JP2007329285A - アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】駆動耐久性を維持して液体噴射特性を向上したアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】基板１０の一方面に設けられた下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる複数の圧電素子３００を有すると共に、前記下電極６０が複数の前記圧電素子３００に亘って形成されており、前記下電極６０の互いに隣接する前記圧電素子３００の間の領域に、前記圧電素子３００に設けられた領域よりも厚さが薄い薄肉部６１を設けると共に、前記薄肉部６１の前記圧電素子３００との境界部分に凹部６２を設け、該凹部６２の内面及び当該凹部６２の前記圧電素子３００とは反対側の開口縁部を曲面状にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板上に変位可能に設けられた圧電素子を有するアクチュエータ装置及びアクチュエータ装置を用いた液体噴射ヘッドに関する。

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ヘッドとしては、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が知られている。

このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、下電極を複数の圧電素子の短手方向に亘って設け、下電極の互いに隣接する圧電素子の間の領域を、圧電素子の領域よりも厚さが薄くなるように除去した下電極除去部を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、圧電素子の幅方向両側に、下電極の一部を除去して薄膜とした下電極除去部を設けたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１及び２の下電極除去部を設けた構成では、振動板の変位特性を向上して圧電素子の変位特性を向上し、インク吐出特性を向上することができるものの、下電極除去部によって画成された角部等に応力集中が発生し、駆動耐久性が低下してしまうという問題がある。

また、圧電素子に耐湿性を有する保護膜を設けた場合には、保護膜を成膜した際に、下電極除去部によって画成された角部によって保護膜に段差等が発生し、圧電素子の駆動によりこの段差に亀裂が生じてしまうという問題がある。

特開２０００−９４６８８号公報（第１４頁、第１６図） 特開平１１−１５１８１５号公報（第６頁、第６図）

本発明はこのような事情に鑑み、駆動耐久性を維持して液体噴射特性を向上したアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド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、基板の一方面に設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる複数の圧電素子を有すると共に、前記下電極が複数の前記圧電素子に亘って形成されており、前記下電極の互いに隣接する前記圧電素子の間の領域が前記圧電素子に設けられた領域よりも厚さが薄い薄肉部となっていると共に、前記薄肉部の前記圧電素子との境界部分には、凹部が設けられており、且つ該凹部の内面及び当該凹部の前記圧電素子とは反対側の開口縁部が曲面状に設けられてい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、下電極に薄肉部及び凹部を設けることによって、下電極の剛性を維持して駆動耐久性を維持しつつ、変位特性を向上することができる。また、凹部の内面及び開口縁部を曲面状に形成することで、凹部の剛性を向上して、さらに確実に駆動耐久性を向上することができる。

本発明の第２の態様は、前記薄肉部及び前記凹部が前記圧電素子の長手方向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、下電極の駆動耐久性を維持しつつ、圧電素子の変位特性を向上することができる。

本発明の第３の態様は、前記圧電素子の少なくとも前記圧電体層の側面及び前記凹部を覆う絶縁体からなる保護膜が設けられていることを特徴とする第１又は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、大気中の水分等に起因する圧電素子の破壊を防止することができる。また、凹部の内面及び開口縁部を曲面状に設けることで、保護膜の付きまわりを向上して、さらに確実に圧電素子の破壊を防止することができる。

本発明の第４の態様は、前記保護膜が、複数の圧電素子に亘って設けられていることを特徴とする第３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、大気中の水分等に起因する圧電素子の破壊を防止することができる。

本発明の第５の態様は、前記上電極が各圧電素子毎に独立して設けられていると共に、当該上電極の前記圧電素子の短手方向の端部が当該圧電素子の実質的な駆動部となる圧電体能動部の短手方向の端部を規定しており、且つ前記下電極の前記圧電素子の長手方向の端部が、前記圧電体能動部の長手方向の端部を規定してい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、上電極及び下電極によって、圧電体能動部の長手方向及び短手方向の端部を規定することができ、圧電素子の高密度化を実現できる。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様のアクチュエータ装置を液体を噴射させるための液体吐出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６の態様では、駆動耐久性を向上して信頼性を向上すると共に、液体噴射特性を向上した液体噴射ヘッドを実現できる。

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に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、流路形成基板の平面図及び圧力発生室の長手方向の断面図であり、図３は、図２（ｂ）のＡ−Ａ′断面図及び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、本実施形態では結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって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。

流路形成基板１０には、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により区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板３０のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通の液体室となるリザーバ１００の一部を構成する。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。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。

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とは反対側の端部近傍に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によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。

一方、このような流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、上述したように、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、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、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、図２及び図３に示すように、本実施形態では、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向の端部（圧電素子３００の長手方向の端部）を圧力発生室１２に相対向する領域内に設けることで、圧電素子３００の実質的な駆動部となる圧電体能動部３２０の長手方向の端部（長さ）を規定している。また、上電極膜８０の圧力発生室１２の短手方向の端部（圧電素子３００の短手方向の端部）を圧力発生室１２に相対向する領域内に設けることで、圧電体能動部３２０の短手方向の端部（幅）を規定している。すなわち、圧電体能動部３２０は、パターニングされた下電極膜６０及び上電極膜８０によって、圧力発生室１２に相対向する領域にのみ設けられていることになる。さらに、本実施形態では、圧電体層７０及び上電極膜８０が、図３に示すように、上電極膜８０側の幅が狭くなるようにパターニングされ、その側面は傾斜面となっている。

また、ここでは、圧電素子３００を所定の基板上に設け、当該圧電素子３００を駆動させた装置をアクチュエータ装置と称する。なお、本実施形態では、下電極膜６０を複数の圧電素子３００の並設方向に亘って設け、下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を、圧力発生室１２に相対向する位置となるように設けた。また、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。

また、図３に示すように、下電極膜６０の互いに隣接する圧電素子３００の間の領域は、圧電素子３００となる領域よりも厚さの薄い薄肉部６１となっている。また、薄肉部６１の圧電素子３００との境界部分には、凹部６２が設けられている。下電極膜６０の凹部６２が設けられた領域は、薄肉部６１の厚さよりも薄く形成されている。すなわち、圧電素子３００の領域に設けられた下電極膜６０の厚さａと、下電極膜６０の薄肉部６１が設けられた領域の厚さｂと、下電極膜６０の凹部６２が設けられた領域の厚さｃとは、ａ＞ｂ＞ｃを満たす関係となっている。本実施形態では、下電極膜６０の圧電素子３００となる領域の厚さａを２００ｎｍとし、下電極膜６０の薄肉部６１が設けられた領域の厚さｂを約１８０ｎｍとした。また、下電極膜６０の凹部６２が設けられた領域の厚さｃは２０ｎｍ以上とするのが好ましい。これは、例えば、下電極膜６０の凹部６２が設けられた領域の厚さｃを２０ｎｍより小さくすると、圧電素子３００に設けられた下電極膜６０と、互いに隣接する圧電素子３００の間の下電極膜６０（薄肉部６１）との導電性が低下し、下電極膜６０の面積が減少してしまい、多数の圧電素子３００を同時に駆動した際に、電圧降下が発生し、安定したインク吐出特性を得ることができないからである。すなわち、下電極膜６０の凹部６２が設けられた領域の厚さｃは２０ｎｍ以上とすることで、下電極膜６０の断面積を大きくして、下電極膜６０の抵抗値を低下させることができ、多数の圧電素子３００を同時に駆動した際に、電圧降下の発生を防止して、常に安定したインク吐出特性を得ることができる。

また、凹部６２は、その内面及び圧電素子３００とは反対側の開口縁部が曲面状に設けられている。すなわち、凹部６２の内面及び圧電素子３００とは反対側の開口縁部の圧電素子３００の並設方向の断面形状がＲ形状となるように設けられている。なお、凹部６２の内面の曲率半径は、５０ｎｍ以上とするのが好ましく、凹部６２の圧電素子３００とは反対側の開口縁部の曲率半径は、５０ｎｍ以上とするのが好ましい。

このように、下電極膜６０の互いに隣接する圧電素子３００の間の領域に、圧電素子３００の領域よりも厚さが薄い薄肉部６１を設け、薄肉部６１と圧電素子３００との境界部分に凹部６２を設けることで、凹部６２によって圧電素子３００の両側の下電極膜６０の厚さｃを薄くすることができ、下電極膜６０で構成される振動板の変位特性を向上することができる。これにより、圧電素子３００の変位特性を向上して、インク吐出特性を向上することができる。

また、下電極膜６０の互いに隣接する圧電素子３００の間の領域に凹部６２が形成された下電極膜６０の厚さｃよりも厚い薄肉部６１を設けることで、振動板の剛性を維持して駆動耐久性を維持して信頼性を向上すると共に、インク吐出特性を向上することができる。すなわち、圧電素子３００の間の下電極膜６０の厚さを凹部６２が設けられた領域と同じ厚さで設けると、振動板の剛性が低下して、圧電素子３００の駆動を繰り返すことによって振動板が破壊されてしまうからである。

さらに、本実施形態では、凹部６２の内面及び凹部６２の圧電素子３００とは反対側の開口縁部を曲面状に設けるようにしたため、下電極膜６０の凹部６２が設けられた領域の剛性を向上して、下電極膜６０が破壊されるのを防止して、駆動耐久性を向上することができる。また、凹部６２の内面を曲面状とすることで、凹部６２が設けられた領域の振動板の剛性を向上することができ、さらに確実に駆動耐久性を向上することができる。

また、圧電素子３００の少なくも圧電体層７０の側面及び凹部６２は、耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜２００によって覆われている。本実施形態では、保護膜２００を圧電体層７０の側面と上電極膜８０の側面及び上面の周縁部を覆い、且つ複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにした。すなわち、上電極膜８０の上面の略中心領域である主要部は、保護膜２００が設けられておらず、上電極膜８０の上面の主要部を開口する開口部２０１が設けられている。

開口部２０１は、保護膜２００を厚さ方向に貫通して圧電素子３００の長手方向に沿って矩形状に開口するものであり、例えば、流路形成基板１０上の全面に亘って保護膜２００を形成した後、選択的にパターニングすることで形成することができる。

このように圧電素子３００を保護膜２００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、このような保護膜２００の材料としては、耐湿性を有する材料であればよいが、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、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ましく、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。保護膜２００の材料として酸化アルミニウムを用いた場合、保護膜２００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、保護膜２００としてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いた。

また、保護膜２００に開口部２０１を設けることにより、圧電素子３００（圧電体能動部３２０）の変位を阻害することなく、インク吐出特性を良好に保持することができる。

さらに、本実施形態では、凹部６２の内面及び圧電素子３００とは反対側の開口縁部を曲面状に形成したため、保護膜２００の凹部６２上及び薄肉部６１上への付きまわりを向上して、保護膜２００によって圧電素子３００を確実に保護して、圧電素子３００が破壊されるのを確実に防止することができる。すなわち、凹部６２の内面及び開口縁部等に角部が存在すると、保護膜２００の付きまわりが悪く、保護膜２００が段差状に形成されてしまう。このように保護膜２００の段差が形成されると、圧電素子３００を駆動した際にこの段差にクラックが生じてしまい、クラックによって圧電素子３００が水分により破壊されてしまう。

この保護膜２００上には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている。リード電極９０は、保護膜２００に設けられた連通孔２０２を介して一端部が上電極膜８０に接続されると共に、他端部が流路形成基板１０のインク供給路１４側まで延設され、延設された先端部は、後述する圧電素子３００を駆動する駆動回路１２０と接続配線１２１を介して接続されている。

さらに、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、連通部１３に対向する領域にリザーバ部３１が設けられた保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバ部３１は、上述したように、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の共通の液体室となるリザーバ１００を構成している。

また、保護基板３０には、圧電素子３００に対向する領域に、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。なお、圧電素子保持部３２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。

さらに、保護基板３０の圧電素子保持部３２とリザーバ部３１との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に下電極膜６０の一部及びリード電極９０の先端部が露出されている。

また、保護基板３０上には、圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が実装されている。この駆動回路１２０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１２０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１２１を介して電気的に接続されている。

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と同一材料の面方位（１１０）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。

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１２０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、絶縁体膜５５、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４〜図８を参照して説明する。なお、図４〜図８は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の並設方向の断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板からなるシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜１５０を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、優先面方位が（１１０）面の厚さが約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。

次に、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜１５０）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜１５０）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜５５を形成する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、例えば、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。なお、下電極膜６０は、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを積層したものに限定されず、これらを合金化させたものを用いるようにしてもよい。また、下電極膜６０として、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）の何れか一方の単層として用いるようにしてもよく、さらに、これらの材料以外の金属又は金属酸化物等を用いるようにしてもよい。

次に、図５（ａ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。圧電体層７０及び上電極膜８０のパターニングは、上電極膜８０上にフォトリソグラフィ法により所定形状に形成したレジスト１６０を介してドライエッチングすることにより、一括して行うことができる。

また、圧電体層７０及び上電極膜８０をドライエッチングすることによりパターニングする際に、同時に下電極膜６０に至るまでドライエッチングすることで、下電極膜６０の互いに隣接する圧電素子３００の間に下電極膜６０の圧電素子３００よりも厚さの薄い薄肉部６１を設けると共に、薄肉部６１の圧電素子３００との境界部分に凹部６２を形成する。また、このとき、凹部６２の内面及び凹部６２の圧電素子３００とは反対側の開口縁部が曲面状となるように形成する。

このような薄肉部６１及び凹部６２は、ドライエッチングする際の電圧、温度等を適宜変更することで積極的に形成することができる。また、下電極膜６０の互いに隣接する圧電素子３００の間の領域をドライエッチングすることで、下電極膜６０の表面粗さを均一化して、後述する工程で、下電極膜６０上に保護膜２００を形成した際に、保護膜２００の付きまわりを向上することができる。

なお、本実施形態では、圧電体層７０及び上電極膜８０をドライエッチングする際に、同時に薄肉部６１及び凹部６２を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、レジスト１６０を形成した際に、凹部６２が形成される領域以外の領域にもレジストを薄く残しておくことで、レジスト１６０を介してドライエッチングした際に、薄肉部６１及び凹部６２を容易に形成することができる。

また、圧電素子３００を構成する圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その組成は、圧電素子３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよい。また、圧電体層７０の形成方法は、特に限定されないが、例えば、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を形成した。なお、圧電体層７０の形成方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ法やスパッタリング法などの薄膜形成方法を利用して圧電体層７０を形成するようにしてもよい。

実際には、圧電体層７０は、上述したゾル−ゲル法により厚さの薄い圧電体膜を形成する工程を複数回繰り返し行って、複数層の圧電体膜からなる圧電体層７０を形成する。また、下電極膜６０は、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０上に亘って下電極膜６０を形成した後、下電極膜６０上に１層目の圧電体膜を成膜し、下電極膜６０と１層目の圧電体膜とを同時にパターニングしている。これにより、圧電体膜を焼成して結晶化する際の下地を、全面に亘って設けられた下電極膜６０で構成することができ、圧電体膜の結晶性を向上することができる。

次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト１６０を除去した後、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って保護膜２００を形成した後、保護膜２００を所定形状にパターニングすることにより、開口部２０１及び連通孔２０２を形成する。

次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０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。

次に、図６（ｂ）に示すように、保護基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５を介して接着する。ここで、この保護基板用ウェハ１３０には、リザーバ部３１及び圧電素子保持部３２が予め形成されている。なお、この保護基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、保護基板用ウェハ１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。

次いで、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、研磨及びウェットエッチングによって、流路形成基板用ウェハ１１０を、約７０μｍの厚さとなるように加工した。

次に、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜１５１を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク膜１５１を介して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、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４を形成する。

その後は、流路形成基板用ウェハ１１０の圧力発生室１２が開口する面側のマスク膜１５１を除去し、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハ１１０の保護基板用ウェハ１３０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、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、これら流路形成基板用ウェハ１１０等を、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等に分割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１について説明したが、本発明の基本的構成は、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、保護膜２００を複数の圧電素子３００（圧電体能動部３２０）に亘って連続して設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、保護膜２００を各圧電素子３００毎に設けるようにしてもよい。

また、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の製造方法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（電界放出ディスプレー）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。なお、本発明は、液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド等）に搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置に適用できることは言うまでもない。

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 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断面図及び要部拡大断面図である。 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。

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、 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、 ６１ 薄肉部、 ６２ 凹部、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 １１０ 流路形成基板用ウェハ、 １２０ 駆動回路、 １２１ 駆動配線、 １３０ 保護基板用ウェハ、 ３００ 圧電素子

Claims (6)

1. 基板の一方面に設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる複数の圧電素子を有すると共に、前記下電極が複数の前記圧電素子に亘って形成されており、
   前記下電極の互いに隣接する前記圧電素子の間の領域が前記圧電素子に設けられた領域よりも厚さが薄い薄肉部となっていると共に、前記薄肉部の前記圧電素子との境界部分には、凹部が設けられており、且つ該凹部の内面及び当該凹部の前記圧電素子とは反対側の開口縁部が曲面状に設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 前記薄肉部及び前記凹部が前記圧電素子の長手方向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. 前記圧電素子の少なくとも前記圧電体層の側面及び前記凹部を覆う絶縁体からなる保護膜が設けられている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. 前記保護膜が、複数の圧電素子に亘って設けられていることを特徴とする請求項３記載のアクチュエータ装置。
5. 前記上電極が各圧電素子毎に独立して設けられていると共に、当該上電極の前記圧電素子の短手方向の端部が当該圧電素子の実質的な駆動部となる圧電体能動部の短手方向の端部を規定しており、且つ前記下電極の前記圧電素子の長手方向の端部が、前記圧電体能動部の長手方向の端部を規定してい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. 請求項１〜５の何れかに記載のアクチュエータ装置を液体を噴射させるための液体吐出手段として具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
   

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