の材料と密着層９２の材料とによって傾斜面３０１上の密着層９２の厚さを適宜決定すればよい。例えば、本実施形態のように、リード電極９０としてアルミニウム（Ａｌ）を用い、密着層９２としてチタンタングステン（ＴｉＷ）を用いた場合には、傾斜面３０１上の薄肉部９２ａの厚さを、絶縁体膜５５上の密着層９２の厚さの１／１０以下とすればよい。このように、傾斜面３０１上の薄肉部９２ａを所定の厚さとするためには、傾斜面３０１の傾斜角度を絶縁体膜５５の面に対して７０度以上、９０度未満とすればよい。また、例えば、リード電極９０として金（Ａｕ）を用い、密着層９２としてチタンタングステン（ＴｉＷ）又はニッケルクロム（ＮｉＣｒ）を用いた場合には、傾斜面３０１上の薄肉部９２ａの厚さを、絶縁体膜５５上の密着層９２の厚さの１／２以下とすればよい。この場合には、傾斜面３０１の傾斜角度は、絶縁体膜５５の面に対して７０度以下とすることができる。

このように、本実施形態では、密着層９２をリード電極９０をマスクとしてウェットエッチングすることにより同時に薄肉部９２ａをサイドエッチングにより除去して中空部９３が形成されるため、中空部９３を形成する工程を別途設ける必要がなく製造コストを低減することができる。また、中空部９３を形成することによって、下電極膜６０とリード電極９０とを確実に絶縁して両者の短絡を防止することができる。また、絶縁膜９１の膜厚を薄くして、圧電素子３００の変形が阻害されるのを防止することができると共に、薄い絶縁膜９１によって傾斜面３０１のカバーリングが悪くても、下電極膜６０とリード電極９０とを確実に絶縁することができるため、信頼性を向上することができる。

次に、図５（ａ）に示すように、パターニングされた複数の圧電素子３００を保持する保護基板３０を、流路形成基板１０上に例えば接着剤３４によって接合する。なお、保護基板３０には、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２等が予め形成されている。また、保護基板３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するシリコン単結晶基板からなり、保護基板３０を接合することで流路形成基板１０の剛性は著しく向上することになる。

次に、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板１０の圧電素子３００が形成された面とは反対側の二酸化シリコン膜５２を所定形状にパターニングすることで保護膜５１を形成し、保護膜５１をマスクとして流路形成基板１０をＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、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等を形成する。

その後は、流路形成基板１０の保護基板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、保護基板３０にコンプライアンス基板４０を接合することで、図１に示すようなインクジェット式記録ヘッドが形成される。

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毎に分割することでインクジェット式記録ヘッドが形成される。

（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図及び要部拡大断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図６に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドには、流路形成基板１０上に弾性膜５０、絶縁体膜５５を介して下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０からなる圧電素子３００が形成されている。また、圧電素子３００の下電極膜６０の端部は、圧電体層７０の端部よりも内側に形成されている。これにより、下電極膜６０の端部とリード電極９０との間に中空部９３Ａが形成されている。

ここで、下電極膜６０とリード電極９０との間隔、すなわち中空部９３Ａの幅は、圧電素子３００に印加する電圧に対して１ｎｍ／Ｖ以上であるのが好ましい。例えば、圧電素子３００に印加する電圧が３０Ｖの場合には、中空部９３Ａの幅は、３０ｎｍ以上である。このように、中空部９３Ａの幅を圧電素子３００に印加する電圧に対して１ｎｍ／Ｖ以上とすることで、リード電極９０と下電極膜６０との短絡を確実に防止することができる。

なお、下電極膜６０としては、詳しくは後述するが、圧電体層７０を焼成する焼成温度に耐えられる高融点金属であると共に、ウェットエッチングでサイドエッチングされる材料で、且つ導電性に優れた材料が好ましく、例えば、タングステン（Ｗ）などが挙げられる。

また、本実施形態では、圧電素子３００の側面を傾斜させないようにしたが、特にこれに限定されず、上述した実施形態１と同様に、圧電素子３００の側面を傾斜させるようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、リード電極９０は、圧電素子３００の上電極膜８０の一端部に電気的に直接接続されるように設けられている。すなわち、本実施形態では、上述した実施形態１の絶縁膜９１及び密着層９２が設けられていない構成となっている。

このような圧電素子３００及びリード電極９０を有するアクチュエータ装置を有するインクジェット式記録ヘッドとしても、下電極膜６０とリード電極９０とを確実に絶縁して両者の短絡を確実に防止することができ、信頼性を向上することができる。

ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７及び図８は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。

まず、上述した実施形態１と同様に、シリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０に弾性膜５０及び保護膜５１を形成し、弾性膜５０上に絶縁体膜５５を形成する。そして、流路形成基板１０上の絶縁体膜５５上の全面に亘って下電極膜６０を形成する。なお、下電極膜６０としては、詳しくは後述するが、圧電体層７０を焼成する焼成温度に耐えられる高融点金属であると共に、ウェットエッチングによってサイドエッチングされる材料で、且つ導電性に優れた材料が好ましく、例えば、タングステン（Ｗ）などが挙げられる。

次に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成する。ここで、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−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛に限定されず、例えば、リラクサ強誘電体（例えば、ＰＭＮ−ＰＴ、ＰＺＮ-ＰＴ、ＰＮＮ-ＰＴ等）の他の圧電材料を用いてもよい。また、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法等を用いてもよい。

圧電体層７０の具体的な形成手順としては、まず、図７（ａ）に示すように、下電極膜６０上にＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７１を成膜する。すなわち、下電極膜６０が形成された流路形成基板１０上に金属有機化合物を含むゾル（溶液）を塗布する（塗布工程）。次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜７１を１７０〜１８０℃で８〜３０分保持することで乾燥することができる。また、乾燥工程での昇温レートは０．５〜１．５℃／ｓｅｃが好適である。なお、ここで言う「昇温レート」とは、加熱開始時の温度（室温）と到達温度との温度差の２０％上昇した温度から、温度差の８０％の温度に達するまでの温度の時間変化率と規定する。例えば、室温２５℃から１００℃まで５０秒で昇温させた場合の昇温レートは、（１００−２５）×（０．８−０．２）／５０＝０．９［℃／ｓｅｃ］となる。

次に、乾燥した圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜７１を３００〜４００℃程度の温度に加熱して約１０〜３０分保持することで脱脂した。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７１に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることである。また、脱脂工程では、昇温レートを０．５〜１．５℃／ｓｅｃとするのが好ましい。

そして、このような塗布・乾燥・脱脂の工程を、所定回数、例えば、本実施形態では、２回繰り返すことで、図７（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１を所定厚に形成する。なお、本実施形態では、塗布工程・乾燥工程・脱脂工程を２回繰り返すことで所定厚の圧電体前駆体膜７１を形成したが、勿論、繰り返し回数は２回に限らず、１回のみでもよいし、３回以上でもよい。

その後、図７（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。焼成工程では、圧電体前駆体膜７１を６８０〜９００℃に加熱するのが好ましく、本実施形態では、６８０℃で５〜３０分間加熱を行って圧電体前駆体膜７１を焼成して圧電体膜７２を形成した。ここで、焼成工程における加熱方法は特に限定されないが、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法等を用いて、昇温レートを比較的速くすることが好ましい。例えば、本実施形態では、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置を用いて、圧電体膜を比較的速い昇温レートで加熱した。なお、圧電体膜を焼成する際の昇温レートは、５０℃／ｓｅｃ以上が好ましい。また、乾燥工程及び脱脂工程で用いられる加熱装置としては、例えば、ホットプレートや、ＲＴＰ装置などを用いることができる。

そして、上述した塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことで、図７（ｃ）に示すように複数層の圧電体膜７２からなる所定厚さの圧電体層７０を形成する。例えば、ゾルの１回あたりの膜厚が０．１μｍ程度の場合には、例えば、１０層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０全体の膜厚は約１．１μｍ程度となる。このように、圧電体層７０を形成する際に、焼成工程で下電極膜６０も同時に約６８０℃に加熱される。このため、下電極膜６０としては、圧電体層７０を焼成する焼成温度に耐えられる高融点金属である必要がある。本実施形態では、下電極膜６０としてタングステン（Ｗ）を用いたため、圧電体層７０の焼成工程でも十分耐えられるものである。

そして、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す工程によって圧電体層７０を形成した後は、図８（ａ）に示すように、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を流路形成基板１０の全面に形成し、上電極膜８０及び圧電体層７０を連続的にドライエッチングすることで各圧力発生室１２毎にパターニングする。このとき、下電極膜６０が同時にパターニングされないようにする。なお、上電極膜８０及び圧電体層７０のパターニングは、例えば、所定形状のマスクを介したイオンミリングで行うことができる。また、本実施形態では、上電極膜８０及び圧電体層７０の側面が垂直となるように形成したが、特にこれに限定されず、例えば、上述した実施形態１と同様に、上電極膜８０及び圧電体層７０の側面が傾斜するようにパターニングしてもよい。そして、図８（ｂ）に示すように、パターニングされた上電極膜８０上と、下電極膜６０上の圧力発生室１２が並設された領域に対応する領域上とにレジスト４００を形成して下電極膜６０を選択的にウェットエッチングすることによりパターニングして、各圧力発生室１２に対向する領域に圧電素子３００を形成する。また、この下電極膜６０のウェットエッチングによるパターニングでは、下電極膜６０を選択的にウェットエッチングでサイドエッチングすることにより、下電極膜６０の端部を圧電体層７０の端部よりも内側にする。なお、下電極膜６０のみを選択的にウェットエッチングできるエッチング液としては、例えば、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）水溶液が挙げられる。また、下電極膜６０のエッチングされた端部の位置は、エッチング時間を調整することで適宜変更することができる。

このように、本実施形態では、流路形成基板１０上の全面に亘って下電極膜６０を形成した後、下電極膜６０上に圧電体層７０及び上電極膜８０を形成し、上電極膜８０及び圧電体層７０を先ず連続的にパターニングするようにし、所定領域を覆うレジスト４００を形成して下電極膜６０をウェットエッチングでパターニングしているため、圧電体層７０を形成する際に、圧電体層７０の下地となる流路形成基板１０の全面に亘って下電極膜６０が形成されていることになり、圧電体層７０が形成される際の下地を同一にして、圧電体層７０の焼成ムラをなくし、均一な圧電特性の圧電体層７０を得ることができる。すなわち、例えば、下電極膜６０をパターニングした後に流路形成基板１０の全面に亘って圧電体層７０を形成する場合、圧電体前駆体膜７１の焼成時に下部電極の形成領域と、下部電極の非形成領域（振動板膜が露出した領域）との熱吸収の差、より詳細には、赤外線吸収の差が大きくなってしまい、圧電体前駆体膜７１の焼成ムラが生じ、圧電体層７０の結晶性にばらつきが生じてしまう。この結果、圧電体層７０の圧電特性にばらつきが発生し、耐電圧が低下してしまうからである。

また、下電極膜６０をパターニングするウェットエッチングでサイドエッチングすることにより、下電極膜６０の端部を圧電体層７０の端部よりも内側にすることにより、下電極膜６０のパターニングと中空部９３Ａとなる空間とを形成することができるため、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。

次に、図８（ｃ）に示すように、流路形成基板１０の全面に亘って金（Ａｕ）からなるリード電極９０を形成後、各圧電素子３００毎にパターニングする。このリード電極９０は、例えば、スパッタリング法により形成することができる。このようにリード電極９０をスパッタリング法により形成することで、下電極膜６０の端部上にリード電極９０が入り込んで形成されることがなく、下電極膜６０の端部とリード電極９０との間に中空部９３Ａが形成される。

このように、圧電素子３００を形成後、下電極膜６０のみを選択的にウェットエッチングでサイドエッチングし、その後、リード電極９０を形成することで、容易に且つ高精度に中空部９３Ａを形成することができる。また、このように中空部９３Ａを形成することで、下電極膜６０とリード電極９０との短絡を確実に防止することができる。

その後は、上述した実施形態１と同様に、流路形成基板１０に保護基板３０を接合し、流路形成基板１０を圧電素子３００とは反対側から異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４を形成する。

（実施形態３）
図９は、本発明の実施形態３に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図及び要部拡大断面図である。なお、上述した実施形態１及び２と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図９に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドには、流路形成基板１０上に弾性膜５０、絶縁体膜５５を介して下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０からなる圧電素子３００が形成されている。また、圧電素子３００の下電極膜６０の端部は、圧電体層７０の端部よりも内側に形成されている。このような下電極膜６０の端部は、上述した実施形態１と同様に、圧電素子３００をパターニングした後、下電極膜６０のみを選択的にウェットエッチングでサイドエッチングすることで形成することができる。

そして、流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００を構成する下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を覆うように絶縁性を有する絶縁膜９１Ａが設けられている。このように圧電素子３００を絶縁膜９１Ａで覆うことにより、大気中の水分等に起因する圧電素子３００の破壊を防止することができる。ここで、このような絶縁膜９１Ａの材料としては、耐湿性を有する材料が好ましく、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、酸化タンタル（ＴａＯ_ｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）等の無機絶縁材料を用いるのが好適であり、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いるのが好ましい。絶縁膜９１Ａの材料として酸化アルミニウムを用いた場合、絶縁膜９１Ａの膜厚を１００ｎｍ程度と比較的薄くしても、高湿度環境下での水分透過を十分に防ぐことができる。本実施形態では、絶縁膜９１Ａとしてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いた。なお、本実施形態では、圧電素子３００を覆う絶縁膜９１Ａを設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、上述した実施形態１と同様に、圧電素子３００のリード電極９０が設けられる領域のみに形成するようにしてもよい。

このような絶縁膜９１Ａは、下電極膜６０の端部上には形成されておらず、下電極膜６０の端部との間に中空部９３Ｂが画成されるように形成されている。なお、絶縁膜９１Ａは、流路形成基板１０上にスパッタリング法により形成することで、圧電体層７０の端部よりも内側に設けられた下電極膜６０の端部上に形成されず、中空部９３Ｂが形成される。

また、絶縁膜９１Ａ上には、厚さ方向に貫通したコンタクトホール９１ａを介して上電極膜８０と電気的に接続されたリード電極９０が設けられている。

このような構成であっても、中空部９３Ｂによって、下電極膜６０とリード電極９０との短絡を確実に防止することができる。すなわち、絶縁膜９１Ａを形成した際に、絶縁膜９１Ａの下電極膜６０の端部に相対向する領域（角部）のカバーリングが悪くても、下電極膜６０の端部と絶縁膜９１Ａとの間に中空部９３Ｂが存在することで、下電極膜６０とリード電極９０とを確実に絶縁して、信頼性を向上することができる。

また、上述した実施形態１と同様に、圧電素子３００の側面を傾斜して形成した場合にも、絶縁膜９１Ａの下電極膜６０の端部に相対向する領域のカバーリングが悪くなる虞があるため、下電極膜６０の端部を圧電体層７０よりも内側にして、中空部９３Ｂを形成することで、下電極膜６０とリード電極９０とを確実に絶縁することができる。

なお、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、上述した実施形態２と同様の製造方法により形成することができる。これにより、上述した実施形態２と同様に、圧電特性の均一な圧電素子３００を形成することができる。

また、本実施形態では、下電極膜６０の端部を圧電体層７０の端部よりも内側にすることで、下電極膜６０の端部と絶縁膜９１Ａとの間に中空部９３Ｂを設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、上述した実施形態１と同様の中空部９３をさらに設けるようにしてもよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１〜３を説明したが、インクジェット式記録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。例えば、上述した実施形態１では、密着層９２の圧電素子３００の傾斜面３０１に相対向する領域を除去して、中空部９３を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、下電極膜６０の端面に相対向する領域の密着層９２を除去して、中空部を形成するようにしてもよい。

また、例えば、上述した実施形態１では、密着層９２をウェットエッチングする際に、傾斜面３０１上に設けられた薄肉部をサイドエッチングにより除去して中空部９３を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、密着層９２を形成する前に、中空部９３が形成される領域に犠牲層を形成し、リード電極９０を形成した後、犠牲層を除去することにより中空部を形成するようにしてもよい。すなわち、本発明の密着層の除去とは、予め密着層を形成しないようにすることも含むものである。

さらに、上述した実施形態１では、圧電素子３００の傾斜面３０１に絶縁膜９１を形成したが、リード電極９０と下電極膜６０との短絡を防止するために圧電素子３００の下電極膜６０の露出部に中空部９３が形成されていれば、絶縁膜９１を設けなくてもよい。この場合、中空部９３の形成方法としては、圧電素子３００を形成した後に密着層９２を形成し、さらにリード電極９０をマスクとしてウェットエッチングすることにより同時に薄肉部９２ａをサイドエッチングにより除去して中空部９３を形成することができる。

また、これら各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１０は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略構成を示す図である。

図１０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。

なお、上述した実施形態１では、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挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド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液体噴射ヘッド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。

実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。 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。 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。 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。 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。 実施形態２に係る記録ヘッドの断面図及び要部拡大断面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 実施形態３に係る記録ヘッドの断面図及び要部拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

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 保護基板、 ３１ リザーバ部、 ３２ 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 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 ９１、９１Ａ 絶縁膜、 ９２ 密着層、 ９３、９３Ａ、９３Ｂ 中空部、 １００ リザーバ、 １１０ 駆動回路、 １２０ 接続配線、 ３００ 圧電素子、 ３０１ 傾斜面

Claims (12)

1. 基板の一方面に形成された振動板と、該振動板上に形成された下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子と、前記上電極から前記振動板上まで前記圧電素子の一側面を介して引き出された引き出し配線とを具備し、
   前記圧電素子の前記引き出し配線が形成される一側面に前記下電極の端面が露出されると共に、少なくとも前記下電極の端面と前記引き出し配線との間には中空部を有することを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 前記圧電素子の少なくとも前記一側面上に絶縁膜を形成し、前記中空部が、前記引き出し配線と前記絶縁膜との間の前記一側面に亘って設けられていることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ装置。
3. 前記中空部の厚さが、前記振動板上に形成された密着層の厚さより薄いことを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ装置。
4. 前記下電極の端部が前記圧電体層の端部よりも内側に設けられることによって前記下電極の端部と前記引き出し配線との間に前記中空部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のアクチュエータ装置。
5. 前記下電極が、タングステンからなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のアクチュエータ装置。
6. 前記下電極の端部と前記引き出し配線との端部との距離は、前記圧電素子に印加される電圧に対して、１ｎｍ／Ｖ以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のアクチュエータ装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載のアクチュエータ装置をノズル開口から液体を噴射させる液体噴射手段として具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
8. 請求項７記載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。
9. 基板の一方面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、該圧電素子の前記上電極から前記振動板上まで引き出される引き出し配線が形成される一側面を前記振動板の面方向に直交する方向に対して傾斜した傾斜面となるように形成し、且つ前記傾斜面に前記下電極の端面を露出させて形成する工程と、少なくとも前記引き出し配線が形成される領域に絶縁性を有する絶縁膜を形成する工程と、前記流路形成基板上の前記圧電素子上及び前記絶縁膜上の全面に前記傾斜面上の少なくとも前記下電極に相対向する領域に前記振動板上の厚さよりも薄い厚さの薄肉部を有する密着層を形成する工程と、前記密着層上に前記上電極から引き出される引き出し配線を形成する工程と、前記引き出し配線をマスクとして前記密着層をエッチングすることにより、前記密着層の前記引き出し配線と前記絶縁層との間以外の領域を除去すると共に、前記薄肉部をサイドエッチングにより除去して前記絶縁膜と前記引き出し配線との間に中空部を形成する工程とを具備することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
10. 前記圧電素子を形成する工程では、前記基板上に前記振動板を介して前記下電極、前記圧電体層及び前記上電極を積層形成する工程と、前記下電極、前記圧電体層及び前記上電極をマスクを介して連続的にドライエッチングする工程とを具備することを特徴とする請求項９記載のアクチュエータ装置の製造方法。
11. 基板の一方面の全面に亘って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と共に前記圧電素子をパターニングする際に、前記下電極を選択的にウェットエッチングでサイドエッチングすることにより、前記下電極の端部を前記圧電体層の端部よりも内側に形成し、その後、前記圧電素子の上電極から前記振動板上まで引き出される引き出し配線を形成することにより、前記引き出し配線と前記下電極の端部との間に中空部を形成することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
12. 前記圧電素子をパターニングする際に、前記圧電体層及び前記上電極をマスクを介して連続的にドライエッチングしてパターニングした後、前記下電極をマスクを介してウェットエッチングしてパターニングすると共に同時にサイドエッチングすることを特徴とする請求項１１記載のアクチュエータ装置の製造方法。

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