JP2007130973A

JP2007130973A - 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド並びに液滴吐出装置

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Publication number: JP2007130973A
Application number: JP2005328759A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Murata; 道昭村田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】ノズルの高密度化と、それに伴う微細ピッチ配線の形成を実現可能にして、高解像度化と小型化を図れる液滴吐出ヘッドの製造方法と、その製造方法によって製造される液滴吐出ヘッドと、その液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の提供を課題とする。
【解決手段】支持基板７６上に界面剥離層７８を介して振動板４８を設けるとともに、振動板４８に圧電素子４６を設け、天板４１を振動板４８に設けた後、ドライエッチングにより界面剥離層７８を除去して、支持基板７６を振動板４８から取り外してなる圧電素子基板７０に、圧力室５０が形成された流路基板７２を接合する液滴吐出ヘッド３２の製造方法とする。そして、この製造方法によって製造される液滴吐出ヘッド３２と、その液滴吐出ヘッド３２を備えた液滴吐出装置１０とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、インク等の液滴を吐出するノズルと、ノズルと連通するとともに、インク等の液体が充填される圧力室と、圧力室の一部を構成する振動板と、圧力室へ流路を介して供給する液体をプールするプール室と、振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法と、その製造方法によって製造される液滴吐出ヘッド、更には、その液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置に関する。

従来から、液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という場合がある）の複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録用紙等の記録媒体に画像（文字を含む）等を印刷するインクジェット記録装置（液滴吐出装置）は知られている。このようなインクジェット記録装置において、その記録ヘッドには圧電方式やサーマル方式等がある。

例えば、圧電方式の場合には、図２２、図２３で示すように、インクタンクからインクプール室２０２を経てインク２００が供給される圧力室２０４に、圧電素子（電気エネルギーを機械エネルギーに変換するアクチュエーター）２０６が設けられ、その圧電素子２０６が圧力室２０４の体積を減少させるように凹状に撓み変形して中のインク２００を加圧し、圧力室２０４に連通するノズル２０８からインク滴２００Ａとして吐出させるように構成されている。

このような構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、近年では、低コストで小型でありながら、高解像度な印刷が可能とされることが求められている。この要求に応えるためには、ノズルを高密度に配設することが必要となるが、現状の記録ヘッドでは、図示するように、ノズル２０８の隣に（ノズル２０８とノズル２０８の間に）インクプール室２０２が設けられているため、ノズル２０８を高密度に配設することにも限界があった。

また、インクジェット記録ヘッドには、所定の圧電素子に電圧を印加する駆動ＩＣを設けるが、従来は、図２４で示すように、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線基板）２１０で実装していた。つまり、振動板２１４上に設けられた圧電素子２０６上面の金属電極表面に、ＦＰＣ２１０に形成したバンプ２１２を接合することによって接続していた。このＦＰＣ２１０には駆動ＩＣ（図示省略）が実装されているため、この段階で圧電素子２０６と駆動ＩＣが電気的に接続されることになる。

また、記録ヘッドの外部表面に設けられた電極端子と、駆動ＩＣが実装された実装基板上の電極端子をワイヤーボンディング法で接続するという方法がある（例えば、特許文献１参照）。更に、記録ヘッドの外部表面に設けられた電極端子に駆動ＩＣを接合して接続した後、その記録ヘッドに設けられた引き出し配線の電極端子にＦＰＣを接合して接続するという方式がある（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、何れの場合も、ピッチが微細（例えば、１０μｍピッチ以下）な配線を形成することができないため、ノズル密度が高くなると、実装基板やＦＰＣのサイズが大きくなり、小型化を阻害したり、コストをアップさせたりする問題がある。また更に、ノズル密度が高くなった場合には、所望の抵抗値を有する配線を引き回せないという問題がある。つまり、配線密度の制限によるノズル高密度化の限界がある。
特開平２−３０１４４５号公報特開平９−３２３４１４号公報

そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、ノズルの高密度化と、それに伴う微細ピッチ配線の形成を実現可能にして高解像度化が図れ、かつ小型化も図れる液滴吐出ヘッドの製造方法と、その製造方法によって製造される液滴吐出ヘッドと、その液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記圧力室へ流路を介して供給する液体をプールするプール室と、前記振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、支持基板上に界面剥離層を介して振動板を設けるとともに、該振動板に圧電素子を設け、天板を前記振動板に設けた後、ドライエッチングにより前記界面剥離層を除去して、前記支持基板を前記振動板から取り外してなる圧電素子基板に、圧力室が形成された流路基板を接合してなることを特徴としている。

また、本発明に係る請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記圧力室へ流路を介して供給する液体をプールするプール室と、前記振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、一方の支持基板上に界面剥離層を介して圧電素子を設けるとともに、他方の支持基板上に界面剥離層を介して振動板を設け、前記他方の支持基板上の振動板に、前記一方の支持基板上の圧電素子を設けた後、ドライエッチングにより前記一方の支持基板上の界面剥離層を除去して、該一方の支持基板を前記圧電素子から取り外し、天板を前記振動板に設けた後、ドライエッチングにより前記他方の支持基板上の界面剥離層を除去して、該他方の支持基板を前記振動板から取り外してなる圧電素子基板に、圧力室が形成された流路基板を接合してなることを特徴としている。

そして、請求項３に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、ノズル形成基板上に界面剥離層を介してノズル形成部材を設け、該ノズル形成部材を前記流路基板に接合後、ドライエッチングにより前記界面剥離層を除去して、前記ノズル形成基板を前記流路基板から取り外してなることを特徴としている。

更に、請求項４に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記プール室を、前記振動板を間に置いて前記圧力室と反対側に設けたことを特徴としている。

請求項１乃至請求項４に記載の発明によれば、振動板や圧電素子等を備えた圧電素子基板を、支持基板で支持した状態で製造できるので、製造しやすい。また、圧力室を互いに近接して配設することができるので、圧力室毎に設けられるノズルを高密度に配設することができ、部品点数の削減も図れるので、液滴吐出ヘッドの小型化を実現することができる。

また、このような製造方法を採用することにより、圧電素子から引き出す配線の形成に、半導体プロセスのホトリソグラフィー技術を用いることができ、１０μｍピッチ以下の微細配線を形成することができるので、実用的な配線抵抗値で、ノズルの高密度化に対応できる。したがって、高解像度化を実現することができる。

更に、界面剥離層の除去をドライエッチング（気体）で行うので、液体でエッチングする場合の不具合を解消することができる。例えば、界面剥離層としてゲルマニウム（Ｇｅ）膜を用い、その溶解液として過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を用いると、エッチングにより発生した気泡が、溶解液の界面剥離層への供給を阻害してエッチングの進行を遅らせたり、液体であるために、界面領域において、古い溶解液と新しい溶解液の置換が気体に比べて遅くなっていた。

つまり、エッチング量の不均一性をもたらしたり、程度によっては、部分的にエッチングの進行が停止し、エッチングが完了しないという不具合を招いていた。更に、エッチング速度が低下するので、生産性の低下を招くといった問題があった。本発明は、気体によるドライエッチングなので、これらの問題を解決することができる。

すなわち、気体によるドライエッチングであるため、液体によるウェットエッチングで問題になった気泡による溶解液の界面剥離層への供給阻害はなく、高い歩留まりと生産性を確保することができる。また、エッチング剤の界面剥離層への供給が迅速に行われ、エッチング速度の低下（生産性の低下）が生じない。

また、請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記界面剥離層が、シリコン膜であることを特徴としている。

そして、請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ドライエッチングが、フッ化キセノンによって行われることを特徴としている。

更に、請求項７に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項５又は請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記支持基板が、シリコン以外の材料で形成されていることを特徴としている。

請求項５乃至請求項７に記載の発明によれば、シリコン膜は、高融点であるため、高温プロセス（例えば、１０００℃程度）にも対応できる。また、振動板にピンホールがあっても、そこから進入したエッチング剤（フッ化キセノン）が空洞内部（本発明の場合は圧電素子の周囲）に残留することがない。液体の場合は、長く滞留して、構造材料を浸食するので、初期不良や信頼性不良を招くおそれがある。

また、請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記界面剥離層が、シリコン酸化膜であることを特徴としている。

そして、請求項９に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ドライエッチングが、フッ化水素とメタノールの混合ガスによって行われることを特徴としている。

更に、請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項８又は請求項９に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記支持基板が、シリコン酸化物以外の材料で形成されていることを特徴としている。

請求項８乃至請求項１０に記載の発明によれば、シリコン酸化膜は、高融点であるため、高温プロセス（例えば、１０００℃程度）にも対応できる。また、振動板にピンホールがあっても、そこから進入したエッチング剤（フッ化水素とメタノールの混合ガス）が空洞内部（本発明の場合は圧電素子の周囲）に残留することがない。液体の場合は、長く滞留して、構造材料を浸食するので、初期不良や信頼性不良を招くおそれがある。

また、請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項７に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記支持基板が、ガラス製であることを特徴としている。

また、請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、少なくとも前記圧電素子基板と前記流路基板が、熱圧着によって接合されることを特徴としている。

請求項１１及び請求項１２に記載の発明によれば、支持基板が、ガラス製であるため、熱処理時の熱膨張の差が小さく、反りや剥離に対して強い。したがって、天板と圧電素子基板、圧電素子基板と流路基板をそれぞれ好適に熱圧着することができる。

また、本発明に係る請求項１３に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法によって製造されることを特徴としており、本発明に係る請求項１４に記載の液滴吐出装置は、請求項１３に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴としている。

請求項１３及び請求項１４に記載の発明によれば、ノズルの高密度化を実現できるので、高解像度化を実現することができる。また、液滴吐出ヘッドの小型化を実現することができる。

以上、何れにしても本発明によれば、振動板を挟んで圧力室及びノズルがある側と反対側にプール室を形成できるため、ノズルを高密度に配置できる。また、本発明は、高解像度な液滴吐出ヘッドに要求される薄い振動板の形成にも有効である。したがって、高解像度化が図れ、かつ小型化も図れる液滴吐出ヘッドの製造方法と、それによって製造される液滴吐出ヘッドと、その液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することができる。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。なお、液滴吐出装置としてはインクジェット記録装置１０を例に採って説明する。したがって、液体はインク１１０とし、液滴吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッド３２として説明をする。また、記録媒体は記録用紙Ｐとして説明をする。

インクジェット記録装置１０は、図１で示すように、記録用紙Ｐを送り出す用紙供給部１２と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して記録用紙Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６及び記録ヘッド部１６のメンテナンスを行うメンテナンス部１８を備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部２２とから基本的に構成されている。

用紙供給部１２は、記録用紙Ｐが積層されてストックされているストッカー２４と、ストッカー２４から１枚ずつ取り出してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。レジ調整部１４は、ループ形成部２８と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するガイド部材２９とを有しており、記録用紙Ｐは、この部分を通過することによって、そのコシを利用してスキューが矯正されるとともに、搬送タイミングが制御されて記録部２０に供給される。そして、排出部２２は、記録部２０で画像が形成された記録用紙Ｐを、排紙ベルト２３を介してトレイ２５に収納する。

記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路２７が構成されている（用紙搬送方向を矢印ＰＦで示す）。用紙搬送路２７は、スターホイール１７と搬送ロール１９とを有し、このスターホイール１７と搬送ロール１９とで記録用紙Ｐを挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この記録用紙Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され、記録用紙Ｐに画像が形成される。

メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０に対して対向配置されるメンテナンス装置２１を有しており、インクジェット記録ヘッド３２に対するキャッピングや、ワイピング、更には、ダミージェットやバキューム等の処理を行う。

図２で示すように、各インクジェット記録ユニット３０は、矢印ＰＦで示す用紙搬送方向と直交する方向に配置された支持部材３４を備えており、この支持部材３４に複数のインクジェット記録ヘッド３２が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド３２には、マトリックス状に複数のノズル５６が形成されており、記録用紙Ｐの幅方向には、インクジェット記録ユニット３０全体として一定のピッチでノズル５６が並設されている。

そして、用紙搬送路２７を連続的に搬送される記録用紙Ｐに対し、ノズル５６からインク滴を吐出することで、記録用紙Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、例えば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。

図３で示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル５６による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録用紙Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく、記録用紙Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている。つまり、このインクジェット記録ユニット３０は、シングルパス印字が可能なＦｕｌｌＷｉｄｔｈＡｒｒａｙ（ＦＷＡ）となっている。

ここで、印字領域幅とは、記録用紙Ｐの両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、記録用紙Ｐが搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されるおそれがあるためと、縁無し印字の要望が高いためである。

以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。図４は第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２の構成を示す概略平面図である。すなわち、図４（Ａ）はインクジェット記録ヘッド３２の全体構成を示すものであり、図４（Ｂ）は１つの素子の構成を示すものである。

また、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）は、それぞれ図４（Ｂ）の各部をＡ−Ａ'線、Ｂ−Ｂ'線、Ｃ−Ｃ'線の断面にて示すものである。ただし、後述する流路基板７２及びプール室部材３９は省略している。更に、図６はインクジェット記録ヘッド３２を部分的に取り出して主要部分が明確になるように示した概略縦断面図である。

このインクジェット記録ヘッド３２には、天板部材４０が配置されている。本実施形態では、天板部材４０を構成するガラス製の天板４１は板状で、かつ配線を有しており、インクジェット記録ヘッド３２全体の天板となっている。天板部材４０には、駆動ＩＣ６０と、駆動ＩＣ６０に通電するための金属配線９０が設けられている。金属配線９０は、樹脂保護膜９２で被覆保護されており、インク１１０による浸食が防止されるようになっている。

また、この駆動ＩＣ６０の下面には、図７で示すように、複数のバンプ６０Ｂがマトリックス状に所定高さ突設されており、天板４１上の金属配線９０にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、圧電素子４６に対する高密度配線と低抵抗化が容易に実現可能であり、これによって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。なお、駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止されている。

天板部材４０には、耐インク性を有する材料で構成されたプール室部材３９が貼着されており、天板４１との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室３８が形成されている。プール室部材３９には、インクタンク（図示省略）と連通するインク供給ポート３６が所定箇所に穿設されており、インク供給ポート３６から注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。

天板４１には、後述する圧力室５０と１対１で対応するインク供給用貫通口１１２が形成されており、その内部が第１インク供給路１１４Ａとなっている。また、天板４１には、後述する上部電極５４に対応する位置に、電気接続用貫通口４２が形成されている。天板４１の金属配線９０は電気接続用貫通口４２内にまで延長されて、その電気接続用貫通口４２の内面を覆い、更に上部電極５４に接触している。

これにより、金属配線９０と上部電極５４とが電気的に接続され、後述する圧電素子基板７０の個別配線が不要になっている。なお、電気接続用貫通口４２の下部は金属配線９０によって閉塞された底部４２Ｂ（図１１−１（Ｂ）参照）となっており、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となっている。

流路基板７２には、インクプール室３８から供給されたインク１１０が充填される圧力室５０が形成され、圧力室５０と連通するノズル５６からインク滴が吐出されるようになっている。そして、インクプール室３８と圧力室５０とが同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室５０を互いに接近させた状態に配置することが可能であり、ノズル５６をマトリックス状に高密度に配設することが可能となっている。

流路基板７２のノズル５６が形成された側と反対側の面には、圧電素子基板７０が貼着（接合）される。圧電素子基板７０は振動板４８を有しており、振動板４８の振動によって圧力室５０の容積を増減させて圧力波を発生させることで、ノズル５６からのインク滴の吐出が可能になっている。したがって、振動板４８が圧力室５０の１つの面を構成している。

圧電素子４６は、圧力室５０毎に振動板４８の上面に接着されている。振動板４８は、ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法で形成されたＳｉＯｘ膜であり、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子４６に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。なお、振動板４８は、Ｃｒ等の金属材料であっても差し支えはない。

また、圧電素子４６の下面には一方の極性となる下部電極５２が配置され、圧電素子４６の上面には他方の極性となる上部電極５４が配置されている。そして、圧電素子４６は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０で被覆保護されている。圧電素子４６を被覆保護している低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子４６の内部に侵入して信頼性不良となること（ＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を防止できる。

更に、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０上には、隔壁樹脂層１１９が積層されている。図４（Ｂ）で示すように、隔壁樹脂層１１９は、圧電素子基板７０と天板部材４０との間の空間を区画している。隔壁樹脂層１１９には、天板４１のインク供給用貫通口１１２と連通するインク供給用貫通口４４が形成されており、その内部が第２インク供給路１１４Ｂとなっている。

第２インク供給路１１４Ｂは、第１インク供給路１１４Ａの断面積よりも小さい断面積を有しており、インク供給路１１４全体での流路抵抗が所定の値になるように調整されている。つまり、第１インク供給路１１４Ａの断面積は、第２インク供給路１１４Ｂの断面積よりも充分に大きくされており、第２インク供給路１１４Ｂでの流路抵抗と比べて実質的に無視できる程度とされている。したがって、インクプール室３８から圧力室５０へのインク供給路１１４の流路抵抗は、第２インク供給路１１４Ｂのみで規定される。

また、このように、隔壁樹脂層１１９に形成したインク供給用貫通口４４によってインク１１０を供給するようにしたことで、供給途中における圧電素子４６領域へのインク漏れが防止されている。なお、隔壁樹脂層１１９には大気連通孔１１６が形成されており、インクジェット記録ヘッド３２の製造時や画像記録時における天板４１と圧電素子基板７０の空間の圧力変動を低減している。

また、電気接続用貫通口４２に対応する位置にも隔壁樹脂層１１８が積層されている。図４（Ｂ）で示すように、隔壁樹脂層１１８には、金属配線９０が貫通する貫通孔１２０が形成されており、金属配線９０の下端を上部電極５４に接触可能としている。なお、図４（Ｂ）では、隔壁樹脂層１１８と隔壁樹脂層１１９が分離された位置での断面としているが、これらは、実際には部分的に繋がっている。

また、隔壁樹脂層１１８、１１９によって、天板部材４０と圧電素子４６（厳密には、圧電素子４６上の低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０）との間に間隙が構成され、空気層となっている。この空気層により、圧電素子４６の駆動や振動板４８の振動に影響を与えないようになっている。

そして、電気接続用貫通口４２の内部には、金属配線９０に接触するようにして、半田８６が充填されている。これにより、実質的に金属配線９０が補強されて、上部電極５４に対する接触状態（電気的な接続状態）が向上されており、例えば、熱ストレスや機械的ストレスなどによって接触状態が低下しそうになった場合でも、半田８６によって、その接触状態が良好に維持される。

したがって、駆動ＩＣ６０からの信号が、天板部材４０の金属配線９０に通電され、更に金属配線９０から上部電極５４に通電される。そして、所定のタイミングで圧電素子４６に電圧が印加され、振動板４８が上下方向に撓み変形することにより、圧力室５０内に充填されたインク１１０が加圧されて、ノズル５６からインク滴が吐出する。

なお、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８は、その上面の高さが一定、即ち面一になるように構成されている。したがって、天板４１から測った隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８の対向面の高さ（距離）も同一になっている。これにより、天板４１が接触する際の接触性が高くなり、シール性も高くなっている。

以上のような構成のインクジェット記録ヘッド３２において、次に、その製造工程について、図８乃至図１３を基に詳細に説明する。図８で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、圧電素子基板７０と流路基板７２とを別々に作成し、両者を結合（接合）することによって製造される。そこで、まず、圧電素子基板７０の製造工程について説明するが、圧電素子基板７０には、流路基板７２よりも先に天板部材４０が結合（接合）される。

図９−１（Ａ）で示すように、まず、非貫通孔７６Ｂが複数穿設されたガラス製の第１支持基板７６を用意する。第１支持基板７６はシリコン（Ｓｉ）以外の撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではない（例えば、各種セラミックスでもよい）が、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第１支持基板７６の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工及びフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。

そして、図９−１（Ｂ）で示すように、第１支持基板７６の上面（表面）に、スパッタ法により、Ｓｉ膜７８（膜厚１μｍ）を着膜する。このＳｉ膜７８は接着層及び界面剥離層として機能する。なお、Ｓｉ膜７８は、蒸着やＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法でも成膜できる。

次に、図９−１（Ｃ）で示すように、そのＳｉ膜７８の上面に振動板４８となる薄膜、例えば温度３５０℃、ＲＦｐｏｗｅｒ３００Ｗ、周波数４５０ＫＨｚ、圧力１．５ｔｏｒｒ、ガスＳｉＨ₄／Ｎ₂Ｏ＝１５０／４０００ｓｃｃｍのプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯｘ膜８８（膜厚４μｍ）を成膜する。なお、この場合の振動板４８の材料としては、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＣ膜、金属（Ｃｒ）膜等であってもよい。

その後、図９−１（Ｄ）で示すように、第１支持基板７６の下面側をエッチングして、非貫通孔７６Ｂを貫通させ、貫通孔７６Ａとする。具体的には、ＳｉＯｘ膜８８の上面に保護用レジスト（保護膜）を塗布して、ＳｉＯｘ膜８８を保護した状態で、第１支持基板７６の下面側をフッ化水素（ＨＦ）でエッチングし、その後、保護用レジストを剥離する。なお、振動板４８に、エッチング剤（ＨＦ）でエッチングされない材料を使用した場合には、保護用レジスト（保護膜）は不要である。

そして次に、図９−１（Ｅ）で示すように、ＳｉＯｘ膜８８にインク供給路１１４形成用の孔部８８Ａをパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（ＨＦエッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。そして、図９−１（Ｆ）で示すように、スパッタ法により、例えば厚み０．５μｍ程度のＡｕ膜６２、即ち下部電極５２を成膜する。

次いで、図９−２（Ｇ）で示すように、振動板４８の上面に積層された下部電極５２をパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法によるエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。この下部電極５２が接地電位となる。

そして更に、図９−２（Ｈ）で示すように、下部電極５２の上面に、圧電素子４６の材料であるＰＺＴ膜と上部電極５４（Ａｕ膜）を順にスパッタ法で積層し、図９−２（Ｉ）で示すように、圧電素子４６（ＰＺＴ膜）及び上部電極５４（Ａｕ膜）をパターニングする。

具体的には、ＰＺＴ膜スパッタ（膜厚５μｍ）、Ａｕ膜スパッタ（膜厚０．５μｍ）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。下部及び上部の電極材料としては、圧電素子４６であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、例えばＡｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ等が挙げられる。

その後、図９−２（Ｊ）で示すように、上面に露出している下部電極５２と上部電極５４の上面に低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を積層する。そして、パターニングにより、上部電極５４と金属配線９０を接続するための開口８４（コンタクト孔）を形成する。

具体的には、ＣＶＤ法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を着膜する、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてＳｉＯｘ膜を用いたが、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｘＮｙ膜等であってもよい。

次いで、図９−２（Ｋ）で示すように、隔壁樹脂層１１９及び隔壁樹脂層１１８をパターニングする。具体的には、隔壁樹脂層１１９、隔壁樹脂層１１８を構成する感光性樹脂を塗布し、露光・現像することでパターンを形成し、最後にキュアする。このとき、隔壁樹脂層１１９にインク供給用貫通口４４を形成しておく。なお、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８とは、同一膜であるが、設計パターンが異なっている。

こうして、圧電素子基板７０が製造され、この圧電素子基板７０に、例えばガラス板を支持体とする天板部材４０が結合（接合）される。天板部材４０の製造においては、図１０（Ａ）で示すように、天板部材４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）の天板４１を含んでいるので、別途支持体を設ける必要がない。この天板４１に、図１０（Ｂ）で示すように、インク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２を形成する。

具体的には、ホトリソグラフィー法で感光性ドライフィルムのレジストをパターニングし、このレジストをマスクとしてサンドブラスト処理を行って開口を形成した後、そのレジストを酸素プラズマにて剥離する。なお、インク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２は、断面視で内面が下方に向かって次第に接近するようなテーパー状（漏斗状）に形成されている。

このようにしてインク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２が形成された天板４１（天板部材４０）を、図１１−１（Ａ）で示すように、圧電素子基板７０に被せて、両者を熱圧着（例えば、３５０℃、２ｋｇ／ｃｍ²で２０分間）により結合（接合）する。このとき、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８とは面一（同一高さ）になるように構成されているので、天板４１が接触する際の接触性が高くなり、高いシール性で接合することができる。

そして、図１１−１（Ｂ）で示すように、天板４１の上面に金属配線９０を成膜してパターニングする。具体的には、スパッタ法によるＡｌ膜（厚さ１μｍ）の着膜、ホトリソグラフィー法によるレジストの形成、Ｈ₃ＰＯ₄薬液を用いたＡｌ膜のウェットエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。

なお、電気接続用貫通口４２の段差は非常に大きいので、ホトリソグラフィー工程ではレジストのスプレー塗布法と長焦点深度露光法を用いている。このとき、金属配線９０の一部が、電気接続用貫通口４２の内面から、上部電極５４へと達するようにパターニングしておく。

これにより、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂが金属配線９０で閉塞され、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となる。なお、金属配線９０を電気接続用貫通口４２の深部まで厚く成膜したい場合には、スパッタ法よりも段差被覆性の良好なＣＶＤ法を採用すればよい。

そして、このように金属配線９０がパターニングされた電気接続用貫通口４２内（上記空間内）に、図１１−１（Ｃ）で示すように、半田８６を搭載する。この方法としては、半田ボール８６Ｂを電気接続用貫通口４２内に直接搭載する半田ボール法を用いることができる。

なお、半田ボール法以外に、図１４（Ａ）で示すように、インクジェットの原理を応用した加熱溶融半田吐出供給法を用いてもよい。この方法では、天板４１と非接触で、かつ、マスクを用いることなく、半田８６を所定の位置に供給することができる。更に、図１４（Ｂ）で示すように、スクリーン印刷法を用いて半田８６を供給してもよい。何れの供給方法であっても、電気接続用貫通口４２は、断面視で内面が下方に向かって次第に接近するようなテーパー状（漏斗状）に形成されているので、半田８６が電気接続用貫通口４２の内面に付着しやすい。

次に、図１１−２（Ｄ）で示すように、半田８６をリフロー（例えば、２８０℃で１０分間）し、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂにまで行き渡らせる。このとき、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂには、溶融した半田８６が流れ出る経路がないので、高温の環境下で半田８６を充分に溶融させて、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂまで確実に充填することができる。

つまり、この段階で、半田８６の最下部は、天板４１の下面（金属配線９０が形成されていない面）よりも下側の電気接続用貫通口４２内に位置しており、電気接続用貫通口４２内の金属配線９０に確実に接触するようになっている。また、この段階で、溶融した半田８６が、天板４１の上面（厳密には、金属配線９０の上面）よりも上方に位置しないように、充填する半田８６の量は予め所定量に決められている。

ここで、金属配線９０の底部、即ち上部電極５４と接触している部位は、金属配線９０を構成しているＡｌ膜が薄くなることがあり、隔壁樹脂層１１９の熱膨張等で機械的ストレスを受けて、金属配線９０が断線しているおそれがある。しかし、このような場合でも、底部４２Ｂに充填された半田８６が、底部４２Ｂと電気接続用貫通口４２内の金属配線９０を接続しているので、半田８６による導通確保が可能となる。また、溶融した半田８６が流れ出ないので、電気接続用貫通口４２の近傍部分を半田８６が不用意に短絡させてしまうおそれもない。

次に、図１１−２（Ｅ）で示すように、金属配線９０が形成された面に樹脂保護膜９２（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミドＤｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。なお、このとき、第１インク供給路１１４Ａを樹脂保護膜９２が覆わないようにする。また、この樹脂保護膜９２としては、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等、耐インク性を有していればよい。

更に、図１１−２（Ｆ）で示すように、金属配線９０に駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ６０は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ（７０μｍ〜３００μｍ）に加工されている。そして、駆動ＩＣ６０の周囲を樹脂材５８で封止し、駆動ＩＣ６０を水分等の外部環境から保護できるようにする。

これにより、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板７０をダイシングによってインクジェット記録ヘッド３２に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。そして、図１１−３（Ｇ）で示すように、真空中において、Ｓｉ膜７８をフッ化キセノン（ＸｅＦ₂）ガスによってドライエッチングして除去し、第１支持基板７６を圧電素子基板７０から剥離処理する。

以上の製造工程により、図１１−３（Ｈ）で示すように、天板部材４０が結合（接合）された圧電素子基板７０が完成する。そして、この状態から、天板部材４０の天板４１が圧電素子基板７０の支持体となる。

次に、流路基板７２の製造工程について説明する。まず、図１２（Ａ）で示すように、貫通孔１００Ａが複数穿設されたガラス製の第２支持基板１００を用意する。第２支持基板１００は第１支持基板７６と同様に、撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第２支持基板１００の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工及びフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。

そして、図１２（Ｂ）で示すように、その第２支持基板１００の上面（表面）に接着剤１０４を塗布し、図１２（Ｃ）で示すように、その上面（表面）に樹脂基板１０２（例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのアミドイミド基板）を接着する。そして次に、図１２（Ｄ）で示すように、その樹脂基板１０２の上面を金型１０６に押し付け、加熱・加圧処理する。その後、図１２（Ｅ）で示すように、金型１０６を樹脂基板１０２から離型処理することにより、圧力室５０やノズル５６等が形成される流路基板７２が完成する。

こうして、流路基板７２が完成したら、図１３−１（Ａ）で示すように、圧電素子基板７０と流路基板７２とを熱圧着により接合する。接合時には、圧電素子基板７０を、例えば上方の図示しない保持部材と、下方の流路基板７２とで挟むようにして接合する。このとき、半田８６が、天板４１の上面よりも上方に位置しないように調整することで、電気接続用貫通口４２から突出しなくなるので、接合部分等に不用意な力が作用したり、接合に不具合が生じたりすることはなく、確実に接合できる。

そして次に、図１３−１（Ｂ）で示すように、第２支持基板１００の貫通孔１００Ａから有機エタノールアミン（接着剤剥離溶液）を注入して接着剤１０４を選択的に溶解させることで、その第２支持基板１００を流路基板７２から剥離処理する。

その後、図１３−２（Ｃ）で示すように、第２支持基板１００が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたＲＩＥ処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル５６が開口される。そして、図１３−２（Ｄ）で示すように、そのノズル５６が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材１０８（例えば、旭ガラス社製のＣｙｔｏｐ）を塗布する。

そして更に、図１３−３（Ｅ）で示すように、天板部材４０（天板４１）の上面にプール室部材３９を装着して、これらの間にインクプール室３８を構成することにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図１３−３（Ｆ）で示すように、インクプール室３８や圧力室５０内にインク１１０が充填可能とされる。

以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカー２４から記録用紙Ｐが１枚ピックアップされ、搬送装置２６により搬送される。

一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンクからインク供給ポートを介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入（充填）され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク供給路１１４を経て圧力室５０へ供給（充填）されている。そして、このとき、ノズル５６の先端（吐出口）では、インク１１０の表面が圧力室５０側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。

そして、記録用紙Ｐを搬送しながら、複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４６に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室５０内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。

こうして、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像が完全に記録されたら、排紙ベルト２３により記録用紙Ｐをトレイ２５に排出する。これにより、記録用紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。

ここで、このインクジェット記録ヘッド３２は、インクプール室３８と圧力室５０の間に振動板４８（圧電素子４６）が配置され、インクプール室３８と圧力室５０が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室５０が互いに近接配置され、ノズル５６が高密度に配設されている。

また、圧電素子４６に電圧を印加する駆動ＩＣ６０は、圧電素子基板７０（プール室部材３９）から外方側へ突出しない構成とされている（インクジェット記録ヘッド３２内に内蔵されている）。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の外部に駆動ＩＣ６０を実装する場合に比べて、圧電素子４６と駆動ＩＣ６０の間を接続する金属配線９０の長さが短くて済み、これによって、駆動ＩＣ６０から圧電素子４６までの低抵抗化が実現されている。

つまり、実用的な配線抵抗値で、ノズル５６の高密度化、即ちノズル５６の高密度なマトリックス状配設が実現されており、これによって、高解像度化が実現可能になっている。しかも、その駆動ＩＣ６０は、天板４１上にフリップチップ実装されているので、高密度の配線接続が容易にでき、更には駆動ＩＣ６０の高さの低減も図れる（薄くできる）。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化も実現される。

具体的には、従来のＦＰＣ方式による電気接続では、ノズル解像度は６００ｎｐｉ（ｎｏｚｚｌｅｐｅｒｐｉｔｃｈ）が限界であったが、本発明の方式では、容易に１２００ｎｐｉ配列が可能となった。また、サイズについては、６００ｎｐｉのノズル配列を例にとって比較した場合、ＦＰＣを用いなくて済むため、１／２以下にすることが可能となった。

また、天板４１の金属配線９０が、樹脂保護膜９２によって被覆されているので、インク１１０による金属配線９０の腐食を防止することができる。また、駆動ＩＣ６０と上部電極５４とは、天板４１に形成された電気接続用貫通口４２内の金属配線９０で接続されるが、更に電気接続用貫通口４２内は半田８６が充填されており、底部４２Ｂ（図１１−１（Ｂ）参照）が補強されている。

このため、底部４２Ｂへ熱ストレスや機械的ストレスが作用した場合でも金属配線９０と上部電極５４との接触状態を確実に維持できる。また、万が一、金属配線９０が断線した場合であっても、半田８６によって導通状態を確保できる。

また、天板４１の裏面（下面）に、配線やバンプを形成することなく、天板部材４０を圧電素子基板７０と電気的に接続できる。すなわち、天板４１に対して片面（上面）のみに加工を施せばよいので、製造が容易になる。

しかも、例えばバンプ等によって金属配線９０と上部電極５４とを電気的に接続する場合には、バンプの高さに大きなばらつきがあると接合が困難になることがあるが、本実施形態では、半田８６の量にばらつきがあっても、過分の半田８６は電気接続用貫通口４２内に収容されているので、天板部材４０と圧電素子基板７０とを好適に接合できる。つまり、半田８６の量のばらつきに対して、マージンを大きくとれるので、この点においても製造が容易になっている。

また、金属配線９０と上部電極５４との接続部分では、実質的に、金属配線９０と、上部電極５４と、半田８６のみが存在しており、これらは高温耐性がある。このため、後工程（上記の製造過程では、流路基板７２を接合する工程等）においても、加工方法や材料選択の自由度が高くなる。

また、第１支持基板７６が、ガラス製であると、熱処理時の熱膨張の差が小さく、反りや剥離に対して強い。したがって、天板４１と圧電素子基板７０、圧電素子基板７０と流路基板７２をそれぞれ好適に熱圧着することができる。

また、本製造方法では、第１支持基板７６の界面剥離層としてＳｉ膜７８を用い、ＸｅＦ₂ガス（温度：常温、圧力：３Ｔｏｒｒ）によりドライエッチングして、そのＳｉ膜７８を選択的に除去することにより、第１支持基板７６を圧電素子基板７０から剥離処理する。つまり、ＸｅＦ₂ガスが分解して生じたＦ（フッ素）が、第１支持基板７６の貫通孔７６Ａを通ってＳｉ膜７８へ達し、そのＳｉ膜７８をエッチングする（２ＸｅＦ₂＋Ｓｉ→２Ｘｅ＋ＳｉＦ₄）。

このように、気体供給によるドライエッチングであると、微細構造部への進入効率を高めることができる。つまり、界面剥離層の除去をドライエッチング（気体）で行うと、ウェットエッチング（液体）で行う場合の不具合を解消することができる。

例えば、界面剥離層としてゲルマニウム（Ｇｅ）膜を用い、その溶解液として過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を用いると、エッチングにより発生した気泡が、溶解液（Ｈ₂Ｏ₂）の界面剥離層（Ｇｅ膜）への供給を阻害して、エッチングの進行を遅らせたり、液体であるために、界面領域において、古い溶解液（Ｈ₂Ｏ₂）と新しい溶解液（Ｈ₂Ｏ₂）の置換が、気体に比べて遅くなる不具合があった。

つまり、エッチング量の不均一性をもたらしたり、程度によっては、部分的にエッチングの進行が停止し、エッチングが完了しないという不具合を招いていた。更に、エッチング速度が低下するので、生産性の低下を招くといった問題があった。本製造方法では、気体によるドライエッチングなので、これらの問題を解決することができる。

すなわち、気体によるドライエッチングであるため、液体によるウェットエッチングで問題になった気泡による溶解液の界面剥離層への供給阻害はなく、高い歩留まりと生産性を確保することができる。また、エッチング剤（ＸｅＦ₂ガス）の界面剥離層への供給が迅速に行われ、エッチング速度の低下、つまり、生産性の低下が生じない。

また、振動板４８にピンホールがあっても、そこから進入したエッチング剤（ＸｅＦ₂ガス）が空洞内部（この場合は圧電素子４６の周囲）に残留することがない。液体の場合は、長く滞留して、構造材料を浸食するので、初期不良や信頼性不良を招くおそれがある。

なお、界面剥離層とエッチング剤の組み合わせは、Ｓｉ膜７８とＸｅＦ₂ガスの組み合わせに限定されるものではなく、例えば、界面剥離層として、シリコン酸化膜を用い、エッチング剤として、フッ化水素（ＨＦ）とメタノール（ＣＨ₃ＯＨ）の混合ガスを用いる組み合わせも考えられる。

何れにしても、このような組み合わせにすれば、被エッチング材である界面剥離層とのエッチング選択比（被エッチング材のみをエッチングできるエッチングレート）が高いので好ましい。また、Ｓｉ膜７８やシリコン酸化膜は、高融点であるため、高温プロセス（例えば、１０００℃程度）にも充分に対応できる。

次に、第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２について説明する。なお、以下において、第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明（作用を含む）を省略する。また、この第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２は、第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同じ構成になり、製造方法だけが異なる。したがって、その製造方法についてのみ、図１５乃至図１７を基に詳細に説明する。

第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、圧電素子４６（ＰＺＴ膜６４）を、第１支持基板７６とは異なる第３支持基板７４の上面（表面）に作製し、それを第１支持基板７６（圧電素子基板７０）上に転写する工程を採用している。すなわち、まず、図１５（Ａ）で示すように、貫通孔７４Ａが複数穿設されたガラス製の第３支持基板７４を用意する。

第３支持基板７４はシリコン（Ｓｉ）以外の撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではない（例えば、各種セラミックスでもよい）が、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第３支持基板７４の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工及びフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。

そして、図１５（Ｂ）で示すように、第３支持基板７４上に、スパッタ法により、Ｓｉ膜８２（膜厚１μｍ）を着膜する。このＳｉ膜８２は接着層及び界面剥離層として機能する。なお、Ｓｉ膜８２は、蒸着やＣＶＤ法でも成膜できる。

次に、図１５（Ｃ）で示すように、そのＳｉ膜８２の上面に、上部電極５４（Ａｕ膜６６：膜厚０．５μｍ）、圧電素子４６（ＰＺＴ膜６４：膜厚５μｍ）、下部電極５２（Ａｕ膜６２：膜厚０．５μｍ）をスパッタ法にて順に積層する。なお、スパッタ法に限定されるものではなく、ＡＤ法、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法、バルク研磨法等を採用してもよい。また、上部及び下部の電極材料としては、圧電素子４６であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、例えばＡｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ等が挙げられる。

その後、図１５（Ｄ）で示すように、上部電極５４（Ａｕ膜６６）、圧電素子４６（ＰＺＴ膜６４）、下部電極５２（Ａｕ膜６２）をパターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲＩＥ法によるエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。

一方、図１６−１（Ａ）で示すように、ガラス製の第１支持基板７６を用意する。第１支持基板７６はシリコン（Ｓｉ）以外の撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではない（例えば、各種セラミックスでもよい）が、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。

そして、図１６−１（Ｂ）で示すように、第１支持基板７６の上面（表面）に、スパッタ法により、Ｓｉ膜７８（膜厚１μｍ）を着膜する。このＳｉ膜７８は接着層及び界面剥離層として機能する。なお、Ｓｉ膜７８は、蒸着やＣＶＤ法でも成膜できる。

次に、図１６−１（Ｃ）で示すように、そのＳｉ膜７８の上面に振動板４８となる薄膜、例えば温度３５０℃、ＲＦｐｏｗｅｒ３００Ｗ、周波数４５０ＫＨｚ、圧力１．５ｔｏｒｒ、ガスＳｉＨ₄／Ｎ₂Ｏ＝１５０／４０００ｓｃｃｍのプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯｘ膜８８（膜厚４μｍ）を形成（成膜）する。なお、この場合の振動板４８の材料としては、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＣ膜、金属膜等であってもよい。

次いで、図１６−１（Ｄ）で示すように、スパッタ法により、例えば厚み０．５μｍ程度の下部電極５２（Ａｕ膜６２）を成膜し、パターニングする。具体的には、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング、ＲＩＥ法によるエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。

そして、図１６−１（Ｅ）で示すように、図１５（Ｄ）で示した第３支持基板７４上の下部電極５２を、図１６−１（Ｄ）で示した第１支持基板７６上の下部電極５２に被せて熱圧着（例えば、６００℃で６０分間）により両者を接合する。すなわち、下部電極５２同士を接合する。なお、この下部電極５２が接地電位となる。

その後、図１６−２（Ｆ）で示すように、真空中において、ＸｅＦ₂ガスにより、Ｓｉ膜８２をドライエッチングして除去し、図１６−２（Ｇ）で示すように、第３支持基板７４を剥離処理する。そして、図１６−２（Ｈ）で示すように、上面に露出している下部電極５２と上部電極５４の上面に低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を積層し、その後、パターニングにより、上部電極５４と金属配線９０を接続するための開口８４（コンタクト孔）を形成する。

次いで、図１６−２（Ｉ）で示すように、隔壁樹脂層１１９及び隔壁樹脂層１１８をパターニングする。具体的には、隔壁樹脂層１１９、隔壁樹脂層１１８を構成する感光性樹脂を塗布し、露光・現像することでパターンを形成し、最後にキュアする。このとき、隔壁樹脂層１１９にインク供給用貫通口４４を形成しておく。なお、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８とは、同一膜であるが、設計パターンが異なっている。

こうして、圧電素子基板７０が製造され、この圧電素子基板７０に、例えばガラス板を支持体とする天板部材４０が結合（接合）される。天板部材４０の製造においては、図１０（Ａ）で示したように、天板部材４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）の天板４１を含んでいるので、別途支持体を設ける必要がない。この天板４１に、図１０（Ｂ）で示したように、インク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２を形成する。

このようにしてインク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２が形成された天板４１（天板部材４０）を、図１７−１（Ａ）で示すように、圧電素子基板７０に被せて、両者を熱圧着（例えば、３５０℃、２ｋｇ／ｃｍ²で２０分間）により結合（接合）する。このとき、隔壁樹脂層１１９と隔壁樹脂層１１８とは面一（同一高さ）になるように構成されているので、天板４１が接触する際の接触性が高くなり、高いシール性で接合することができる。

そして、図１７−１（Ｂ）で示すように、天板４１の上面に金属配線９０を成膜してパターニングする。具体的には、スパッタ法によるＡｌ膜（厚さ１μｍ）の着膜、ホトリソグラフィー法によるレジストの形成、Ｈ₃ＰＯ₄薬液を用いたＡｌ膜のウェットエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。

これにより、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂが金属配線９０で閉塞され、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となる。また、金属配線９０を電気接続用貫通口４２の深部まで厚く成膜したい場合には、スパッタ法よりも段差被覆性の良好なＣＶＤ法を採用すればよい。

そして、このように金属配線９０がパターニングされた電気接続用貫通口４２内（上記空間内）に、図１７−１（Ｃ）で示すように、半田８６を搭載する。この方法としては、第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同様に、半田ボール８６Ｂを電気接続用貫通口４２内に直接搭載する半田ボール法等を用いることができる。

次に、図１７−２（Ｄ）で示すように、半田８６をリフロー（例えば、２８０℃で１０分間）し、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂにまで行き渡らせる。このとき、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂには、溶融した半田８６が流れ出る経路がないので、高温の環境下で半田８６を充分に溶融させて、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂまで確実に充填することができる。

そして、図１７−２（Ｅ）で示すように、金属配線９０が形成された面に樹脂保護膜９２（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミドＤｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。なお、このとき、第１インク供給路１１４Ａを樹脂保護膜９２が覆わないようにする。また、この樹脂保護膜９２としては、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等、耐インク性を有していればよい。

更に、図１７−２（Ｆ）で示すように、金属配線９０に駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ６０は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ（７０μｍ〜３００μｍ）に加工されている。そして、駆動ＩＣ６０の周囲を樹脂材５８で封止し、駆動ＩＣ６０を水分等の外部環境から保護できるようにする。

これにより、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板７０をダイシングによってインクジェット記録ヘッド３２に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。そして、図１７−３（Ｇ）で示すように、真空中において、Ｓｉ膜７８をＸｅＦ₂ガスによってドライエッチングして除去し、第１支持基板７６を剥離処理する。

以上の製造工程により、図１７−３（Ｈ）で示すように、天板部材４０が結合（接合）された圧電素子基板７０が完成する。そして、この状態から、天板部材４０の天板４１が圧電素子基板７０の支持体となる。なお、第１支持基板７６に貫通孔７６Ａが形成されていてもよいが、エッチング剤は気体（ＸｅＦ₂ガス）なので、貫通孔７６Ａが形成されていなくてもエッチング可能である。つまり、この第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２の場合、ＸｅＦ₂ガスはインク流路１１４から進入できる。

また、流路基板７２の製造工程は、上記第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２の場合と全く同一であり、その後の工程も上記第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２の場合と全く同一であるため、それらの説明は省略する。

次に、第３実施形態のインクジェット記録ヘッド３２について説明する。なお、以下において、第１実施形態及び第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明（作用を含む）を省略する。この第３実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、第１実施形態及び第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と、ノズル５６の製造方法が異なっている。

つまり、この第３実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、ノズル５６を第１支持基板７６とは異なる第４支持基板９８の上面（表面）に作製し、それを第１支持基板７６（圧電素子基板７０）に転写する工程を採用している。以下、その製造方法について、図１８乃至図２１を基に詳細に説明する。

この第３実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、図１８で示すように、流路基板７２に圧力室５０と連通路１１５のみが形成され、駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する前に、その流路基板７２が圧電素子基板７０に接合されている。ここまでは、第１実施形態や第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同様に製造される。

一方、図１９（Ａ）で示すように、ノズル形成基板として、ガラス製の第４支持基板９８を用意する。第４支持基板９８はシリコン（Ｓｉ）以外の撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではない（例えば、各種セラミックスでもよい）が、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。

そして、図１９（Ｂ）で示すように、その第４支持基板９８の上面（表面）に、スパッタ法により、Ｓｉ膜９４（膜厚１μｍ）を着膜する。このＳｉ膜９４は接着層及び界面剥離層として機能する。なお、Ｓｉ膜９４は、蒸着やＣＶＤ法でも成膜できる。

その後、図１９（Ｃ）で示すように、そのＳｉ膜９４の上に、ノズル形成部材としての感光性樹脂膜９６を塗布する。すなわち、ポリイミド膜（膜厚２５μｍ）を形成（着膜）する。そして、図１９（Ｄ）で示すように、その感光性樹脂膜９６を露光・現像し、ノズル５６となる開口９６Ａを形成する。これにより、ノズル基板６８が完成する。

その後、図２０−１（Ａ）で示すように、流路基板７２にノズル基板６８を結合（接合）する。すなわち、樹脂基板１０２の下面に、第４支持基板９８の上面に形成された感光性樹脂膜９６を熱圧着により接合する。そして次に、図２０−１（Ｂ）で示すように、インク流路１１４からＸｅＦ₂ガスを供給して、Ｓｉ膜９４をドライエッチングして除去し、図２０−２（Ｃ）で示すように、第４支持基板９８を剥離処理する。なお、エッチング剤は気体（ＸｅＦ₂ガス）なので、被エッチング材であるＳｉ膜９４まで充分に行き届く。

その後、駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装し、第１実施形態及び第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同様に、天板部材４０（天板４１）の上面にプール室部材３９を装着して、これらの間にインクプール室３８を構成することにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図２１で示すように、インクプール室３８や圧力室５０内にインク１１０が充填可能とされる。

以上、何れにしても、インクジェット記録ヘッド３２を構成する圧電素子基板７０及び流路基板７２は、常に硬い支持基板７６、１００上でそれぞれ製造され、それらの製造工程において、各支持基板７６、１００がそれぞれ不要となった時点で、各支持基板７６、１００が取り除かれるという製造方法が採用されているので、極めて製造しやすい構成となっている。なお、製造された（完成した）インクジェット記録ヘッド３２は、天板４１によって支持されるので（天板４１が支持体になるので）、その剛性は確保される。

また、上記各実施形態においては、電気接続用貫通口４２をテーパー状（漏斗状）に形成することで、開口部が広くなり、薄膜形成時の段差被覆性が改善するので、電気接続用貫通口４２内の金属配線９０（金属薄膜）を深部まで厚く形成することができる。これにより、半田８６が電気接続用貫通口４２の上方部まで充填されなくても、下層部の金属配線９０（金属薄膜）が半田８６と接触するため、良好な電気接続を実現できる。

なお、電気接続用貫通口４２に充填されるものは半田８６に限定されるものではなく、溶融金属、金属ペースト、導電性接着剤等でも構わない。これらの材料に求められる抵抗率は、素子に要求される特性に応じて異なって来るため、コストや工程マッチング（耐熱温度等）を考慮して適宜選択すればよい。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドとして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド３２を挙げ、液滴吐出装置としても、インクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０を挙げたが、本発明に係る液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、記録用紙Ｐ上への画像（文字を含む）の記録に限定されるものではない。

すなわち、上記実施形態のインクジェット記録装置１０では各色のインクジェット記録ユニット３０のインクジェット記録ヘッド３２から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録用紙Ｐに記録されるようになっているが、記録媒体は記録用紙Ｐに限定されるものでなく、また、吐出する液体もインク１１０に限定されるものではない。

例えば、高分子フィルムやガラス上にインク１１０を吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３２を適用することができる。更に、上記実施形態のインクジェット記録装置１０では、ＦＷＡを例に挙げたが、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌＷｉｄｔｈＡｒｒａｙ（ＰＷＡ）に本発明を適用してもよい。

インクジェット記録装置を示す概略正面図インクジェット記録ヘッドの配列を示す説明図記録媒体の幅と印字領域の幅との関係を示す説明図（Ａ）第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの全体構成を示す概略平面図、（Ｂ）第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの１素子の構成を示す概略平面図（Ａ）図４（Ｂ）のＡ−Ａ'線断面図、（Ｂ）図４（Ｂ）のＢ−Ｂ'線断面図、（Ｃ）図４（Ｂ）のＣ−Ｃ'線断面図第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図インクジェット記録ヘッドの駆動ＩＣのバンプを示す概略平面図第１実施形態のインクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図第１実施形態に係る圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｆ）を示す説明図第１実施形態に係る圧電素子基板を製造する工程（Ｇ）〜（Ｋ）を示す説明図天板部材を製造する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図第１実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ａ）〜（Ｃ）を示す説明図第１実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｄ）〜（Ｆ）を示す説明図第１実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｇ）〜（Ｈ）を示す説明図流路基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｅ）を示す説明図第１実施形態に係る圧電素子基板に流路基板を接合した後の工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図第１実施形態に係る圧電素子基板に流路基板を接合した後の工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図第１実施形態に係る圧電素子基板に流路基板を接合した後の工程（Ｅ）〜（Ｆ）を示す説明図（Ａ）半田を搭載する別の方法を示す説明図、（Ｂ）半田を搭載する更に別の方法を示す説明図第２実施形態に係る圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す説明図第２実施形態に係る圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｅ）を示す説明図第２実施形態に係る圧電素子基板を製造する工程（Ｆ）〜（Ｉ）を示す説明図第２実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ａ）〜（Ｃ）を示す説明図第２実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｄ）〜（Ｆ）を示す説明図第２実施形態に係る圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｇ）〜（Ｈ）を示す説明図第３実施形態に係る圧電素子基板に流路基板を接合した状態を示す説明図第３実施形態に係るノズル基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す説明図第３実施形態に係る流路基板にノズル基板を接合した後の工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図第３実施形態に係る流路基板にノズル基板を接合した後の工程（Ｃ）を示す説明図第３実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略断面図従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略断面図従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略平面図従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略斜視図

符号の説明

１０インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
３０インクジェット記録ユニット
３２インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３８インクプール室
３９プール室部材
４０天板部材
４１天板
４２電気接続用貫通口
４４インク供給用貫通口
４６圧電素子
４８振動板
５０圧力室
５２下部電極
５４上部電極
５６ノズル
５８樹脂材
６０駆動ＩＣ
６２Ａｕ膜
６４ＰＺＴ膜
６６Ａｕ膜
６８ノズル基板
７０圧電素子基板
７２流路基板
７４第３支持基板
７６第１支持基板
７８、８２、９４Ｓｉ膜（界面剥離層）
８０、８８ＳｉＯｘ膜
８６半田
９０金属配線
９２樹脂保護膜
９６感光性樹脂膜（ノズル形成部材）
９８第４支持基板（ノズル形成基板）
１００第２支持基板
１０２樹脂基板
１０６金型
１０８フッ素材
１１０インク（液体）
１１２インク供給用貫通口
１１４インク供給路
１１６大気連通孔
１１８隔壁樹脂層
１１９隔壁樹脂層
１２０貫通孔

Claims

液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記圧力室へ流路を介して供給する液体をプールするプール室と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
支持基板上に界面剥離層を介して振動板を設けるとともに、該振動板に圧電素子を設け、天板を前記振動板に設けた後、ドライエッチングにより前記界面剥離層を除去して、前記支持基板を前記振動板から取り外してなる圧電素子基板に、圧力室が形成された流路基板を接合してなることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記圧力室へ流路を介して供給する液体をプールするプール室と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
一方の支持基板上に界面剥離層を介して圧電素子を設けるとともに、他方の支持基板上に界面剥離層を介して振動板を設け、前記他方の支持基板上の振動板に、前記一方の支持基板上の圧電素子を設けた後、ドライエッチングにより前記一方の支持基板上の界面剥離層を除去して、該一方の支持基板を前記圧電素子から取り外し、天板を前記振動板に設けた後、ドライエッチングにより前記他方の支持基板上の界面剥離層を除去して、該他方の支持基板を前記振動板から取り外してなる圧電素子基板に、圧力室が形成された流路基板を接合してなることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
ノズル形成基板上に界面剥離層を介してノズル形成部材を設け、該ノズル形成部材を前記流路基板に接合後、ドライエッチングにより前記界面剥離層を除去して、前記ノズル形成基板を前記流路基板から取り外してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記プール室を、前記振動板を間に置いて前記圧力室と反対側に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記界面剥離層は、シリコン膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記ドライエッチングは、フッ化キセノンによって行われることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記支持基板は、シリコン以外の材料で形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記界面剥離層は、シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記ドライエッチングは、フッ化水素とメタノールの混合ガスによって行われることを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記支持基板は、シリコン酸化物以外の材料で形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記支持基板は、ガラス製であることを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
少なくとも前記圧電素子基板と前記流路基板は、熱圧着によって接合されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法によって製造されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１３に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。