JP2009220481A

JP2009220481A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置および液体噴射ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2009220481A
Application number: JP2008068957A
Authority: JP
Inventors: Akihito Tsuda; 昭仁津田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-10-01
Also published as: US20090244207A1

Abstract

【課題】短絡等の不良が低減し、振動板の変位量の低下が抑制され振動板のクラックの発生等が少ない液体噴射ヘッドの提供。
【解決手段】圧電素子３００は、下電極６０および上電極８０とに挟まれている圧電体層７１を有し、圧力発生室１２の列方向に、圧電体層よりも水分を透過しがたい成分を含有する変形抑制層７２とが交互に連続して形成され、変形抑制層は、少なくとも振動板５６を挟んだ隔壁１１に対向する領域に形成されており、圧電素子を構成する下電極および上電極、振動板または変形抑制層のうち少なくとも１つとで圧電体層が囲まれている構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置および液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特
に、インク滴を噴射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
振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりインク滴を噴射させるインク
ジェット式記録ヘッドに関する。

インクジェット式記録ヘッドとして、ノズル開口に連通する圧力発生室の列を備えた流
路形成基板と、この流路形成基板に設けられた圧電素子側に接合され、かつ圧電素子を駆
動させる駆動ＩＣが実装される接合基板とを有する構造が知られている。
圧電素子は、上電極、圧電体層、下電極から構成され、圧電体層は数μｍと薄く形成さ
れている。ここで、圧電体層の側面への水分の付着、あるいは圧電体層に水分が浸入する
と、上電極と下電極との短絡等の問題が生じる。
圧電素子に保護膜を形成し、形成された保護膜による、圧電素子の駆動による振動板の
変位量の低下を抑えるように、上電極部分の保護膜に凹部が設けられたものが知られてい
る（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２８１０３３号公報（５頁および６項、図３）

圧電素子構成する要素以外の保護膜等を圧電素子に形成すると、保護膜等による影響が
圧電素子に生じ、振動板の変位量が低下する。
なお、このような問題は、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけではな
く、インク以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列と、前記圧力発生室を仕切る隔壁と、前
記圧力発生室に対向して、振動板を介して設けられている圧電素子とを備え、前記圧電素
子は、第１電極と第２電極とに挟まれている圧電体層を有し、前記圧力発生室の列方向に
、前記圧電体層と当該圧電体層に連続して形成され、当該圧電体層よりも水分を透過しが
たい成分を含有する変形抑制層とが交互に連続して形成され、前記変形抑制層は、少なく
とも前記振動板を挟んだ前記隔壁に対向する領域に形成されており、前記圧電体層は、前
記第１電極および前記第２電極と、前記振動板または前記変形抑制層のうち少なくとも１
つとで囲まれていることを特徴とする液体噴射ヘッド。

この適用例によれば、圧電素子を構成する第１電極および第２電極、振動板または圧電
体層に連続して形成され、当該圧電体層よりも水分を透過しがたい成分を含有する変形抑
制層のうち少なくとも１つとで圧電体層が囲まれているので、圧電体層への水分の付着お
よび浸入が少なく、短絡等の不良が低減した液体噴射ヘッドが得られる。
また、圧電素子を構成する要素以外の要素が圧電素子に形成されていないので、振動板
の変位量の低下が抑制される。
さらに、少なくとも隔壁に対応する領域に圧電体層に連続して形成され、当該圧電体層
よりも水分を透過しがたい成分を含有する変形抑制層が形成されているので、隔壁および
隔壁付近では、圧電素子による振動板の振動が抑制される。したがって、隔壁および隔壁
付近の振動板の振動による振動板のクラックの発生等が少ない液体噴射ヘッドが得られる
。

［適用例２］
上記液体噴射ヘッドであって、前記変形抑制層の一部が、無機絶縁材料からなる絶縁体
層で覆われていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、変形抑制層の一部が、無機絶縁材料からなる絶縁体層で覆われている
ので、変形抑制層からの水分の浸入がより少なくなり、短絡等の不良がより少ない液体噴
射ヘッドが得られる。

［適用例３］
上記に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。

この適用例によれば、前述の効果を達成できる液体噴射装置が得られる。

［適用例４］
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列と、前記圧力発生室を仕切る隔壁と、前
記圧力発生室に対応して、振動板を介して設けられている圧電素子とを備えた液体噴射ヘ
ッドの製造方法であって、前記振動板上に、第１電極を形成する工程と、前記振動板およ
び前記第１電極上に、前記圧力発生室の列方向にわたって、圧電体層を形成する工程と、
前記振動板を挟んだ、少なくとも前記隔壁に対向する領域の前記圧電体層に変形抑制処理
を行って、変形抑制層を形成する工程と、前記圧電体層上に第２電極を形成する工程とを
含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。

この適用例によれば、圧電素子を構成する第１電極および第２電極、振動板または変形
抑制層のうち少なくとも１つとで圧電素子を構成する圧電体層を囲め、圧電体層への水分
の付着および浸入が少なく、短絡等の不良が低減した液体噴射ヘッドの製造方法が得られ
る。
また、圧電素子を構成する要素以外の要素を圧電素子に形成しないので、振動板の変位
量の低下が抑制される。
さらに、少なくとも隔壁に対応する領域に変形抑制層を形成するので、隔壁付近では、
圧電素子による振動板の振動が抑制される。したがって、隔壁に固定された振動板と、振
動する振動板間に生じる応力が低減され、振動板のクラックの発生等が少ない液体噴射ヘ
ッドの製造方法が得られる。

［適用例５］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記第２電極を形成する工程の後、無機絶縁
材料からなる絶縁体層を前記変形抑制層の表面に形成する工程を含むことを特徴とする液
体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、変形抑制層の一部を、無機絶縁材料からなる絶縁体層で覆うので、変
形抑制層からの水分の浸入がより少なくなり、短絡等の不良がより少ない液体噴射ヘッド
の製造方法が得られる。

［適用例６］
上記液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記変形抑制処理は、イオン打ち込みによっ
て行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
この適用例では、イオン打ち込みによって、すでに形成された圧電体層の組成や構造を
変化させて容易に変形抑制層が形成でき、変形抑制層を形成する領域を選択することがで
きる液体噴射ヘッドの製造方法が得られる。

以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、液体噴射装置としての本実施形態におけるインクジェット式記録装置１０００
の一例を示す概略図である。
図１に示すように、インクジェット式記録装置１０００は、記録ヘッドユニット１Ａお
よび１Ｂを備えている。
記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ
および２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａおよび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。

記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物および
カラーインク組成物を噴射する。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および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
ローラ等により給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送され
る。

記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録
ヘッド１を記録シートＳに対向する位置に備えている。
図２に、本実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッド１を示す分解部分斜視図を示
した。インクジェット式記録ヘッド１の形状は略直方体であり、図２は、インクジェット
式記録ヘッド１の長手方向（図中の白抜き矢印方向）に直交する面で切断した分解部分斜
視図である。
図３（ａ）には、インクジェット式記録ヘッド１の部分平面図を、（ｂ）には、そのＡ
−Ａ断面図を示した。

図２および図３において、インクジェット式記録ヘッド１は、流路形成基板１０とノズ
ルプレート２０と接合基板３０とコンプライアンス基板４０と駆動ＩＣ２００とを備えて
いる。
流路形成基板１０とノズルプレート２０と接合基板３０とは、流路形成基板１０をノズ
ルプレート２０と接合基板３０とで挟むように積み重ねられ、接合基板３０上には、コン
プライアンス基板４０が形成されている。また、コンプライアンス基板４０上には、駆動
ＩＣ２００が載せられている。

流路形成基板１０は、面方位（１１０）のシリコン単結晶板からなる。流路形成基板１
０には、異方性エッチングによって、複数の圧力発生室１２が隔壁１１によって仕切られ
、長手方向に列をなすように形成されている。圧力発生室１２のインクジェット式記録ヘ
ッド１の長手方向に直交する断面形状は台形状で、圧力発生室１２は、インクジェット式
記録ヘッド１の幅方向に長く形成されている。流路形成基板１０と接合基板３０とは、接
着層３５によって接着されている。

また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の幅方向の一方端にはインク供給路１３が形
成され、インク供給路１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられた連
通部１４を介して連通されている。連通部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１４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。

ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２のインク供給路１３とは反対側の端部近傍
に連通するノズル開口２１が穿設されている。
なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３０
０℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０^-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコ
ン単結晶基板または不錆鋼等からなる。
流路形成基板１０とノズルプレート２０とは、圧力発生室１２を異方性エッチングで形
成する際のマスクとして用いられた絶縁保護膜５１を介して、接着剤や熱溶着フィルム等
によって固着されている。

流路形成基板１０のノズルプレート２０が固着された面と対向する面には、振動板を構
成する弾性膜５０が形成されている。弾性膜５０は、熱酸化により形成された酸化膜から
なる。流路形成基板１０の弾性膜５０上には、酸化膜からなる絶縁体膜５５が形成されて
いる。
さらに、この絶縁体膜５５上には、白金（Ｐｔ）等の金属やルテニウム酸ストロンチウ
ム（ＳｒＲｕＯ）等の金属酸化物からなる第１電極としての下電極６０と、ペロブスカイ
ト構造の圧電体層７１と、Ａｕ、Ｉｒ等の金属からなる第２電極としての上電極８０とが
形成され、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極６０、圧
電体層７１および上電極８０を含む部分をいう。

圧電体層７１の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材
料の他に、例えば、強誘電性圧電性材料にニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマスま
た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。

一般的には、圧電素子３００のいずれか一方の電極を共通電極とし、他方の電極を各圧
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いず
れか一方の電極および圧電体層７１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。
なお、本実施形態では、下電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極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。いずれの場合においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されているこ
とになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生
じる弾性膜５０および絶縁体膜５５（２膜合わせて振動板５６という）とを合わせて圧電
アクチュエータと称する。

図４に、圧電アクチュエータ付近の拡大断面図を示した。図４（ａ）は、図３（ａ）に
おけるＡ−Ａ部分断面図、図４（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ部分断面図である。
以下、図４に基づいて、圧電アクチュエータ付近の構造を詳しく説明する。
図３および図４（ａ）において、圧電体層７１は、各圧力発生室１２に沿って短冊状に
形成されている。また、下電極６０の幅は、圧力発生室１２の幅よりも短く形成されてい
る。
圧電体層７１は、振動板５６と下電極６０と上電極８０とによって囲まれている。

図４（ｂ）において、各圧力発生室１２を仕切る隔壁１１に沿った（紙面に対し直交す
る方向）部分には、圧電体層７１に連続して変形抑制層７２が形成されている。変形抑制
層７２は、圧電体層７１と比較して薄く、少なくとも振動板５６を挟んだ隔壁１１に対向
する領域に形成されている。そして、圧電体層７１に連続して形成され、当該圧電体層７
１よりも水分を透過しがたい成分を含有する。本実施形態では、隔壁１１の幅より広く、
圧力発生室１２にかかるまで形成されている。したがって、圧電体層７１と変形抑制層７
２とが、インクジェット式記録ヘッド１の長手方向の各圧力発生室１２にわたって交互に
形成されている。
変形抑制層７２は、圧電体層７１の組成の他に酸素、ボロン、イオウ等を含んでおり、
下電極６０と上電極８０との間の印加電圧による変形抑制層７２の変形が、圧電体層７１
と比較して抑制されている。

圧電体層７１は、振動板５６、下電極６０、上電極８０および変形抑制層７２によって
囲まれている。
また、上電極８０は個別電極として形成されているので、変形抑制層７２に上電極８０
で覆われていない部分が存在する。この部分に、絶縁体層１００が隔壁１１に沿って形成
されている。絶縁体層１００の材料としては、無機絶縁材料であれば、特に限定されず、
例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_x）、酸化タンタル（ＴａＯ_x）等が挙げられるが、透
湿性の低い酸化アルミニウムが好ましい。

図２および図３において、このような各圧電素子３００を構成する上電極８０には、例
えば、金（Ａｕ）等からなる上電極用リード電極９０が接続されている。
圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００を駆動するため
の駆動ＩＣ２００が実装される接合基板３０が接合されている。
接合基板３０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
い程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部３１を有する。圧
電素子保持部３１は、圧力発生室１２の列に対応して設けられている。

なお、本実施形態では、圧電素子保持部３１は、圧力発生室１２の列に対応する領域に
一体的に設けられているが、圧電素子３００毎に独立して設けられていてもよい。
接合基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙
げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好
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
成する。

また、接合基板３０には、流路形成基板１０のインク供給路１３に対応する領域にリザ
ーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、本実施形態では、接合基板３０を
厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の列に沿って設けられており、流路形成基板１０のイ
ンク供給路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１２０を
構成している。

また、接合基板３０上には、図示しない外部配線が接続されて駆動信号が供給される配
線パターンが設けられている。そして、配線パターン上に、各圧電素子３００を駆動する
ための半導体集積回路（ＩＣ）である駆動ＩＣ２００がそれぞれ実装されている。

駆動信号は、例えば、駆動電源信号等の駆動ＩＣ２００を駆動させるための駆動系信号
のほか、シリアル信号（ＳＩ）等の各種制御系信号を含み、配線パターンは、それぞれの
信号が供給される複数の配線で構成される。

下電極６０は、圧力発生室１２の長手方向では圧力発生室１２に対向する領域内に形成
され、複数の圧力発生室１２に対応する領域に連続的に設けられている。また、下電極６
０は、圧力発生室１２の列の外側まで延設されている。

上電極８０の一端部近傍には上電極用リード電極９０が接続されている。そして、駆動
ＩＣ２００と各圧電素子３００から延設された上電極用リード電極９０とは、例えば、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２１０によってそれぞれ電気的に接
続されている。また、同様に、駆動ＩＣ２００と下電極６０とは、図示しない接続配線に
よって電気的に接続されている。

さらに、接合基板３０上には、封止膜４１および固定板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３２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１２０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１２０の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで
ある。

以下に、インクジェット式記録ヘッド１の製造方法について述べる。
図５に、インクジェット式記録ヘッド１の製造方法に含まれる圧電素子形成工程のフロ
ーチャート図を示した。インクジェット式記録ヘッド１は、ウェハ状態で複数のインクジ
ェット式記録ヘッド１を形成した後に各インクジェット式記録ヘッド１を切り離すことに
よって得られる。

圧電素子形成工程は、第１電極である下電極を形成する下電極形成工程であるステップ
１（Ｓ１）、圧電体層形成工程であるステップ２（Ｓ２）、圧電体層エッチング工程であ
るステップ３（Ｓ３）、変形抑制層形成工程であるステップ４（Ｓ４）、第２電極である
上電極を形成する上電極形成工程であるステップ５（Ｓ５）、絶縁体層形成工程であるス
テップ６（Ｓ６）を含む。

図６（ａ）〜図８（ｐ）に、各工程における２つの断面図を示した。左側の断面図が、
図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図に相当し、右側の断面図が、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ
断面図に相当する。
図６（ａ）〜（ｃ）が下電極形成工程（Ｓ１）を、図６（ｄ）が圧電体層形成工程（Ｓ
２）を、図６（ｅ）が圧電体層エッチング工程（Ｓ３）を、図６（ｆ）〜図７（ｉ）が変
形抑制層形成工程（Ｓ４）を、図７（ｊ）および図７（ｋ）が上電極形成工程（Ｓ５）を
、図８（ｌ）〜図８（ｍ）が絶縁体層形成工程（Ｓ６）を表している。図８（ｎ）および
図８（ｏ）は、上電極用リード電極形成工程、図８（ｐ）は、流路形成基板エッチング工
程を表している。

図６（ａ）では、シリコンウェハ基板１１０を酸素あるいは水蒸気を含む酸化性雰囲気
中で高温処理し、シリコンウェハ基板１１０の表面に酸化ケイ素等からなる弾性膜５００
を形成する。弾性膜５００は、熱酸化法の他に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition
）法によっても形成することができる。さらに、弾性膜５００上に、酸化ジルコニウム等
からなる絶縁体膜５５０を形成する。絶縁体膜５５０は、スパッタ法、真空蒸着法等によ
り形成することができる。

図６（ｂ）では、絶縁体膜５５０上にイリジウム（Ｉｒ）等、ルテニウム酸ストロンチ
ウム（ＳｒＲｕＯ）等の金属酸化物を含む下電極用膜６００を形成する。例えば、まず、
イリジウム（Ｉｒ）等を含む層を形成し、次いで白金（Ｐｔ）等を含む層を形成し、さら
にイリジウム（Ｉｒ）等を含む層を形成する。下電極用膜６００を構成する各層は、それ
ぞれイリジウム（Ｉｒ）または白金（Ｐｔ）を絶縁体膜５５０の表面にスパッタ法等で付
着させて形成する。なお、下電極用膜６００の形成に先立ち、チタン（Ｔ）またはクロム
（Ｃｒ）からなる密着層（図示せず）をスパッタ法または真空蒸着法により形成すること
が好ましい。

図６（ｃ）では、下電極用膜６００をエッチングして、各インクジェット式記録ヘッド
１に対応する第１電極としての下電極６０を形成する。エッチングは、よく知られたドラ
イエッチングやウェットエッチングによる方法を用いることができる。

図６（ｄ）では、ゾルゲル法により圧電体前駆体膜を形成する。まず、有機金属アルコ
キシド溶液からなるゾルをスピンコート等の塗布方法により絶縁体膜５５０および下電極
６０上に塗布する。次いで、一定温度で一定時間乾燥させ、溶媒を蒸発させる。乾燥後、
さらに大気雰囲気下において所定の温度で一定時間脱脂し、金属に配位している有機配位
子を熱分解させ、金属酸化物とする。この塗布、乾燥、脱脂の各工程を所定回数、例えば
２回繰り返して２層からなる圧電体前駆体膜を積層する。これらの乾燥と脱脂処理により
、溶媒中の金属アルコキシドと酢酸塩とは配位子の熱分解を経て金属、酸素、金属のネッ
トワークを形成する。なお、この工程は、ゾルゲル法に限定されず、ＭＯＤ（Metal Orga
nic Deposition）法を用いてもよい。

次に、圧電体前駆体膜の形成後、焼成して圧電体前駆体膜を結晶化させる。この焼成に
より、圧電体前駆体膜は、アモルファス状態から結晶構造をとるようになり、電気機械変
換作用を示す圧電体層７１０へと変化する。

図６（ｅ）では、圧電体層７１０を図４に示した形状に、エッチングによってパターニ
ングして圧電体層７１と圧電体層７１の薄い部分７３とを形成する。薄い部分７３は、少
なくとも図４に示した隔壁１１に対応する領域に形成する。本実施形態では、圧力発生室
１２にかかる程度に形成する。圧電体層７１と薄い部分７３とは、マスクの使用とエッチ
ング時間を調整することによって形成できる。

図６（ｆ）では、圧電体層７１および薄い部分７３上にレジスト２０００をスピンコー
トする。

図７（ｇ）では、薄い部分７３が露出するようにレジスト２０００をパターニングする
。

図７（ｈ）では、レジスト２０００をマスクとして、薄い部分７３に、イオン注入を行
い、不純物を導入し変形抑制層７２を形成する。
この変形抑制層７２は、圧電体層７１に連続して形成され、当該圧電体層７１よりも水
分を透過しがたい成分を含有する。より具体的には、圧電体層７１を構成する元素を変形
抑制層７２に圧電体層７１よりも多く含有させる、および／または圧電体層７１を構成し
ていない元素を変形抑制層７２に含有させることで、圧電体層７１よりも水分を透過しが
たい領域となる変形抑制層７２を形成する。
変形抑制層７２にこれらの不純物（成分）を含有させる方法としては、例えば、イオン
注入に用いられる不純物としては、例えば、酸素原子（Ｏ）、窒素原子（Ｎ）、アルゴン
原子（Ａｒ）、炭素原子（Ｃ）、リン原子（Ｐ）、ホウ素原子（Ｂ）からなる群から選択
された１種以上を用いることができる。前記イオン注入は、例えば、１００Ｋ〜１ＭｅＶ
、ドーズ量１×１０Ｅ１９〜１×１０Ｅ２１個／ｃｍ²の条件で行うことができる。

不純物が導入された領域は、そのドーズ量に応じて圧電体層７１と比較して、変形が制
限された変形抑制層７２が形成される。なお、変形抑制層７２以外の領域は、所望の圧電
特性を備えた圧電体層７１となる。そのため、変形抑制層７２と圧電体層７１とでは、同
じ印加電圧で変位量が異なるものとなる。

図７（ｉ）では、レジスト２０００を剥離する。

図７（ｊ）では、圧電体層７１および変形抑制層７２上に、電子ビーム蒸着法またはス
パッタ法により上電極用膜８００を形成する。

図７（ｋ）では、上電極用膜８００をエッチングによって、変形抑制層７２の一部が露
出するようにパターンニングし、個別電極になるように上電極８０を形成する。この時点
で、下電極６０、圧電体層７１および上電極８０からなる圧電素子３００が形成される。

図８（ｌ）では、絶縁体層用膜１１００を形成する。絶縁体層用膜１１００は、例えば
、ＣＶＤ法等によって形成される。そして、絶縁体層用膜１１００を形成する際に、例え
ば、温度、ガス流量等の各種条件を適宜調整することで、所望の特性、例えば、膜密度、
ヤング率等を有する絶縁体層用膜１１００を比較的容易に形成することができる。

図８（ｍ）では、露出した変形抑制層７２を覆う部分を残し、絶縁体層用膜１１００を
エッチングし、絶縁体層１００を形成する。

図８（ｎ）では、上電極用リード電極用膜９００を上電極８０および絶縁体層１００上
に形成する。

図８（ｏ）では、上電極用リード電極用膜９００をエッチングし、図２および図３に示
した形状に上電極用リード電極９０を形成する。

図８（ｐ）では、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０の他方の面に、異方性
エッチングまたは平行平板型反応性イオンエッチング等の活性気体を用いた異方性エッチ
ングを施し、圧力発生室１２を形成する。エッチングされずに残された部分が圧力発生室
１２を画定する隔壁１１となる。

その後は、ノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を流路形成基板１０に接合
すると共に、可撓性を有する封止膜４１としてのＰＰＳ膜と、金属材料からなる固定板４
２としてのＳＵＳ膜とが積層されたコンプライアンス基板４０を、接合基板３０のリザー
バ部３２を覆うように接合することにより、図３（ｂ）に示すような本実施形態のインク
ジェット式記録ヘッドとする。
以上の工程を含む工程によって、インクジェット式記録ヘッド１が得られる。

このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）圧電素子３００を構成する下電極６０および上電極８０、振動板５６または変形
抑制層７２のうち少なくとも１つとで圧電体層７１が囲まれているので、圧電体層７１へ
の水分の付着および浸入を少なくでき、短絡等の不良が低減したインクジェット式記録ヘ
ッド１、インクジェット式記録装置１０００およびインクジェット式記録ヘッド１の製造
方法を得ることができる。
また、圧電素子３００を構成する要素以外の要素が圧電素子３００に形成されていない
ので、振動板５６の変位量の低下を抑制できる。
さらに、少なくとも隔壁１１に対応する領域に変形抑制層７２が形成されているので、
隔壁１１および隔壁１１付近では、圧電素子３００による振動板５６の振動を抑制できる
。したがって、隔壁１１および隔壁１１付近の振動板５６の振動による振動板５６のクラ
ックの発生等が少ないインクジェット式記録ヘッド１、インクジェット式記録装置１００
０およびインクジェット式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。

（２）変形抑制層７２の一部が、無機絶縁材料からなる絶縁体層１００で覆われている
ので、変形抑制層７２からの水分の浸入をより少なくでき、短絡等の不良がより少ないイ
ンクジェット式記録ヘッド１、インクジェット式記録装置１０００およびインクジェット
式記録ヘッド１の製造方法を得ることができる。

（３）透湿性の低い酸化アルミニウムで変形抑制層７２が覆われているので、変形抑制
層７２からの水分の浸入をより少なくでき、短絡等の不良がより少ないインクジェット式
記録ヘッド１、インクジェット式記録装置１０００およびインクジェット式記録ヘッド１
の製造方法を得ることができる。

（４）イオン打ち込みによって、すでに形成された圧電体層７１の組成や構造を変化さ
せて容易に変形抑制層７２を形成でき、変形抑制層７２を形成する領域を選択することが
できるインクジェット式記録ヘッド１製造方法を得ることができる。

以上、実施形態を説明したが、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態では、圧電素子３００が接合基板３０の圧電素子保持部３１
内に形成されているが、これに限定されず、勿論、圧電素子３００は露出されていてもよ
い。この場合でも、圧電体層７１は、下電極６０および上電極８０、振動板５６または変
形抑制層７２のうち少なくとも１つとで囲まれているので、水分（湿気）に起因する圧電
体層７１の破壊は、確実に防止される。

また、圧力発生室１２の列が２列設けられ、実施形態のインクジェット式記録ヘッド１
の上電極用リード電極９０を内側にして対称になるように圧電素子３００等が二組設けら
れている構造であってもよい。
また、上述した実施形態では、接合基板として圧電素子保持部３１を有する接合基板３
０を例示したが、接合基板は、駆動ＩＣ２００が実装される基板であれば特に限定される
ものではない。
また、変形抑制層７２の耐水性が十分であれば、絶縁体層１００は必ずしも必要でない
。

さらに、上述した実施形態においては、本発明の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説明したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定さ
れるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの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もの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へッド、液晶ディス
プレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、
ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃ
ｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

実施形態にかかるインクジェット式記録装置の一例を示す概略図。インクジェット式記録ヘッドを示す分解部分斜視図。（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの部分平面図、（ｂ）は、その断面図。（ａ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ部分断面図、図４（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ部分断面図。圧電素子形成工程のフローチャート図。（ａ）〜（ｃ）は下電極形成工程を表す図、（ｄ）は圧電体層形成工程を表す図、（ｅ）は圧電体層エッチング工程を表す図、（ｆ）は変形抑制層形成工程を表す図。（ｇ）〜（ｈ）は変形抑制層形成工程を表す図、（ｉ）は変形抑制層形成工程を表す図、（ｊ）および（ｋ）は上電極形成工程を表す図。（ｌ）および（ｍ）は絶縁体層形成工程を表す図、（ｎ）および（ｏ）は、上電極用リード電極形成工程を表す図、（ｐ）は、流路形成基板エッチング工程を表す図。

符号の説明

１…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、１１…隔壁、１２…圧力発
生室、２１…ノズル開口、５６…振動板、６０…第１電極としての下電極、７１…圧電体
層、７２…変形抑制層、８０…第２電極としての上電極、１００…絶縁体層、３００…圧
電素子、１０００…インクジェット式記録装置。

Claims

ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列と、
前記圧力発生室を仕切る隔壁と、
前記圧力発生室に対向して、振動板を介して設けられている圧電素子とを備え、
前記圧電素子は、第１電極と第２電極とに挟まれている圧電体層を有し、
前記圧力発生室の列方向に、前記圧電体層と当該圧電体層に連続して形成され、当該圧
電体層よりも水分を透過しがたい成分を含有する変形抑制層とが交互に連続して形成され
、
前記変形抑制層は、少なくとも前記振動板を挟んだ前記隔壁に対向する領域に形成され
ており、
前記圧電体層は、前記第１電極および前記第２電極と、前記振動板または前記変形抑制
層のうち少なくとも１つとで囲まれている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記変形抑制層の一部が、無機絶縁材料からなる絶縁体層で覆われている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドを備えた
ことを特徴とする液体噴射装置。
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列と、前記圧力発生室を仕切る隔壁と、前
記圧力発生室に対応して、振動板を介して設けられている圧電素子とを備えた液体噴射ヘ
ッドの製造方法であって、
前記振動板上に、第１電極を形成する工程と、
前記振動板および前記第１電極上に、前記圧力発生室の列方向にわたって、圧電体層を
形成する工程と、
前記振動板を挟んだ、少なくとも前記隔壁に対向する領域の前記圧電体層に変形抑制処
理を行って、変形抑制層を形成する工程と、
前記圧電体層上に第２電極を形成する工程とを含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
請求項４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第２電極を形成する工程の後、
無機絶縁材料からなる絶縁体層を前記変形抑制層の表面に形成する工程を含む
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
請求項４または請求項５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記変形抑制処理は、イオン打ち込みによって行う
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。