JP2007175902A - 液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びに液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の流路を構成する各部材等を液体から保護することができ、耐液性に対する信頼性を向上させることができる液滴吐出ヘッドとその製造方法及び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】液体１１０が流路１１４を介して充填される圧力室１１５と、圧力室１１５と連通し、液体１１０を液滴として吐出するノズル５６と、を有する液滴吐出ヘッド３２において、少なくとも液体１１０と接触する壁面を炭化シリコン膜９６でコーティングする。そして、この液滴吐出ヘッド３２を備えた液滴吐出装置１０とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、インク等の液体が流路を介して充填される圧力室と、圧力室と連通し、液体を液滴として吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、その製造方法、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であるインクジェット記録ヘッド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。そして、従来から、インクジェット記録装置におけるインクジェット記録ヘッドの製造において、耐インク性を有する部材の選定が必要不可欠な条件の１つとされている。

例えば、インク供給路からノズルまで、各機構を構成する（材料の異なる）複数のプレートが積層され、インク吐出機構（イジェクター）が複数連結されたマルチノズル型のインクジェット記録ヘッドがある。このようなインクジェット記録ヘッドでは、各機構を構成する多数の異なる部材によって層が形成され、更に各層の連結に多くの接合部材（接着剤）を必要とすることから、各層の構成部材や接着剤の耐インク性が課題となる。

つまり、インクジェット記録ヘッド内の各機構を構成する部材を、その機能に最適な材料から選択すると、各構成部材の種類が数種類の異なる材料となる場合がある。しかしながら、このような場合、各構成部材の耐インク性を考慮しつつ、各機能に最適な材料を選定することは、時間的にも物質的にも困難である。

そのため、各構成部材や接着剤に、例えば無機粒子を含有した樹脂層をコーティングして、耐インク性を向上させるようにすることなどが、従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように、インク供給路からノズルまで、材料の異なる複数のプレートが積層されることによって構成されるインクジェット記録ヘッドにあっては、各構成部材や接着剤等に対する耐インク性を向上させる技術に、未だ改善の余地がある。
特開平６−３０５１４１号公報

そこで、本発明は、液体の流路を構成する各部材等を液体から保護することができ、耐液性に対する信頼性を向上させることができる液滴吐出ヘッドと、その製造方法、更には、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は、液体が流路を介して充填される圧力室と、前記圧力室と連通し、前記液体を液滴として吐出するノズルと、を有する液滴吐出ヘッドであって、少なくとも前記液体と接触する壁面が炭化シリコン膜でコーティングされていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、耐液性に対する信頼性を向上させることができる。すなわち、内面処理膜としての炭化シリコン（以下「ＳｉＣ」という場合がある）膜は高い耐液性機能を有しているため、液体の流路を構成する各部材の壁面を、その液体から保護することができる。更に、そのＳｉＣ膜は高い親水性機能も有しているので、流路内での気泡排出性を向上させることができる。

また、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記壁面と前記炭化シリコン膜の間に有機薄膜が設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、耐液性に対する信頼性を更に向上させることができる。すなわち、各機構を構成する多数の異なる部材によって層が連結されて構成されているヘッドの場合、各構成部材の熱膨張係数の違いなど、多くの要因による変動（ストレス）に対し、硬度の高いＳｉＣ膜を直接成膜すると、そのストレスによってクラックなどの破損が生じる可能性がある。しかし、柔軟性の高い有機薄膜上にＳｉＣ膜を形成することで、経時的なＳｉＣ膜の剥離（劣化）を防止することができる。したがって、液体の流路を構成する各部材の壁面を、その液体から経時的に保護することができる。

また、本発明に係る請求項３に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液体が流路を介して充填される圧力室と、前記圧力室と連通し、前記液体を液滴として吐出するノズルと、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、少なくとも前記液体と接触する壁面に炭化シリコン膜を化学的気相成長法によってコーティングすることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、化学的気相成長法によって内面処理膜としてのＳｉＣ膜をコーティングするので、製造しやすい。また、これにより、耐液性に対する信頼性を向上させることができる。すなわち、ＳｉＣ膜は高い耐液性機能を有しているため、液体の流路を構成する各部材の壁面を、その液体から保護することができる。更に、そのＳｉＣ膜は高い親水性機能も有しているので、流路内での気泡排出性を向上させることができる。なお、製造時の原料ガスに窒素が含まれている場合、実際にはＳｉＣ膜内に０％〜３０％の窒素が含まれる場合がある。耐液性膜として、窒素の含有率は、好ましくは１０％以下である。

また、本発明に係る請求項４に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液体が流路を介して充填される圧力室と、前記圧力室と連通し、前記液体を液滴として吐出するノズルと、前記圧力室の一部を構成する振動板と、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、前記振動板と前記圧電素子を備えた圧電素子基板に、前記圧力室と前記ノズルが形成された流路基板を接合する前に、前記圧電素子基板及び前記流路基板に炭化シリコン膜を化学的気相成長法によってコーティングすることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、化学的気相成長法によって内面処理膜としてのＳｉＣ膜をコーティングするので、製造しやすい。また、これにより、耐液性に対する信頼性を向上させることができる。すなわち、ＳｉＣ膜は高い耐液性機能を有しているため、液体の流路を構成する各部材の壁面を、その液体から保護することができる。更に、そのＳｉＣ膜は高い親水性機能も有しているので、流路内での気泡排出性を向上させることができる。

また、本発明に係る請求項５に記載の液滴吐出装置は、請求項１又は請求項２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５に記載の発明によれば、耐液性に対する信頼性を向上させられる（耐液性に優れた）液滴吐出装置を実現することができる。

以上のように、本発明によれば、液体の流路を構成する各部材等を液体から保護することができ、耐液性に対する信頼性を向上させることができる液滴吐出ヘッドと、その製造方法、更には、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Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（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、後述するシリコン基板７２、プール室部材３９、ＳｉＣ膜９６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上で、かつプール室部材３９よりも外側の金属配線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１１５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。

流路基板としてのシリコン基板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１１５が形成され、圧力室１１５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１１５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１１５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。

シリコン基板７２の下面には、ノズル５６が形成されたノズルプレート７４が貼着され、シリコン基板７２の上面には、圧電素子基板７０が形成（作製）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１１５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１１５の１つの面を構成している。

圧電素子４６は、圧力室１１５毎に振動板４８の上面に接着されている。振動板４８は、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法（化学的気相成長法）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１１５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、少なくともインク１１０が接する壁面、即ち樹脂保護膜９２、電気接続用貫通口４２、隔壁樹脂層１１９、圧力室１１５、連通路５０の内壁面には、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜９６が、プラズマＣＶＤ法により、それらの接合部分（境界部分）を含むように一体的に成膜されている（コーティングされている）。したがって、それらの耐インク性が向上される。

また、電気接続用貫通口４２に対応する位置には隔壁樹脂層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。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１１５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。また、金属配線９０にはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００も接続される。

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１２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、流路基板としてのシリコン基板７２の上面に圧電素子基板７０を作製し、その後、シリコン基板７２の下面にノズルプレート７４（ノズルフィルム６８）を接合（貼着）することによって製造される。

図９−１（Ａ）で示すように、まず、シリコン基板７２を用意する。そして、図９−１（Ｂ）で示すように、Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法により、そのシリコン基板７２の連通路５０となる領域に開口部７２Ａを形成する。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。

次いで、図９−１（Ｃ）で示すように、ＲＩＥ法により、そのシリコン基板７２の圧力室１１５となる領域に溝部７２Ｂを形成する。具体的には、上記と同様に、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。これにより、圧力室１１５と連通路５０とからなる多段構造が形成される。

その後、図９−１（Ｄ）で示すように、連通路５０を構成する開口部７２Ａと、圧力室１１５を構成する溝部７２Ｂに、スクリーン印刷法（図１３（Ｂ）参照）により、ガラスペースト７６を充填する（埋め込む）。このガラスペースト７６は、熱膨張係数が、１×１０^−６／℃〜６×１０^−６／℃であり、軟化点は、５５０℃〜９００℃である。この範囲のガラスペースト７６を使用することで、ガラスペースト７６にクラックや剥離が発生するのを防止でき、更には、圧電素子４６や振動板４８となる薄膜に形状歪みが発生するのを防止できる。

そして、ガラスペースト７６を充填後、シリコン基板７２を、例えば８００℃で１０分間、加熱処理する。このガラスペースト７６の硬化熱処理に使用する温度は、後述する圧電素子４６や振動板４８の成膜温度（例えば３５０℃）よりも高い温度である。これにより、振動板４８及び圧電素子４６の成膜工程において、ガラスペースト７６に高温耐性ができる。

つまり、少なくともガラスペースト７６を硬化熱処理した温度までは、後工程で使用可能となるので、後工程での使用温度の許容範囲が広がる。その後、シリコン基板７２の上面（表面）を研磨して余剰ガラスペースト７６を除去し、その上面（表面）を平坦化する。これにより、圧力室１１５及び連通路５０となる領域上にも薄膜等を精度よく形成することが可能となる。

次に、図９−２（Ｅ）で示すように、シリコン基板７２の上面（表面）に、スパッタ法により、ゲルマニウム（Ｇｅ）膜７８（膜厚１μｍ）を着膜する。このＧｅ膜７８は、後工程でガラスペースト７６をフッ化水素（ＨＦ）溶液でエッチング除去するときに、後述するＳｉＯｘ膜８２（振動板４８）が一緒にエッチングされないように保護するエッチングストッパー層として機能する。なお、このＧｅ膜７８は、蒸着やＣＶＤ法でも成膜できる。また、エッチングストッパー層としては、シリコン（Ｓｉ）膜も使用できる。

そして、図９−２（Ｆ）で示すように、そのＧｅ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ＳｉＨ_４／Ｎ_２Ｏ＝１５０／４０００ｓｃｃｍのプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯｘ膜８２（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９−２（Ｇ）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。そして、図９−３（Ｈ）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、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。

次に、図９−３（Ｉ）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６４と、上部電極５４となるＡｕ膜６６を順にスパッタ法で積層し、図９−３（Ｊ）で示すように、圧電素子４６（ＰＺＴ膜６４）及び上部電極５４（Ａｕ膜６６）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９−４（Ｋ）で示すように、振動板４８（ＳｉＯｘ膜８２）にインク供給路１１４形成用の孔部８２Ａ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。

次に、図９−４（Ｌ）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（ＨＦ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９−４（Ｍ）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。また、隔壁樹脂層１１９、隔壁樹脂層１１８を構成する感光性樹脂は、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。

こうして、シリコン基板７２（流路基板）の上面に圧電素子基板７０が作製され、この圧電素子基板７０の上面に、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／ｃｍ^２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（膜厚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。

次いで、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１３（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１３（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。更に、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。

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。

次いで、図１１−３（Ｆ）で示すように、樹脂保護膜９２の上面及びインク供給路１１４内に、耐ＨＦ保護用レジスト８８を塗布する。そして、図１１−３（Ｇ）で示すように、シリコン基板７２に充填した（埋め込んだ）ガラスペースト７６を、ＨＦを含む溶解液によって選択的にエッチング除去する。このとき、ＳｉＯｘ膜８２からなる振動板４８は、Ｇｅ膜７８によりＨＦ溶液から保護されるため、エッチングされることはない。

つまり、このＧｅ膜７８は、上記したように、ガラスペースト７６をＨＦ溶液でエッチング除去する際に、ＳｉＯｘ膜８２からなる振動板４８が一緒にエッチング除去されてしまうのを防止するエッチングストッパー層として機能する。その後、図１１−４（Ｈ）で示すように、Ｇｅ膜７８の溶解液、例えば６０℃に加熱した過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を圧力室１１５側から供給して、Ｇｅ膜７８の一部をエッチングして除去する。この段階で圧力室１１５及び連通路５０が完成する。こうして、Ｇｅ膜７８をエッチング除去したら、図１１−４（Ｉ）で示すように、耐ＨＦ保護用レジスト８８をアセトンによって除去する。なお、圧力室１１５及び連通路５０を形成した部位以外では、Ｇｅ膜７８が残ったままとなるが、特に問題はない。

そして次に、図１２−１（Ａ）で示すように、少なくともインク１１０が直接接触する内壁面、即ち樹脂保護膜９２、電気接続用貫通口４２、隔壁樹脂層１１９、圧力室１１５、連通路５０の内壁面に、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＣ膜９６（膜厚１μｍ）を、それらの接合部分（境界部分）を含むようにして一体的に成膜する。これにより、それらの耐インク性が向上される。なお、樹脂保護膜９２の上面においては、プール室部材３９が装着される部位よりも外側には、ＳｉＣ膜９６を成膜しなくてよい。また、製造時の原料ガスに窒素（Ｎ_２）が含まれている場合、実際にはＳｉＣ膜９６内に０％〜３０％の窒素（Ｎ_２）が含まれる場合がある。耐インク性膜として、窒素（Ｎ_２）の含有率は１０％以下が好ましい。

次いで、シリコン基板７２の下面にノズルプレート７４を貼着する。すなわち、図１２−１（Ｂ）で示すように、ノズル５６となる開口６８Ａが形成されたノズルフィルム６８をシリコン基板７２の下面に貼り付ける。その後、図１２−２（Ｃ）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１２−２（Ｄ）で示すように、金属配線９０にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１００を接続する。

次に、図１２−３（Ｅ）で示すように、駆動ＩＣ６０よりも内側の天板部材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。これにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図１２−３（Ｆ）で示すように、インクプール室３８や圧力室１１５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１１５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１１５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１１５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１１５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１１５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１１５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よりも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。

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１１−２（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。更に、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、加工方法や材料選択の自由度が高くなる。更に、シリコン基板７２が圧電素子基板７０の支持体となって形成される（圧電素子基板７０をシリコン基板７２で支持した状態で作製できる）ので、インクジェット記録ヘッド３２を製造しやすい。

また、ガラスペースト７６は、スクリーン印刷法によって埋め込むので、深い貫通開口部７２Ａや溝部７２Ｂでも確実に埋め込むことができる。なお、ガラスペースト７６をエッチングするＨＦ溶液が振動板４８となる材料をエッチングしない構成とした場合には、Ｇｅ膜７８のようなエッチングストッパー層は不要となる。

また、少なくともインク１１０が直接接触する樹脂保護膜９２、電気接続用貫通口４２、隔壁樹脂層１１９、圧力室１１５、連通路５０の内壁面には、ＳｉＣ膜９６が、それらの接合部分（境界部分）を含むようにして一体的に（連続して）成膜されているので、それらの耐インク性を向上させることができる。すなわち、インク流路となるこれら内壁面を、耐インク性のあるＳｉＣ膜９６でコートすることにより、インク流路を構成する各部材や接着剤等をインク１１０から保護することができ、耐インク性に対する信頼性を向上させることができる。

また、ＳｉＣ膜９６は高い親水性を有しているため、インク流路内での気泡排出性を向上させることができる。図１４（Ａ）に、ＳｉＣ膜（膜厚１μｍ）と他の部材との接触角を比較した表を示す。評価基準として、純水で１００度以上を撥水の目安とした。また、図１４（Ｂ）に、ＳｉＣ膜（膜厚１μｍ）を接液した後（７０℃で３００時間経過した後）の純水による接触角の変化量を比較した表を示す。インク１１０は、水性材料の中から酸性液・塩基性液、油性材料の中からＵＶモノマーを選択した。なお、測定環境は、室温２４℃、湿度６０％である。一般に、接触角が低いほど、濡れ性が良く、親水性が高いとされる。

図１４（Ａ）で示すように、各部材は、それぞれ異なる接触角を有している。例えば、感光性ガラスは、接触角が比較的高い（濡れ性が良くない）ため、この感光性ガラスを構成要素としたインクジェット記録ヘッド３２では、気泡の発生・残留が懸念される。これに対し、ＳｉＣ膜９６は、他の部材に比べて接触角が低いので、ＳｉＣ膜９６でインク流路内をコートすることで、流路内でのインク１１０の濡れ性を均一にすることができる。また、ＳｉＣ膜９６は、高い親水性（濡れ性）を示すため、気泡の発生・残留を防ぐことができる。更に、図１４（Ｂ）で示すように、ＳｉＣ膜９６は、各インクに対して接液試験の前後でほぼ同じ接触角を示していることから、水性インク・油性インクのどちらに対しても高い耐インク性を有することが判る。

また、図１５で示すように、ＳｉＣ膜９６を成膜する前にポリイミド等からなる有機薄膜９４を下地として形成（塗布）してもよい。つまり、少なくともインク１１０が直接接触する樹脂保護膜９２、電気接続用貫通口４２、隔壁樹脂層１１９、圧力室１１５、連通路５０の内壁面とＳｉＣ膜９６との間に、有機薄膜９４を、それらの接合部分（境界部分）を含むようにして一体的に（連続して）設けてもよい。

各機構を構成する多数の異なる部材によって層が連結されて構成されているインクジェット記録ヘッド３２の場合、各構成部材の熱膨張係数の違いなど、多くの要因による変動（ストレス）に対し、硬度の高いＳｉＣ膜９６を直接成膜すると、そのストレスによってクラックなどの破損が生じる可能性がある。しかし、柔軟性の高い有機薄膜９４上にＳｉＣ膜９６を形成することで、経時的なＳｉＣ膜９６の剥離（劣化）を防止することができる。つまり、これにより、ＳｉＣ膜９６の着膜強度を向上させることができるため、耐インク性に対する信頼性を更に向上させることができる。

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では、第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と異なる製造方法（製造工程）についてのみ、図１６乃至図２１を基に詳細に説明する。

図１６で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２の製造方法は、圧電素子基板７０と流路基板７１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７１よりも先に天板部材４０が結合（接合）される。

図１７−１（Ａ）で示すように、まず、非貫通孔９９Ｂが複数穿設されたガラス製の第１支持基板９９を用意する。第１支持基板９９は、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９９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１７−１（Ｂ）で示すように、第１支持基板９９の上面（表面）に、スパッタ法により、Ｓｉ膜９８（膜厚１μｍ）を着膜する。このＳｉ膜９８は接着層及び界面剥離層として機能する。なお、Ｓｉ膜９８は、蒸着やＣＶＤ法でも成膜できる。

次に、図１７−１（Ｃ）で示すように、そのＳｉ膜９８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ＳｉＨ_４／Ｎ_２Ｏ＝１５０／４０００ｓｃｃｍのプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯｘ膜８２（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１７−１（Ｄ）で示すように、第１支持基板９９の下面側をエッチングして、非貫通孔９９Ｂを貫通させ、貫通孔９９Ａとする。具体的には、ＳｉＯｘ膜８２の上面に保護用レジスト（保護膜）を塗布して、ＳｉＯｘ膜８２を保護した状態で、第１支持基板９９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１７−１（Ｅ）で示すように、ＳｉＯｘ膜８２にインク供給路１１４形成用の孔部８２Ａ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１７−１（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１７−２（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、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１７−２（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１７−２（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１７−２（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１７−２（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の上面に、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、第１実施形態と同様である（図１０参照）。この天板４１（天板部材４０）を、図１８−１（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／ｃｍ^２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１８−１（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（膜厚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、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。そして、この電気接続用貫通口４２内（上記空間内）に、図１８−１（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等を用いることができる。

次に、図１８−２（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。

次に、図１８−２（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１８−２（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１８−３（Ｇ）で示すように、真空中において、Ｓｉ膜９８をフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）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９９を圧電素子基板７０から剥離処理する。

そして更に、プラズマＣＶＤ法により、少なくともインク１１０が直接接触する樹脂保護膜９２、電気接続用貫通口４２、隔壁樹脂層１１９の内壁面に、ＳｉＣ膜９６（膜厚１μｍ）を、それらの接合部分（境界部分）を含むようにして一体的に成膜する。すなわち、図１８−３（Ｈ）で示す圧電素子基板７０を図２１で示すような装置１２２の下部電極１２４に載置し、上部電極１２６との間の放電により、圧電素子基板７０の少なくともインク１１０が直接接触する壁面にＳｉＣ膜９６を連続して成膜する。

なお、ＳｉＣ膜９６を成膜する前に、有機薄膜９４を蒸着重合法等により形成し、その後、ＳｉＣ膜９６を成膜するようにしてもよいことは、第１実施形態と同様である。蒸着重合法は、優れた段差被膜性を有するため、狭所を有する本実施例のような素子には好適である。何れにしても、ＳｉＣ膜９６が成膜されることにより、図１８−４（Ｉ）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７１の製造工程について説明する。まず、図１９−１（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も、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１９−１（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１９−１（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１９−２（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１９−２（Ｅ）で示すように、金型１０６を樹脂基板１０２から離型処理する。

そして、圧電素子基板７０と同様に、流路基板７１を図２１で示すような装置１２２の下部電極１２４に載置し、上部電極１２６との間の放電により、流路基板７１の少なくともインク１１０が直接接触する圧力室１１５、連通路５０の内壁面に、ＳｉＣ膜９６（膜厚１μｍ）を一体的に成膜する。なお、この場合も、ＳｉＣ膜９６を成膜する前に、有機薄膜９４を蒸着重合法等により形成し、その後、ＳｉＣ膜９６を成膜するようにしてもよい。こうして、図１９−２（Ｆ）で示すように、圧力室１１５やノズル５６等が形成された流路基板７１が完成する。

流路基板７１が完成したら、図２０−１（Ａ）で示すように、圧電素子基板７０と流路基板７１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７１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い。

そして次に、図２０−１（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７１から剥離処理する。その後、図２０−２（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２０−２（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。

なお、この後の工程は、第１実施形態と同様である。すなわち、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、インクプール室３８や圧力室１１５内にインク１１０が充填可能とされる。

以上、説明したように、本発明によれば、インクジェット記録ヘッド３２をほぼ組み立てた後で、高い耐インク性機能を有するＳｉＣ膜９６で、インク流路を構成する各部材の内壁面を、各部材の接合部分（接着剤等）を含んでコーティングするので、種類の異なる部材を多数積層してインクジェット記録ヘッド３２を構成しても、また、それぞれの部材の接合方法が異なっていても、それらをインク１１０から保護することができる。更に、そのＳｉＣ膜９６は高い親水性機能も有しているので、インク流路内での気泡排出性を向上させることができる。

また、各機構を構成する多数の異なる部材によって層が連結されて構成されているインクジェット記録ヘッド３２の場合、各構成部材の熱膨張係数の違いなど、多くの要因による変動（ストレス）に対し、硬度の高いＳｉＣ膜９６を直接成膜すると、そのストレスによってクラックなどの破損が生じる可能性がある。しかし、そのＳｉＣ膜９６を成膜する前に、柔軟性の高い有機薄膜９４を設けると、経時的なＳｉＣ膜９６の剥離（劣化）を防止することができる。したがって、インク流路を構成する各部材の内壁面及び各部材の接合部分（接着剤等）を、インク１１０から経時的に保護することができる。以上により、インクジェット記録ヘッド３２内の各部材の耐インク性を向上させることができ、耐インク性に対する信頼性を向上させることができる。

なお、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Ｐａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（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）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）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実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す説明図 第１実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ｆ）〜（Ｇ）を示す説明図 第１実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ｈ）〜（Ｊ）を示す説明図 第１実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ｋ）〜（Ｍ）を示す説明図 第１実施形態の天板部材を製造する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図 第１実施形態の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実施形態の圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｄ）〜（Ｅ）を示す説明図 第１実施形態の圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｆ）〜（Ｇ）を示す説明図 第１実施形態の圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｈ）〜（Ｉ）を示す説明図 第１実施形態の圧電素子基板にノズルプレートを接合した後の工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図 第１実施形態の圧電素子基板にノズルプレートを接合した後の工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図 第１実施形態の圧電素子基板にノズルプレート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 （Ａ）ＳｉＣ膜とその他の部材の純水による接触角を比較した表、（Ｂ）ＳｉＣ膜を接液した後の純水による接触角の変化量を比較した表 第１実施形態の圧電素子基板にＳｉＣ膜を成膜する前に有機薄膜を設けた場合を示す説明図 第２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２実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｆ）を示す説明図 第２実施形態の圧電素子基板を製造する工程（Ｇ）〜（Ｋ）を示す説明図 第２実施形態の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実施形態の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実施形態の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２実施形態の圧電素子基板に天板部材を接合した後の工程（Ｉ）を示す説明図 第２実施形態の流路基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｃ）を示す説明図 第２実施形態の流路基板を製造する工程（Ｄ）〜（Ｆ）を示す説明図 第２実施形態の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２実施形態の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 ＳｉＣ膜を成膜するプラズマＣＶＤ法の装置を示す説明図

符号の説明

１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
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 連通路
５２ 下部電極
５４ 上部電極
５６ ノズル
６０ 駆動ＩＣ
６２ Ａｕ膜
６４ ＰＺＴ膜
６６ Ａｕ膜
６８ ノズルフィルム
７０ 圧電素子基板
７１ 流路基板
７２ シリコン基板
７４ ノズルプレート
７６ ガラスペースト
７８ Ｇｅ膜
８０、８２ ＳｉＯｘ膜
８８ 保護用レジスト
９０ 金属配線
９２ 樹脂保護膜
９４ 有機薄膜
９６ ＳｉＣ膜
９８ Ｓｉ膜
９９ 第１支持基板
１００ 第２支持基板
１１０ インク（液体）
１１２ インク供給用貫通口
１１４ インク供給路（流路）
１１５ 圧力室
１１８ 隔壁樹脂層
１１９ 隔壁樹脂層

Claims (5)

1. 液体が流路を介して充填される圧力室と、
   前記圧力室と連通し、前記液体を液滴として吐出するノズルと、
   を有する液滴吐出ヘッドであって、
   少なくとも前記液体と接触する壁面が炭化シリコン膜でコーティングされていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記壁面と前記炭化シリコン膜の間に有機薄膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 液体が流路を介して充填される圧力室と、
   前記圧力室と連通し、前記液体を液滴として吐出するノズルと、
   を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
   少なくとも前記液体と接触する壁面に炭化シリコン膜を化学的気相成長法によってコーティングすることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
4. 液体が流路を介して充填される圧力室と、
   前記圧力室と連通し、前記液体を液滴として吐出するノズルと、
   前記圧力室の一部を構成する振動板と、
   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、
   前記振動板と前記圧電素子を備えた圧電素子基板に、前記圧力室と前記ノズルが形成された流路基板を接合する前に、前記圧電素子基板及び前記流路基板に炭化シリコン膜を化学的気相成長法によってコーティングすることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
5. 請求項１又は請求項２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。

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