JP2009218567A - アクチュエータ装置の製造方法、液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】下電極をオーバーエッチングしたエッチング量を取得することができると共に、圧電素子の特性が均一化されたアクチュエータ装置の製造方法、液体噴射ヘッドの製造方法、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の一方面に下電極６０、圧電体層及び上電極８０を積層形成し、当該上電極８０及び圧電体層を同時にエッチングすることにより圧電素子３００を形成するアクチュエータ装置の製造方法であって、前記基板１０上に前記圧電素子３００の電極とは電気的に不連続で且つ前記下電極６０と同一層を有し、且つ前記上電極８０及び前記圧電体層が前記エッチングにより除去された前記下電極を有するテストパターン４００を形成する工程と、当該テストパターン４００の下電極電気抵抗値を測定することで前記圧電素子３００を形成した際の前記下電極６０のエッチング量を取得する工程とを有する。
【選択図】 図２
【解決手段】基板１０の一方面に下電極６０、圧電体層及び上電極８０を積層形成し、当該上電極８０及び圧電体層を同時にエッチングすることにより圧電素子３００を形成するアクチュエータ装置の製造方法であって、前記基板１０上に前記圧電素子３００の電極とは電気的に不連続で且つ前記下電極６０と同一層を有し、且つ前記上電極８０及び前記圧電体層が前記エッチングにより除去された前記下電極を有するテストパターン４００を形成する工程と、当該テストパターン４００の下電極電気抵抗値を測定することで前記圧電素子３００を形成した際の前記下電極６０のエッチング量を取得する工程とを有する。
【選択図】 図２
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の製造方法及びノズル開口から液体を噴射する液体噴射手段として、アクチュエータ装置を具備する液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
アクチュエータ装置に用いられる圧電素子としては、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した誘電材料からなる圧電体層を、下電極と上電極との２つの電極で挟んで構成されたものがある。このようなアクチュエータ装置は、一般的に、撓み振動モードのアクチュエータ装置と呼ばれ、例えば、液体噴射ヘッド等に搭載されて使用されている。なお、液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、インク滴を吐出する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等がある。また、インクジェット式記録ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置としては、例えば、振動板の表面全体に亘って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料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て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（例えば、特許文献１参照）。
このようなインクジェット式記録ヘッドの圧電素子は、流路形成基板上に下電極、圧電体層及び上電極を形成後、上電極及び圧電体層を同時にエッチングすることによりパターニングして形成される。
特開２００３-１２７３６６号公報（第４〜７頁、第１〜４図）
しかしながら、上電極及び圧電体層を同時にエッチングした際に、下電極の表面も同時にオーバーエッチングされると共に、下電極は振動板の一部を構成しているため、下電極のオーバーエッチング量がばらつくことによってインク吐出量にばらつきが生じてしまうという問題がある。すなわち、下電極のオーバーエッチング量が多いと、下電極（振動板）が薄くなり、変位量が増してインク吐出量が増加する。また、下電極のオーバーエッチング量が少ないと、下電極の厚さが厚くなり、変位量が少なくなってインク吐出量が減少する。そして、このような下電極のオーバーエッチング量は、温度や湿度といった環境変動やエッチング装置の出力変動などに起因して容易に変化するため、安定した製品を製造するためには、把握しておく必要がある。
また、複数のインクジェット式記録ヘッドの間で、下電極をオーバーエッチングしたエッチング量にばらつきが生じると、複数のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせてヘッドユニットを形成した際にヘッドユニットのインク吐出特性にばらつきが生じてしまうという問題がある。
さらに、下電極をオーバーエッチングしたエッチング量の測定は、圧電素子を切断して測定するしかなく、コストが増大してしまうという問題がある。
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
本発明はこのような事情に鑑み、下電極をオーバーエッチングしたエッチング量を取得することができると共に、圧電素子の特性が均一化されたアクチュエータ装置の製造方法、液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の態様は、基板の一方面に下電極、圧電体層及び上電極を積層形成し、当該上電極及び圧電体層を同時にエッチングすることにより圧電素子を形成するアクチュエータ装置の製造方法であって、前記基板上に前記圧電素子の電極とは電気的に不連続で且つ前記下電極と同一層を有し、且つ前記上電極及び前記圧電体層が前記エッチングにより除去された前記下電極を有するテストパターンを形成する工程と、当該テストパターンの下電極電気抵抗値を測定することで前記圧電素子を形成した際の前記下電極のエッチング量を取得する工程とを有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。
かかる態様では、テストパターンの下電極の電気抵抗値を測定することで、上電極及び圧電体層がエッチングにより除去された際に、圧電素子の下電極のオーバーエッチングされたエッチング量を取得することができる。これにより、圧電素子の下電極のエッチング量に起因する圧電素子の変位特性を把握して、圧電素子の変位特性に基づいてアクチュエータ装置のランク分けを行うことができる。したがって、圧電素子の変位特性が均一化された複数のアクチュエータ装置を得ることができる。
かかる態様では、テストパターンの下電極の電気抵抗値を測定することで、上電極及び圧電体層がエッチングにより除去された際に、圧電素子の下電極のオーバーエッチングされたエッチング量を取得することができる。これにより、圧電素子の下電極のエッチング量に起因する圧電素子の変位特性を把握して、圧電素子の変位特性に基づいてアクチュエータ装置のランク分けを行うことができる。したがって、圧電素子の変位特性が均一化された複数のアクチュエータ装置を得ることができる。
ここで、前記テストパターンとして、前記下電極を十字形状に形成し、当該下電極の互いに隣接する一対の端子部に電流を流すと共に、他の端子間の電位差を測定することで電気抵抗値を測定することが好ましい。これによれば、テストパターンの十字形状が交差する領域の電気抵抗値のみを測定することができるため、その他の領域の影響による電気抵抗値の測定誤差を低減して高精度な測定を行うことができる。
また、前記基板上に複数の前記圧電素子を並設すると共に、前記圧電素子の並設方向両端部側にそれぞれ前記テストパターンを形成することが好ましい。これによれば、圧電素子の並設方向における下電極のオーバーエッチングされたエッチング量の傾きを把握することができ、圧電素子の並設方向における変位特性の傾きを把握できる。
また、前記下電極のエッチング量を測定する工程では、当該テストパターンが、前記圧電素子の電極とは電気的に不連続で且つ前記下電極と同一層を有すると共に前記圧電体層及び前記上電極が形成された第１の状態で、前記下電極の電気抵抗値を測定し、前記テストパターンが、前記上電極及び前記圧電体層が前記圧電素子と共にエッチングされた第２の状態で、前記下電極の電気抵抗値を測定し、前記第１の状態の電気抵抗値と前記第２の状態の電気抵抗値とに基づいて前記下電極のエッチング量を取得することが好ましい。これによれば、第１の状態のテストパターンの下電極の電気抵抗値と、第２の状態のテストパターンの下電極の電気抵抗値とを測定し、両者を比較することで、圧電素子の下電極のオーバーエッチングされたエッチング量を高精度に把握することができる。
また、前記第１の状態の前記テストパターンと、前記第２の状態の前記テストパターンとを、前記圧電素子とを共に同時に形成することが好ましい。これによれば、圧電体層及び上電極を形成する前にテストパターンにプローブを接触させることで、下電極に傷が付き、その後の工程で圧電体層及び上電極を形成した際に圧電体層及び上電極が剥離して異物が生じてしまうのを確実に防止することができる。
また、前記下電極の前記エッチング量を取得する工程によって取得した当該エッチング量をフィードバックして前記上電極及び前記圧電体層のエッチング量を制御することが好ましい。これによれば、取得したエッチング量をフィードバックして上電極及び圧電体層をエッチングするエッチング量を制御することで、下電極のオーバーエッチングされるエッチング量を均一化して、変位特性の均一化された圧電素子を有するアクチュエータ装置を形成することができる。
さらに本発明の他の態様は、上記態様のアクチュエータ装置の製造方法によって、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられる流路形成基板の一方面側に、前記アクチュエータ装置を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、液体噴射ヘッドの液体噴射特性を均一化することができるため、複数の液体噴射ヘッドを組み合わせてヘッドユニットを形成した際に、液体噴射特性を均一化して、高精度及び高品質な印刷を行わせることができる。
かかる態様では、液体噴射ヘッドの液体噴射特性を均一化することができるため、複数の液体噴射ヘッドを組み合わせてヘッドユニットを形成した際に、液体噴射特性を均一化して、高精度及び高品質な印刷を行わせることができる。
また、本発明の他の態様は、上記態様に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる態様では、液体噴射特性を均一化して、高精度及び高品質な印刷を行うことができる液体噴射ヘッドを実現できる。
さらに本発明の他の態様は、上記態様に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にある。かかる態様では、液体噴射特性を均一化して、高精度及び高品質な印刷を行うことができる液体噴射装置を実現できる。
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概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、流路形成基板の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′断面図である。
（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概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、流路形成基板の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′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、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅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、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する。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又はステンレス鋼などからなる。
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、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、下電極膜６０と圧電体層７０と上電極膜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を圧電素子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。
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アクチュエータ装置と称する。なお、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、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜を用いるのが好ましく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
さらに、流路形成基板１０上には、圧電素子３００をエッチングにより形成する際に下電極膜６０のオーバーエッチング量を測定するためのテストパターン４００が設けられている。テストパターン４００については詳しくは後述する。
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、絶縁体膜５５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３５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、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバ部３１のみをリザーバとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
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。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。
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１２０が固定されている。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。
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、比較的硬質の材料で形成されている。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と接続したインク導入口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。
ここで、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１２を参照して説明する。なお、図４、図５、図１０〜図１２は、圧力発生室の短手方向の断面図であり、図６は流路形成基板用ウェハの平面図であり、図７は図６の要部を拡大した平面図であり、図８は図７のＢ−Ｂ′断面図及びＣ−Ｃ′断面図であり、図９は流路形成基板用ウェハの要部を拡大した平面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。
次いで、図４（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜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。
なお、下電極膜６０は、流路形成基板用ウェハ１１０の圧力発生室１２となる領域に亘って形成されると共に、圧力発生室１２の長手方向における端部側が除去されている。また、下電極膜６０をパターニングした際に、後の工程で、上電極膜８０及び圧電体層７０をエッチングして圧電素子３００を形成する際に、下電極膜６０のオーバーエッチング量を測定するテストパターン４００となる領域に下電極膜６０を形成する。このテストパターン４００は、圧電素子３００の共通電極となる下電極膜６０とは電気的に不連続となるように設ければよく、本実施形態では、テストパターン４００を流路形成基板用ウェハ１１０の各流路形成基板１０となる領域に、圧電素子３００の並設方向の両端部側に設けるようにした。
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。なお、圧電体層７０の形成方法は、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・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、特に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。
ちなみに、下電極膜６０として、異なる複数の材料層をスパッタリング法等により積層形成した場合には、圧電体層７０を熱処理する際に下電極膜６０も同時に加熱されて、下電極膜６０を構成する複数の材料層は、一部酸化することや、合金化するなど複雑な層となる。
次に、図５（ｂ）に示すように、上電極膜８０及び圧電体層７０を同時にエッチングすることにより各圧力発生室１２に対応する領域に圧電素子３００を形成する。ここで、上電極膜８０及び圧電体層７０のエッチングは、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。
また、本実施形態では、図５に示すように、圧電素子３００をエッチングによりパターニングする際に、同時に圧電体層７０及び上電極膜８０をエッチングすることによりテストパターン４００を形成した。また、テストパターン４００は、各流路形成基板１０となる領域の圧電素子３００の並設方向両端部側にそれぞれ設けるようにした。
このようなテストパターン４００として、本実施形態では、図７に示すように、第１のテストパターン４０１と、第２のテストパターン４０２とを形成した。このような第１のテストパターン４０１及び第２のテストパターン４０２は、本実施形態では、平面視した際に十字形状となるように形成している。すなわち、テストパターン４００を構成する第１のテストパターン４０１及び第２のテストパターン４０２は、ファンデルポール（Van der Pol）構造となるようにした。
具体的には、第１のテストパターン４０１は、図８（ａ）に示すように、下電極膜６０と同一層からなり且つ圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０とは電気的に不連続な下電極膜６０と、圧電素子３００の圧電体層７０と同一層からなり且つ圧電素子３００とは不連続な圧電体層７０と、圧電素子３００の上電極膜８０と同一層からなり且つ圧電素子３００の上電極膜８０とは電気的に不連続な上電極膜８０とで構成されている。すなわち、第１のテストパターン４０１は、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０と電気的に不連続で且つ下電極膜６０と同一層を有すると共に、圧電体層７０及び上電極膜８０が形成された第１の状態となっている。
また、第１のテストパターン４０１の下電極膜６０の端部は、圧電体層７０及び上電極膜８０により覆われておらず、露出した端子部となっている。
また、第２のテストパターン４０２は、図８（ｂ）に示すように、下電極膜６０と同一層からなり且つ圧電素子３００の下電極膜６０とは電気的に不連続な、平面視した際に十字形状となる下電極膜６０のみで構成されている。すなわち、第２のテストパターン４０２上に設けられた圧電体層７０及び上電極膜８０は、圧電素子３００をエッチングした際に同時にエッチングにより除去されている。このように、第２のテストパターン４０２は、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０と電気的に不連続で且つ同一層を有すると共に、下電極膜６０上の上電極膜８０及び圧電体層７０が圧電素子３００のパターニングで除去された第２の状態となっている。
そして、このような上電極膜８０及び圧電体層７０のエッチングでは、隣り合う圧電素子３００の間の下電極膜６０と、テストパターン４０１の下電極膜６０の表面が露出するまで行う。これにより、隣り合う圧電素子３００の間の下電極膜６０及び第２のテストパターン４０２の下電極膜６０は、それぞれ厚さ方向の一部がオーバーエッチングされる。この第２のテストパターン４０２の下電極膜６０がオーバーエッチングされるエッチング量は、隣り合う圧電素子３００の間の下電極膜６０がオーバーエッチングされるエッチング量と同じになる。
すなわち、第２の状態である第２のテストパターン４０２の下電極膜６０がオーバーエッチングされたエッチング量は、隣り合う圧電素子３００の間の下電極膜６０がオーバーエッチングされたエッチング量と同じになる。すなわち、第２のテストパターン４０２の下電極膜６０の十字形状が交差する領域Ｓ２は、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０がオーバーエッチングされたエッチング量と同じエッチング量となる。
これに対して、第１の状態である第１のテストパターン４０１の下電極膜６０の十字形状が交差する領域Ｓ１の上には、圧電体層７０及び上電極膜８０が形成されているため、この領域Ｓ１はオーバーエッチングされていない。なお、第１のテストパターン４０１の下電極膜６０の端部は、上電極膜８０及び圧電体層７０が除去されて露出されているため、第１のテストパターン４０１の下電極膜６０の端部もオーバーエッチングされているが、詳しくは後述する工程で、第１のテストパターン４０１の下電極膜６０の電気抵抗値を測定する際には特に影響がない。
また、本実施形態では、上述のように隣り合う圧電素子３００の間には、圧電体層７０及び上電極膜８０が形成されておらず、下電極膜６０が表面に露出されている。これは、本実施形態では、下電極膜６０を複数の圧電素子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ため、隣り合う圧電素子３００の間の上電極膜８０を除去して当該上電極膜８０を個別電極とすると共に、隣り合う圧電素子３００の間の圧電体層７０を除去して圧電素子３００の振動板として余分な領域に圧電体層７０を形成することなく、振動板の変位特性を向上するためである。
このように圧電素子３００及びテストパターン４００を形成した後は、テストパターン４００の各下電極膜６０の電気抵抗値を測定する。詳しくは、図９に示すように、第１の状態である第１のテストパターン４０１の下電極膜６０の隣接する２つの端部に電流を流し、下電極膜６０の他の２つの端部間の電位差を測定することで、下電極膜６０の電気抵抗値を測定する。すなわち、測定した電流（Ｉ）及び電圧（Ｖ：電位差）から計算式Ｒｓ＝π／（ｌｎ２）×（Ｖ／Ｉ）により、シート抵抗Ｒｓを算出する。電気抵抗値は、ここではシート抵抗のことである。
また、第２の状態である第２のテストパターン４０２の下電極膜６０についても第１のテストパターン４０１と同様に電気抵抗値を測定する。
このようなテストパターン４００の各下電極膜６０の電気抵抗値の測定は、例えば、テストパターン４００の各下電極膜６０の露出された端部に直接プローブを接触させることで行うことができる。
また、このような電気抵抗値の測定は、一般的に四端子法（四深針法）と呼ばれるものであり、圧電素子３００に用いられる薄膜の下電極膜６０の電気抵抗値を測定するのに有用なものである。本実施形態のように十字形状（ファンデルポール構造）を有するテストパターン４００の下電極膜６０の４つの端部を四端子法（四深針法）によって測定することで、テストパターン４００の下電極膜６０の十字形状が交差する領域Ｓ１及びＳ２の電気抵抗値を測定することができる。
これにより、第１の状態である第１のテストパターン４０１の下電極膜６０の十字形状が交差するオーバーエッチングされていない領域Ｓ１と、第２の状態である第２のテストパターン４０２の下電極膜６０の十字形状が交差するオーバーエッチングされた領域Ｓ２との電気抵抗値とを測定して、第２の状態である第２のテストパターン４０２の下電極膜６０のオーバーエッチングされたエッチング量を取得することができる。すなわち、下電極膜６０の電気抵抗値は、その断面積に反比例するため、第１のテストパターン４０１の下電極膜６０の厚さに比べて、第２のテストパターン４０２の下電極膜６０の厚さが薄く、第１のテストパターン４０１の電気抵抗値に比べて、第２のテストパターン４０２の電気抵抗値は大きな値となる。そして、第１のテストパターン４０１の電気抵抗値と第２のテストパターン４０２の電気抵抗値との差が大きければ、第２のテストパターン４０２がオーバーエッチングされたエッチング量が大きい（下電極膜６０の厚さが薄い）ことが分かり、電気抵抗値の差が小さければ第２のテストパターン４０２の下電極膜６０がオーバーエッチングされたエッチング量が小さい（下電極膜６０の厚さが厚い）ことが分かる。
また、テストパターン４００を平面視した際に十字形状、すなわち、ファンデルポール構造）とし、このテストパターン４００の各下電極膜６０の電気抵抗値を四端子法により測定することで、十字形状の交差する領域Ｓ１及びＳ２のみの電気抵抗値を測定することができるため、第１のテストパターン４０１のように、下電極膜６０の端部が露出のためにオーバーエッチングされていてもその影響はない。
このように、第２のテストパターン４０２の下電極膜６０がオーバーエッチングされたエッチング量を取得することで、並設された圧電素子３００に亘って設けられた振動板の一部を構成する下電極膜６０の厚さを把握することができる。
ちなみに、隣り合う圧電素子３００の間の下電極膜６０がオーバーエッチングされるエッチング量によって、振動板の変位特性が変化し、インク吐出特性が変化する。例えば、下電極膜６０のオーバーエッチング量が多いと、下電極膜６０（振動板）が薄くなり、変位量が増してインク吐出量が増加する。また、下電極膜６０のオーバーエッチング量が少ないと、下電極膜６０の厚さが厚くなり、変位量が少なくなってインク吐出量が減少する。そして、このような下電極膜６０のオーバーエッチング量は、温度や湿度といった環境変動やエッチング装置の出力変動などに起因して容易に変化するため、安定した製品を製造するためには、把握しておく必要がある。
また、本発明のように圧電素子３００の下電極膜６０がエッチングされたエッチング量をテストパターン４００によって取得することで、下電極膜６０のエッチング量に基づいて圧電素子３００の変位量の評価を行って、インクジェット式記録ヘッドを圧電素子３００の変位量に基づいてランク分けすることができる。また、下電極膜６０のエッチング量を取得し、取得したエッチング量をフィードバックして上電極膜８０及び圧電体層７０をエッチングするエッチング量を制御することで、下電極膜６０のエッチング量が均一化されたインクジェット式記録ヘッドを形成することができる。すなわち、１回目に取得した流路形成基板用ウェハ１１０での下電極膜６０のエッチング量に基づいて、次の流路形成基板用ウェハ１１０での下電極膜６０のエッチング量を制御することで、複数枚の流路形成基板用ウェハ１１０から圧電素子３００の変位特性が均一化されたインクジェット式記録ヘッドを形成することができる。
したがって、インクジェット式記録ヘッドを複数組み合わせてインクジェット式記録ヘッドユニットを製造する際に、インクジェット式記録ヘッドのインク吐出特性（液体噴射特性）を均一化することができ、インクジェット式記録ヘッドユニットに高精度及び高品質な印刷を行わせることができる。
また、本実施形態のように、圧電素子３００の並設方向両端部側にテストパターン４００を設け、圧電素子３００の並設方向両端部での下電極膜６０のオーバーエッチングされたエッチング量を取得することで、圧電素子３００の並設方向における下電極膜６０のオーバーエッチングされたエッチング量の傾き（傾向）を把握することができる。すなわち、圧電素子３００の並設方向両端部での下電極膜６０のオーバーエッチング量が、それぞれ許容範囲だったとしても、圧電素子３００の並設方向における下電極膜６０のオーバーエッチングされたエッチング量の傾きが大きければ、ノズル開口２１の並設方向においてインク吐出特性にばらつきが生じてしまう。したがって、圧電素子３００の並設方向両端部での下電極膜６０のオーバーエッチング量と、圧電素子３００の並設方向における下電極膜６０のオーバーエッチングされたエッチング量の傾きとの両者を把握することで、各ノズル開口２１から吐出されるインクのインク吐出特性が所望の範囲か否かを判断することができると共に、ノズル開口２１の並設方向でのインク吐出特性のばらつきを判断することができる。
さらに、本実施形態のように、各流路形成基板１０となる領域のそれぞれにテストパターン４００を設けることによって、流路形成基板用ウェハ１１０の面内での下電極膜６０のエッチング量のばらつきを把握することができるため、次の流路形成基板用ウェハ１１０の面内での下電極膜６０のエッチング量を制御して、複数枚の流路形成基板用ウェハ１１０から圧電素子３００の変位特性が均一化された複数のインクジェット式記録ヘッドを製造することができる。したがって、複数枚の流路形成基板用ウェハ１１０の下電極膜６０のエッチング量を均一化して、圧電素子３００の変位量を均一化することができるため、複数枚の流路形成基板用ウェハ１１０から形成された複数のインクジェット式記録ヘッドを組み合わせて１つのヘッドユニットを形成することができる。これにより、歩留まりを向上してコストを低減することができる。すなわち、複数のインクジェット式記録ヘッドを製造後、圧電素子３００の変位量に基づいてランク分けする必要がない。
なお、本実施形態では、各流路形成基板１０となる領域に圧電素子３００の並設方向両側に一対のテストパターン４００を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電素子３００の並設方向で隣り合う２つの流路形成基板１０に対して間に１つのテストパターン４００を設け、このテストパターン４００を２つの流路形成基板１０の共通のテストパターン４００としてもよい。また、１枚の流路形成基板用ウェハ１１０の各流路形成基板１０となる領域の複数のテストパターン４００のエッチング量の平均を流路形成基板用ウェハ１１０全体における下電極膜６０のエッチング量としてもよい。
また、下電極膜６０のエッチング量の制御は、例えば、エッチングする時間やエッチング装置の出力等のエッチング条件を変えることで行うことができる。特に、エッチング時間を調整することで、下電極膜６０のエッチング量の制御を容易に且つ確実に行うことができる。
ちなみに、テストパターン４００を圧電素子３００の下電極膜６０とは異なる材料や異なる工程で形成することも考えられるが、テストパターン４００は、圧電素子３００を形成する際に上電極膜８０及び圧電体層７０をエッチングした際の下電極膜６０のオーバーエッチングしたエッチング量を測定するためのものであるため、下電極膜６０のエッチング量とテストパターン４００のエッチング量とに誤差が生じるため好ましくない。これに対して、本発明では、圧電素子３００の下電極膜６０と同一層を有するテストパターン４００で下電極膜６０をオーバーエッチングしたエッチング量を高精度に測定することができる。また、本実施形態のように、隣り合う圧電素子３００と同じ構成及び同じ工程でテストパターン４００を圧電素子３００と同時に形成することによって、圧電素子３００の成膜条件とテストパターン４００の成膜条件とを同じにして、下電極膜６０をオーバーエッチングしたエッチング量をさらに高精度に測定することができる。
すなわち、上述のように、下電極膜６０として、異なる複数の材料層をスパッタリング法等により積層形成した場合には、圧電体層７０を熱処理する際に下電極膜６０も同時に加熱されて、下電極膜６０を構成する複数の材料層は、一部酸化することや、合金化するなど複雑な層となる。このため、テストパターン４００としての下電極膜６０は、実際に駆動する（インクの吐出に利用される）圧電素子３００の下電極膜６０と同様の工程、すなわち、テストパターン４００の下電極膜６０に実際の圧電素子３００と同様に圧電体層７０及び上電極膜８０を形成した後、圧電体層７０及び上電極膜８０を一部除去して形成されている。したがって、実際に駆動する圧電素子３００の下電極膜６０と同等の条件（複雑な層）で形成された下電極膜６０からなるテストパターン４００を測定することができるため、駆動する圧電素子３００とは別条件で形成された測定用下電極を測定するのとは異なり、より正確な測定結果を得ることができるものである。
次に、図１０（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１０（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は、保護基板３０が複数一体的に形成されたものであり、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。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１１（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みに薄くする。
次いで、図１１（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上にマスク５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図１２に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をマスク５２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、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。
その後は、流路形成基板用ウェハ１１０表面のマスク５２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、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、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
なお、本実施形態では、テストパターン４００の各下電極膜６０の端部に直接プローブを接触させることで電気抵抗値を測定しているが、特にこれに限定されない。ここで、その他の例を図１３に示す。図１３は、流路形成基板用ウェハの要部を拡大した平面図であり、図１４は、図１３のＤ−Ｄ′断面図及びＥ−Ｅ′断面図である。
図示するように、圧電素子３００から引き出される引き出し配線であるリード電極９０を形成する際に、テストパターン４００の各下電極膜６０のそれぞれの端部から引き出されるテスト用引き出し配線９１を形成する。そして、このテスト用引き出し配線９１にプローブを接触させてテストパターン４００の各下電極膜６０の電気抵抗値の測定を行う。この場合、テストパターン４００の各下電極膜６０の電気抵抗値の測定は、リード電極９０を形成した後であれば、特に限定されず、例えば、保護基板用ウェハ１３０を流路形成基板用ウェハ１１０に接合した後や、チップ単位に分割した後などでもよい。また、テストパターン４００の下電極膜６０の電気抵抗値の測定を、テスト用引き出し配線９１を介して行ったとしても、テストパターン４００の十字形状が交差する領域Ｓ１及びＳ２の電気抵抗値のみを測定することができる。
このようにリード電極９０及びテスト用引き出し配線９１を形成した後にテストパターン４００の各下電極膜６０の電気抵抗値を測定することによって、プローブが接触することによる傷が発生して、その後の工程（特にリード電極９０を形成する工程）で、下電極膜６０の一部が剥離して異物が発生するのを防止することができる。また、リード電極９０をスパッタリングにより形成する際の逆スパッタによって、テストパターン４００の下電極膜６０がエッチングされるため、リード電極９０を形成後にテストパターン４００の電気抵抗値を測定することで、リード電極９０を形成した際の逆スパッタによるエッチング量も合わせて測定することができ、下電極膜６０の最終的な厚さを把握することができる。勿論、図７に示すように、テストパターン４００にテスト用引き出し配線９１を設けない場合であっても、リード電極９０を所定形状にパターニングして形成した後にテストパターン４００の下電極膜６０の電気抵抗値を測定すれば、リード電極９０を形成した際の逆スパッタによるエッチング量も合わせて測定することができ、下電極膜６０の最終的な厚さを把握することができる。
なお、図１２及び図１３では、テストパターン４００にテスト用引き出し配線９１を設け、テスト用引き出し配線９１を流路形成基板１０の端部まで延設するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、テストパターン４００にテスト用引き出し配線９１を設けずに、テストパターン４００の少なくとも下電極膜６０を、テスト用引き出し配線９１と同じ位置まで延設するようにしてもよい。
（実施形態２）
図１５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要部を拡大した平面図であり、図１６は図１５のＦ−Ｆ′断面図であり、図１７は図１５のＧ−Ｇ′断面図及びＨ−Ｈ′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１５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要部を拡大した平面図であり、図１６は図１５のＦ−Ｆ′断面図であり、図１７は図１５のＧ−Ｇ′断面図及びＨ−Ｈ′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１５及び図１６に示すように、圧電素子３００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、保護膜２００を選択的にイオンミリングや反応性ドライエッチングなどのドライエッチングをすることにより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（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）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（ＡｌＯｘ）、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）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（Ａｌ２Ｏ３）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）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。
なお、保護膜２００は、圧電素子３００の少なくとも圧電体層７０の表面を覆うように設ければよく、各圧電素子３００毎に保護膜を設け、複数の圧電素子３００に亘って不連続となるようにしてもよい。
また、リード電極９０は、その端部が、開口部２０１により露出された上電極膜８０に電気的に接続されている。
このような保護膜２００は、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をエッチングによりパターニングして圧電素子３００及びテストパターン４００を形成した後、流路形成基板１０の全面に亘って形成することができる。そして、上述のように、保護膜２００をドライエッチングすることで、開口部２０１を形成することができる。
また、テストパターン４００Ａは、図１５に示すように、第１のテストパターン４０１Ａ及び第２のテストパターン４０２Ａを有し、第１のテストパターン４０１Ａ及び第２のテストパターン４０２Ａは、それぞれ平面視した際に十字形状を有し且つ流路形成基板１０の圧電素子３００の並設方向端部まで延設された形状を有する。
第１のテストパターン４０１Ａは、図１７（ａ）に示すように、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０と同一層からなり且つ下電極膜６０と電気的に不連続となる下電極膜６０と、圧電素子３００の圧電体層７０と同一層からなり且つ圧電体層７０と不連続な圧電体層７０と、圧電素子３００の上電極膜８０と同一層からなり且つ上電極膜８０と電気的に不連続な上電極膜８０と、保護膜２００とで構成されている。また、第１のテストパターンの端部では、圧電体層７０、上電極膜８０及び保護膜が除去された除去部４０３が設けられており、圧電素子３００に接続されたリード電極９０と同一層からなり且つリード電極９０とは電気的に不連続なテストパターン用引き出し配線９１がこの除去部４０３を介して下電極膜６０と電気的に接続されている。なお、保護膜２００は、第１のテストパターン４０１Ａをパターニングにより形成した後に形成されるため、下電極膜６０の各端部上にも保護膜２００が設けられているが、保護膜２００に開口部２０１を形成する際に下電極膜６０の端部上の保護膜２００も同時に除去することで除去部４０３が形成されている。
また、第２のテストパターン４０２Ａは、図１７（ｂ）に示すように、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０と同一層からなり且つ下電極膜６０と電気的に不連続となる下電極膜６０と、圧電素子３００の圧電体層７０と同一層からなり且つ圧電体層７０と不連続な圧電体層７０と、圧電素子３００の上電極膜８０と同一層からなり且つ上電極膜８０と電気的に不連続な上電極膜８０と、保護膜２００とで構成されている。また、第２のテストパターン４０２の十字形状が交差する領域Ｓ２の上電極膜８０及び圧電体層７０は、圧電素子３００をエッチングした際に同時に除去されている。したがって、第２のテストパターン４０２の十字形状が交差する領域Ｓ２は、上電極膜８０及び圧電体層７０をエッチングした際にオーバーエッチングされた下電極膜６０と保護膜２００とで構成されている。また、第２のテストパターン４０２Ａの端部には、第１のテストパターン４０１Ａの端部と同様に、圧電体層７０、上電極膜８０及び保護膜が除去された除去部４０３が設けられており、圧電素子３００に接続されたリード電極９０と同一層からなり且つリード電極９０とは電気的に不連続なテストパターン用引き出し配線９１がこの除去部４０３を介して下電極膜６０と電気的に接続されている。
このような構成としても、上述した実施形態１と同様に、テストパターン４００Ａの第１のテストパターン４０１Ａと第２のテストパターン４０２Ａの電気抵抗値を測定することで、第１の状態である第１のテストパターン４０１Ａの下電極膜６０のオーバーエッチングされていない領域Ｓ１と、第２の状態である第２のテストパターン４０２Ａの下電極膜６０のオーバーエッチングされた領域Ｓ２との電気抵抗値とを測定して、第２の状態である第２のテストパターン４０２Ａの下電極膜６０のオーバーエッチングされたエッチング量を取得することができる。これにより、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０がオーバーエッチングされたエッチング量を取得することができる。
また、図示していないが、このようなテストパターン４００Ａを流路形成基板１０の圧電素子３００の並設方向両端部側にそれぞれ設けることで、上述した実施形態１と同様に、圧電素子３００の並設方向における下電極膜６０のオーバーエッチングされたエッチング量の傾き（傾向）を取得することができる。
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１及び２では、平面視した際に十字形状又は十字形状の端部を延設したテストパターン４００、４００Ａを設けるようにしたが、テストパターンの形状及び大きさは、特にこれに限定されるものではない。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１及び２では、平面視した際に十字形状又は十字形状の端部を延設したテストパターン４００、４００Ａを設けるようにしたが、テストパターンの形状及び大きさは、特にこれに限定されるものではない。
また、上述した実施形態１及び２では、ヘッド製造時に使用したテストパターン４００、４００Ａをヘッド完成時に残すようにしたが、特にこれに限定されず、テストパターン４００、４００Ａによって下電極膜６０をオーバーエッチングしたエッチング量を測定した後は、テストパターン４００、４００Ａを除去するようにしてもよい。すなわち、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０のチップとなる領域以外の不要部分にテストパターン４００、４００Ａを形成し、不要部分を除去した際に同時にテストパターン４００、４００Ａが除去されるようにしてもよい。
さらに、上述した実施形態１及び２では、流路形成基板用ウェハ１１０の各流路形成基板１０となる領域にテストパターン４００、４００Ａを形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、複数個の流路形成基板１０に対して１つのテストパターン４００、４００Ａを形成するようにしてもよく、また、流路形成基板用ウェハ１１０毎に１つのテストパターン４００、４００Ａを形成するようにしてもよい。
さらに、上述した実施形態１及び２では、第１の状態である第１のテストパターン４０１、４０１Ａと、第２の状態である第２のテストパターン４０２、４０２Ａとの２つで構成されるテストパターン４００、４００Ａを形成し、第１のテストパターン４０１、４０１Ａと第２のテストパターン４０２、４０２Ａとの電気抵抗値を同時に測定するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、１つのテストパターンを形成し、このテストパターンを上電極膜８０及び圧電体層７０と共にエッチングする前の状態を第１の状態として、第１の状態のテストパターンの下電極膜の電気抵抗値を測定し、その後、テストパターンを上電極膜８０及び圧電体層７０と共にエッチングして第２の状態として、第２の状態のテストパターンの下電極膜の電気抵抗値を測定するようにしてもよい。すなわち、１つのテストパターンを上電極膜８０及び圧電体層７０と共にエッチングする前とエッチングした後との両方で電気抵抗値を測定するようにしてもよい。
また、上述した実施形態１及び２では、テストパターン４００、４００Ａとして、第１のテストパターン４０１、４０１Ａと第２のテストパターン４０２、４０２Ａとを設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、第２のテストパターン４０２、４０２Ａのみを設けるようにしてもよい。この場合には、下電極膜６０が上電極膜８０及び圧電体層７０と共にエッチングされる前の膜厚と、第２のテストパターン４０２で電気抵抗値が測定される面積とから電気抵抗値を算出又は実際に測定し、第２のテストパターン４０２、４０２Ａの電気抵抗値とを比較することで、下電極膜６０が上電極膜８０及び圧電体層７０のエッチングによりオーバーエッチングされたエッチング量を取得することができる。もちろん、第２のテストパターン４０２、４０２Ａは、圧電素子３００の並設方向両端部側にそれぞれ設けてもよく、また、圧電素子３００の並設方向一端部側のみに設けるようにしてもよい。なお、下電極膜６０がエッチングされる前の膜厚は、例えば、下電極膜６０をスパッタリング法やＣＶＤ法等により形成する際の設計値であってもよく、また実際に測定した値であってもよい。
さらに、上述した実施形態１及び２では、流路形成基板１０としてシリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス基板、ＭｇＯ基板等においても本発明は有効である。また、振動板の最下層に二酸化シリコンからなる弾性膜５０を設けるようにしたが、振動板の構成は、特にこれに限定されるものではない。
また、上述したインクジェット式記録ヘッドＩ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１８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
図１８に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩ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に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
なお、上述した例では、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、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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や液体噴射装置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、プリンター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、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置の製造方法に限られず、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置の製造方法にも適用することができる。
Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 II インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 １５ 連通路、 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、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 １２０ 駆動回路、 １２１ 接続配線、 ２００ 保護膜、 ２０１ 開口部、 ３００ 圧電素子、 ４００、４００Ａ テストパターン、 ４０１、４０１Ａ 第１のテストパターン、 ４０２、４０２Ａ 第２のテストパターン
Claims (9)
- 基板の一方面に下電極、圧電体層及び上電極を積層形成し、当該上電極及び圧電体層を同時にエッチングすることにより圧電素子を形成するアクチュエータ装置の製造方法であって、
前記基板上に前記圧電素子の電極とは電気的に不連続で且つ前記下電極と同一層を有し、且つ前記上電極及び前記圧電体層が前記エッチングにより除去された前記下電極を有するテストパターンを形成する工程と、
当該テストパターンの下電極電気抵抗値を測定することで前記圧電素子を形成した際の前記下電極のエッチング量を取得する工程と、
を有することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。 - 前記テストパターンとして、前記下電極を十字形状に形成し、当該下電極の互いに隣接する一対の端子部に電流を流すと共に、他の端子間の電位差を測定することで電気抵抗値を測定す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の製造方法。
- 前記基板上に複数の前記圧電素子を並設すると共に、前記圧電素子の並設方向両端部側にそれぞれ前記テストパターンを形成す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の製造方法。
- 前記下電極のエッチング量を測定する工程では、当該テストパターンが、前記圧電素子の電極とは電気的に不連続で且つ前記下電極と同一層を有すると共に前記圧電体層及び前記上電極が形成された第１の状態で、前記下電極の電気抵抗値を測定し、前記テストパターンが、前記上電極及び前記圧電体層が前記圧電素子と共にエッチングされた第２の状態で、前記下電極の電気抵抗値を測定し、前記第１の状態の電気抵抗値と前記第２の状態の電気抵抗値とに基づいて前記下電極のエッチング量を取得することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアクチュエータ装置の製造方法。
- 前記第１の状態の前記テストパターンと、前記第２の状態の前記テストパターンとを、前記圧電素子と共に同時に形成することを特徴とする請求項４記載のアクチュエータ装置の製造方法。
- 前記下電極の前記エッチング量を取得する工程によって取得した当該エッチング量をフィードバックして前記上電極及び前記圧電体層のエッチング量を制御することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のアクチュエータ装置の製造方法。
- 請求項１〜６の何れか一項に記載のアクチュエータ装置の製造方法によって、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられる流路形成基板の一方面側に、前記アクチュエータ装置を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
- 請求項７記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 請求項８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。
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