JP2013146911A

JP2013146911A - 液体噴射ヘッドの製造方法、及び、液体噴射装置の製造方法

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Publication number: JP2013146911A
Application number: JP2012008705A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kojima; 力小島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】圧力発生室に対応した領域の振動板のクラックを抑制する液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】保護膜８０を形成した圧力発生室１２及び開口部の内面に内部応力が圧縮応力である圧縮応力層を気相法により形成する圧縮応力層形成工程では、圧力発生室１２の幅をｗ、圧力発生室１２の深さをｄ、圧力発生室１２に対応した領域の振動板１６に対して厚み方向Ｄ３へ加える圧力をＰ、該圧力Ｐを加えたときに変形する振動板１６の厚み方向Ｄ３及び圧力発生室１２の幅方向Ｄ１に沿った変形断面積をＤ、圧縮応力層の材料に応じた係数をα、とするとき、気相法により平坦面に形成される圧縮応力層の厚みｔ_fをα×（Ｐ／Ｄ）×（ｄ／ｗ）以下に設定して、保護膜８０を形成した圧力発生室１２及び開口部の内面に圧縮応力層を気相法により形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流路形成基板及び振動板に厚み方向へ貫通した貫通孔が形成された液体噴射
ヘッドの製造方法、及び、液体噴射装置の製造方法に関する。

結晶を歪ませると帯電し、また電界中に置くことにより歪みを生じるという特徴を持つ
圧電材料は、インクジェットプリンター等に用いられる液体噴射ヘッドに広く使用されて
いる。このような液体噴射ヘッドとして、ノズル開口に連通する各圧力発生室が長手方向
を並行させて形成された流路形成基板と、この流路形成基板上に設けられた振動板と、こ
の振動板上に設けられた圧電素子と、流路形成基板の圧電素子が設けられた面に接着され
たリザーバ形成基板とを備えた液体噴射ヘッドが知られている（特許文献１参照）。この
液体噴射ヘッドの圧力発生室に繋がるリザーバは、流路形成基板、振動板及びリザーバ形
成基板を厚み方向へ貫通している。

流路形成基板をウェットエッチングして圧力発生室やリザーバ部等の液体流路を形成す
るとき、エッチング液が圧電素子側に侵入しないようにする必要がある。そこで、液体流
路を形成する前に、リザーバ用に振動板に形成された貫通部にある流路形成基板上に封止
層をスパッタ法等で堆積することがある。
また、液体噴射ヘッドに用いるインクは、アルカリ性であることが多い。流路形成基板
に用いられるシリコン単結晶基板は、アルカリ性の水溶液に対して浸食される可能性があ
る。そこで、振動板及び圧電素子を設けた流路形成基板に形成された圧力発生室及びリザ
ーバ部の内面に五酸化二タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）等の保護膜をスパッタ法等で堆積すること
がある。ここでも、封止層は保護膜の材料が圧電素子側に侵入しないようにする。

上記封止層上の保護膜を除去するため、流路形成基板全体の保護膜上に内部応力が圧縮
応力である圧縮応力層をスパッタ法等で堆積することがある。封止層上の保護膜は、圧縮
応力層により剥離され易くなっている。この性質を利用してリザーバ部分の圧縮応力層を
保護膜とともに除去し、封止層を除去することにより、厚み方向へ貫通したリザーバを形
成することができる。

特開２００８−１００４１６号公報

しかし、圧縮応力層の厚みによっては、圧力発生室に対応した領域の振動板、特に、圧
力発生室の幅方向における振動板の端部にクラックが生じる可能性があり、液体噴射ヘッ
ドの耐久性が低下する可能性がある。なお、このような問題は、保護膜及び圧縮応力層を
形成する種々の方法について同様に存在する。

以上を鑑み、本発明の目的の一つは、圧力発生室に対応した領域の振動板のクラックを
抑制する液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。

上記目的の一つを達成するため、本発明は、流路形成基板、及び、該流路形成基板上に
設けられた振動板に厚み方向へ貫通した貫通孔が形成された液体噴射ヘッドの製造方法で
あって、
前記振動板の前記貫通孔に対応した貫通部が封止された状態で、ノズル開口に連通する
圧力発生室、及び、前記貫通孔となる開口部を前記流路形成基板に形成する工程と、
前記圧力発生室及び前記開口部の内面に耐液体性を有する保護膜を形成する工程と、
前記保護膜を形成した圧力発生室及び開口部の内面に内部応力が圧縮応力である圧縮応
力層を気相法により形成する圧縮応力層形成工程と、
前記貫通孔に対応した領域の圧縮応力層及び保護膜を除去して前記貫通孔を形成する工
程と、を備え、
前記圧縮応力層形成工程では、前記圧力発生室の幅をｗ、前記圧力発生室の深さをｄ、
前記圧力発生室に対応した領域の前記振動板に対して厚み方向へ加える圧力をＰ、該圧力
Ｐを加えたときに変形する前記振動板の厚み方向及び幅方向に沿った変形断面積をＤ、前
記圧縮応力層の材料に応じた係数をα、とするとき、気相法により平坦面に形成される前
記圧縮応力層の厚みｔ_fをα×（Ｐ／Ｄ）×（ｄ／ｗ）以下に設定して、前記保護膜を形
成した圧力発生室及び開口部の内面に前記圧縮応力層を気相法により形成する態様を有す
る。
また、本発明は、上記液体噴射ヘッドの製造方法を含む液体噴射装置の製造方法の態様
を有する。

圧力発生室の内面に圧縮応力層が気相法により形成されると、圧力発生室の幅方向内側
部分に形成される圧縮応力層は比較的厚くなる一方、圧力発生室の幅方向外側部分に形成
される圧縮応力層は比較的薄くなる。本態様は、気相法により平坦面に形成される圧縮応
力層の厚みｔ_fがα×（Ｐ／Ｄ）×（ｄ／ｗ）以下に設定されているので、保護膜を形成
した圧力発生室の幅方向内側部分に対して気相法により形成される圧縮応力層が厚くなり
すぎない。これにより、圧力発生室の幅方向外側部分における応力が大きくなりすぎず、
振動板のクラックが抑制される。従って、本態様は、圧力発生室に対応した領域の振動板
のクラックを抑制する液体噴射ヘッドの製造方法を提供することができる。

ここで、上記貫通孔には、リザーバ用の貫通孔、位置決め用の貫通孔、チップ分割用の
ブレイクパターン（スクライブパターン）のための貫通孔、等が含まれる。
上記気相法には、スパッタ法、パルスレーザデポジション（ＰＬＤ）法、有機金属気相
成長（ＭＯＣＶＤ）法、等が含まれる。

ところで、前記圧縮応力層形成工程では、前記圧縮応力層の材料に応じた係数をβとす
るとき、前記ｔ_fをβ×（ｗ／ｄ）以上、かつ、α×（Ｐ／Ｄ）×（ｄ／ｗ）以下に設定
して、前記保護膜を形成した圧力発生室及び開口部の内面に前記圧縮応力層を気相法によ
り形成してもよい。気相法により平坦面に形成される圧縮応力層の厚みｔ_fがβ×（ｗ／
ｄ）以上に設定されているので、本態様は、貫通孔に対応した領域の保護膜を圧縮応力層
とともにより確実に除去することができる。

前記保護膜の材料に少なくとも酸化タンタルを用いる態様は、液体による流路形成基板
の浸食を抑制する好適な製造方法を提供することができる。
前記圧縮応力層の材料に少なくともチタンタングステンを用いると、貫通孔に対応した
領域の保護膜を圧縮応力層とともに容易に除去することができる。

前記振動板の貫通部を封止する封止層の材料に前記振動板上の圧電素子から引き出され
るリード電極と同じ材料を少なくとも用いると、リード電極の形成時に封止層も形成する
ことができ、液体噴射ヘッドの製造コストを低減することができる。
前記貫通孔に繋がる連通孔を形成した連通孔形成基板を前記振動板が設けられた流路形
成基板に接合する工程を備える態様は、圧力発生室に対応した領域の振動板のクラックを
抑制する好適な液体噴射ヘッドの製造方法を提供することができる。

圧縮応力層８５の厚みｔ_fの設定条件を模式的に例示するため液体噴射ヘッドを破断した端面図。（ａ）は気相法により平坦面ＦＬ１に形成される圧縮応力層８５の厚みｔ_fを模式的に例示するため破断した端面図、（ｂ）は気相法により圧力発生室１２の内面に形成される圧縮応力層８５を模式的に例示するため破断した端面図。記録ヘッド（液体噴射ヘッド）１の構成の概略を例示する便宜上の分解斜視図。（ａ）は記録ヘッド１の構成の概略を例示する平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１の位置で記録ヘッド１の１セグメントを破断した端面図。（ａ）〜（ｄ）は記録ヘッド１の製造工程を例示するための端面図。（ａ）〜（ｃ）は記録ヘッド１の製造工程を例示するための端面図。（ａ）〜（ｃ）は記録ヘッド１の製造工程を例示するための端面図。（ａ），（ｂ）は記録ヘッド１の製造工程を例示するための端面図。（ａ），（ｂ）は記録ヘッド１の製造工程を例示するための端面図。記録ヘッド１の位置決め孔付近を破断した端面図。記録装置（液体噴射装置）２００の構成の概略を例示する図。実施例及び比較例の実験条件及びクラック有無を示す図。

以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下に説明する実施形態は、本発明を例
示するものに過ぎない。

（１）液体噴射ヘッドの構成：
図１は、振動板１６の厚み方向Ｄ３及び幅方向Ｄ１に沿った断面で液体噴射ヘッドを破
断した模式的な端面図である。図２（ａ）は、気相法により平坦面ＦＬ１に形成される圧
縮応力層８６の厚みｔ_fを模式的に例示するため破断した端面図である。図２（ｂ）は、
気相法により圧力発生室１２の内面に形成される圧縮応力層８５を模式的に例示するため
破断した端面図である。図３は記録ヘッド（液体噴射ヘッド）１を便宜上、分解した分解
斜視図、図４（ａ）は記録ヘッド１の構成の概略を例示する平面図、図４（ｂ）は図４（
ａ）のＡ１−Ａ１の位置で記録ヘッド１の１セグメントを破断した端面図、である。Ｄ１
は圧力発生室１２の幅方向、Ｄ２は幅方向Ｄ１と直交する圧力発生室１２の長手方向、を
示している。Ｄ３は、流路形成基板１０、振動板１６、連通孔形成基板５０、等の厚み方
向、すなわち、圧力発生室１２の深さ方向を示している。分かり易く示すため、幅方向Ｄ
１及び厚み方向Ｄ３の拡大率は長手方向Ｄ２の拡大率よりも大きくされ、各図は整合して
いないことがある。
なお、本明細書で説明する位置関係は、発明を説明するための例示に過ぎず、発明を限
定するものではない。従って、第１電極の上以外の位置、例えば、下、左、右、等に第２
電極が配置されることも、本発明に含まれる。

記録ヘッド１に例示される液体噴射ヘッドは、流路形成基板１０、及び、該流路形成基
板１０上に設けられた振動板１６に厚み方向Ｄ３へ貫通した貫通孔７が形成されている。
貫通孔７には、例えば、図４（ｂ）等に示すようなリザーバ９の貫通孔や、図１０に示す
ような位置決め孔８の貫通孔や、チップ分割用のブレイクパターンのための貫通孔等があ
る。ブレイクパターンのための貫通孔の断面構造も、図１０に示す貫通孔７の断面構造と
同様である。リザーバ９は、流路形成基板１０の連通部１３ａ（開口部１３の一種）と連
通孔形成基板５０の連通孔５１ａとが振動板１６の貫通部１７で繋がり、共通の液体室（
例えばインク室）とされている。位置決め孔８は、流路形成基板１０の連通部１３ｂ（開
口部１３の一種）と連通孔形成基板５０の連通孔５１ｂとが振動板１６の貫通部１７で繋
がっている。位置決め孔８は、位置決めピンを貫通させることにより、流路形成基板１０
、ノズルプレート７０、コンプライアンス基板６０の少なくとも一部を互いに位置決めす
るための貫通孔である。流路形成基板１０には、ノズル開口７１に連通する圧力発生室１
２、開口部１３、インク供給口１４、等の液体流路が形成されている。この液体流路を流
れる液体による浸食を抑制するため、液体流路（１２，１３，１４）の内面に保護膜８０
が形成されている。
図１１に示す記録装置２００に例示される液体噴射装置は、上述のような液体噴射ヘッ
ドを備える。

記録ヘッド１は、概略、ノズルプレート７０、流路形成基板１０、振動板１６、圧電素
子３、連通孔形成基板５０、コンプライアンス基板６０、が順に積層された構造とされて
いる。振動板１６は、分離されない材料の表面を変性する等して一体に形成されてもよい
し、接合されて積層されてもよい。

流路形成基板１０は、膜厚が例えば５００〜８００μｍ程度と比較的厚く剛性の高いシ
リコン単結晶基板等から形成することができる。流路形成基板１０は、セグメントＳＧ１
間が隔壁１１により区画され、セグメントＳＧ１毎の長尺な液体流路（１２，１４）、各
インク供給口１４に繋がる共通の液体流路である連通部１３ａ（開口部１３の一種）、等
が形成されている。長尺な圧力発生室１２のサイズは、特に限定されないが、例えば、長
手方向Ｄ２の長さを５００〜２０００μｍ程度、短手方向である幅方向Ｄ１の幅ｗを３０
〜７０μｍ程度、とすることができる。インク供給口１４は、圧力発生室１２よりも細幅
とされている。各液体流路（１２，１４）は、圧力発生室１２の並設方向である幅方向Ｄ
１へ並べられている。

液体流路（１２，１３，１４）の内面に設けられた保護膜８０には、耐液体性を有する
材料が用いられている。液体噴射ヘッドに用いるインクはアルカリ性であることが多い一
方、流路形成基板１０に用いられるシリコン基板はアルカリ性の水溶液に対して浸食され
る可能性がある。従って、耐インク性（耐液体性の一種）を有する材料には、耐アルカリ
性を有する材料が好ましい。このような材料は、五酸化二タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）といった
酸化タンタル（ＴａＯ_x）が好ましいものの、酸化タンタル以外の金属酸化物等を用いる
こともできる。

振動板１６には、貫通孔７に対応した貫通部１７が形成されている。図４（ｂ）等に示
す振動板１６は、シリコン基板１５上に形成された弾性膜１６ａと、この弾性膜１６ａ上
に形成された絶縁膜１６ｂとを有している。貫通部１７は、弾性膜１６ａの貫通部１７ａ
と絶縁膜１６ｂの貫通部１７ｂとが繋がっている。弾性膜１６ａは例えば酸化シリコン（
ＳｉＯ_x）で構成することができ、絶縁膜１６ｂは例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_x）で
構成することができる。振動板１６の厚みは、弾性を示す限り特に限定されないが、例え
ば０．５〜２μｍ程度とすることができる。

圧電素子３は、圧電体層３０と、圧電体層３０の圧力発生室１２側に設けられた下電極
（第１電極）２０と、圧電体層３０の他方側に設けられた上電極（第２電極）４０とを有
している。すなわち、下電極２０は、圧電体層３０の絶縁膜１６ｂ側、すなわち、圧力発
生室１２側に設けられている。上電極４０は、圧力発生室１２の絶縁膜１６ｂとは反対側
、すなわち、圧力発生室１２とは反対側に設けられている。また、圧電素子３には、接続
配線６６を介して駆動回路６５に接続するために引き出されたリード電極４５等が設けら
れている。図４（ｂ）に示すリード電極４５は、振動板１６上に形成された密着層４６と
、この密着層４６上に形成された金属層４７とを有している。金属層４７の構成金属には
、Ａｕ（金）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、これらの混合物、等
を用いることができる。密着層４６には、ニッケルクロム（Ｎｉ_xＣｒ_1-x；０＜ｘ＜１）
、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、等を用いることができる。むろ
ん、振動板１６と金属層４７との密着力が十分であれば、密着層４６を省略可能である。
また、これらの層４６，４７以外の層がリード電極４５に設けられてもよい。

一般的には、圧電素子３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
３０を圧力発生室１２毎にパターニングして圧電素子３を構成する。図３等に示す圧電素
子３は、下電極２０を共通電極とし、上電極４０を個別電極としている。

圧電体層３０は、少なくとも圧力発生室１２に対応した領域（圧力発生室対応領域Ｒ１
）において、本質的に、下電極２０の上面に形成されている。圧力発生室対応領域Ｒ１の
圧電体層３０は、圧力発生室１２の幅ｗよりも狭い幅で形成された狭幅部を有している。
すなわち、圧力発生室の幅方向Ｄ１において、圧電体層３０の狭幅部の境界位置は、圧力
発生室１２の境界位置Ｌ４よりも内側とされている。圧電体層３０には、例えば、ＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛、Ｐｂ（Ｚｒ_x，Ｔｉ_1-x）Ｏ₃）といった強誘電体、これに酸化
ニオブ、酸化ニッケル、酸化マグネシウム、といった金属酸化物が添加されたもの、（Ｂ
ｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ₃といった非鉛系ペロブスカイト型酸化物、この酸化物のＢ
サイトにマンガンといった金属が添加されたもの、等のペロブスカイト構造を有する材料
を用いることができる。
圧電体層３０の厚みは、特に限定されないが、例えば０．２〜２μｍ程度とすることが
できる。

電極（２０，４０）の構成金属には、Ｐｔ（白金）、Ａｕ、Ｉｒ（イリジウム）、Ｔｉ
（チタン）、等の１種以上を用いることができる。構成金属は、酸化物といった化合物の
状態でもよいし、化合していない状態でもよく、合金の状態でもよいし、単独の金属の状
態でもよく、これらの金属を主成分としてモル比で少ない別の金属が含まれてもよい。電
極（２０，４０）の厚みは、特に限定されないが、例えば１０〜２００ｎｍ程度とするこ
とができる。

圧電素子３の実質的な能動部４は、下電極２０と上電極４０とで圧電体層３０が挟まれ
た領域となる。圧電素子が共通下電極構造である場合、能動部４の能動端は上電極４０の
境界位置となる。圧電素子が共通上電極構造である場合、能動部４の能動端は下電極２０
の境界位置となる。図１には、能動部４の幅方向能動端４ａを示している。能動部４の幅
は、圧力発生室の幅ｗよりも小さい範囲で特に限定されないが、例えば２０〜５０μｍ程
度とすることができる。幅方向能動端４ａが圧力発生室１２の境界位置Ｌ４よりも内側に
あるため、圧力発生室対応領域Ｒ１内において能動部４の幅方向外側領域Ｒ２は、可撓性
の非能動部となる。この領域Ｒ２の幅は、特に限定されないが、例えば１０〜２０μｍ程
度とすることができる。

なお、リザーバ９近傍の振動板１６上、具体的には絶縁膜１６ｂ上に、リード電極４５
と同じ材料でリード電極４５とは不連続に形成された封止層４８が残されている。封止層
４８は、流路形成基板をエッチングして圧力発生室やリザーバ部等の液体流路を形成する
とき、エッチング液等が圧電素子側に侵入しないようにし、図９（ａ），（ｂ）に示すよ
うに液体流路形成後に貫通孔７に対応した領域Ｒ３が除去される。貫通孔７の周囲に封止
層４８が残されていることにより、貫通孔周囲の振動板１６が補強されている。

振動板１６や圧電素子３やリード電極４５等を積層した流路形成基板１０には、例えば
接着剤５５によって連通孔形成基板５０が接合されている。この連通孔形成基板５０を厚
み方向へ貫通した連通孔５１ａは、連通部１３ａとともにリザーバ９を構成する。圧電素
子３に対向する領域に形成された圧電素子保持部５２は、圧電素子３の運動を阻害しない
程度の空間を有する。連通孔形成基板５０には、例えば、シリコン単結晶基板、ガラス、
セラミックス材料、等を用いることができる。連通孔形成基板５０の厚みは、特に限定さ
れないが、例えば３００〜５００μｍ程度とすることができる。

連通孔形成基板５０上には、コンプライアンス基板６０及び駆動回路６５が固定されて
いる。
コンプライアンス基板６０に設けられた封止膜６１は、例えば厚み４〜８μｍ程度のポ
リフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）といった剛性が低く可撓性を有する材料
等が用いられ、連通孔５１の一方の面を封止する。また、コンプライアンス基板６０に設
けられた固定板６２は、例えば厚み２０〜４０μｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ）といっ
た金属等の硬質の材料が用いられ、リザーバ９に対向する領域が開口部６３とされている
。

駆動回路６５は、接続配線６６を介してリード電極４５と電気的に接続され、並設され
た圧電素子３を駆動する。駆動回路６５には、回路基板、半導体集積回路（ＩＣ）、等を
用いることができる。接続配線６６には、ボンディングワイヤといった導電性ワイヤ等を
用いることができる。

ノズルプレート７０には、各圧力発生室１２のインク供給口１４とは反対側の端部近傍
に連通するノズル開口７１が穿設されている。従って、圧力発生室１２は、液体を吐出す
るノズル開口７１に連通している。ノズルプレート７０は、ガラスセラミックス、シリコ
ン単結晶基板、ステンレス鋼、等を用いることができ、流路形成基板１０の開口面側に固
着されている。ノズルプレート７０の厚みは、特に限定されないが、例えば０．０１〜１
ｍｍ程度とすることができる。

ところで、図７（ｂ）に示すように流路形成基板１０をウェットエッチングして圧力発
生室１２や連通部１３ａ等の液体流路を形成するとき、エッチング液が圧電素子３側に侵
入しないようにする必要がある。そこで、液体流路（１２，１３，１４）を形成する前に
、振動板１６の貫通部１７にある流路形成基板１０上に封止層４８を形成している。図４
（ｂ）や図１０に示す封止層４８は、流路形成基板１０上に形成された密着層４６と、こ
の密着層４６上に形成された金属層４７とを有している。封止層の金属層４７の構成金属
には、Ａｕ（金）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、これらの混合物
、等の比較的導電性の高い材料を用いることができる。封止層の密着層４６には、ニッケ
ルクロム、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、等を用いることができ
る。むろん、流路形成基板１０と金属層４７との密着力が十分であれば、密着層４６を省
略可能である。また、これらの層４６，４７以外の層が封止層４８に設けられてもよい。
さらに、封止層４８は、リード電極４５に無い層が設けられてもよいし、リード電極４５
とは異なる層とされてもよい。

封止層４８の材料に振動板１６上の圧電素子３から引き出されるリード電極４６と同じ
材料を少なくとも用いると、リード電極４５の形成時に封止層４８も形成することができ
、液体噴射ヘッドの製造コストを低減することができる。

また、シリコン基板１５は、アルカリ性のインク等に対して浸食される可能性がある。
このため、図８（ａ）に示すように、液体流路（１２，１３，１４）の内面に耐液体性を
有する保護膜８０を形成している。保護膜８０の材料は、五酸化二タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）
といった酸化タンタル（ＴａＯ_x）を少なくとも含む耐アルカリ性を有する材料が好まし
い。保護膜８０の厚みは、特に限定されないが、例えば３０〜６０ｎｍ程度とすることが
できる。保護膜の材料に少なくとも酸化タンタルを用いる製造方法は、液体による流路形
成基板の浸食を抑制するのに好適である。

図４（ｂ）に示すようなリザーバ９や図１０に示すような位置決め孔８といった貫通孔
７を形成するためには、封止層４８上の保護膜８０を除去する必要がある。そこで、図８
（ｂ）に示すように、流路形成基板１０全体の保護膜８０上に内部応力が圧縮応力である
圧縮応力層８５を気相法により形成している。封止層４８上の保護膜８０は、圧縮応力層
８５により剥離され易くなっている。この性質を利用して貫通孔７に対応した領域Ｒ３の
圧縮応力層８５を保護膜８０とともに除去し、封止層４８を除去することにより、厚み方
向Ｄ３へ貫通した貫通孔７を形成している。圧縮応力層８５の材料は、チタンタングステ
ン（Ｔｉ_xＷ_1-x；０＜ｘ＜１）を少なくとも含む材料が好ましい。圧縮応力層の材料に少
なくともチタンタングステンを用いる製造方法によると、貫通孔に対応した領域の保護膜
を圧縮応力層とともに容易に除去することができる。

図２（ａ）に端面図を示すように、スパッタ法等の気相法により平坦面ＦＬ１上に圧縮
応力層８６を形成する場合、圧縮応力層８６の厚みｔ_fは、概略、成膜レート（速度）及
び成膜時間で決まる一様な厚みと仮定することができる。しかし、圧力発生室１２等の凹
凸面に対して気相法により圧縮応力層８５を形成する場合、一様な厚みとはならない。

図２（ｂ）に端面図を示すように、気相法により圧力発生室対応領域Ｒ１のうち幅方向
内側部分Ｐ１に形成される圧縮応力層８５は、比較的厚くなる。一方、気相法により圧力
発生室対応領域Ｒ１のうち幅方向外側部分Ｐ２に形成される圧縮応力層８５は、比較的薄
くなる。従って、幅方向内側部分Ｐ１の圧縮応力層８５が厚すぎると、弱い幅方向外側部
分Ｐ２の振動板１６に応力が集中し、この部分Ｐ２の振動板端部１６ｃにクラックが生じ
る可能性がある。本製造方法は、気相法により平坦面ＦＬ１に圧縮応力層８６を形成する
と仮定したときの圧縮応力層８６の厚みｔ_f（ｔ_f＞０）を制限して圧力発生室１２等の凹
凸面に圧縮応力層８５を形成することにより、圧力発生室対応領域Ｒ１の振動板１６のク
ラックを抑制する。

図１に端面図を示すように、気相法により平坦面ＦＬ１に圧縮応力層８６を形成すると
仮定したときの設定厚みｔ_f［ｍ］の上限ｔ_max［ｍ］（ｔ_max＞０）は、
ｔ_max＝α×（１／ΔＣ）×（ｄ／ｗ）
＝α×（Ｐ／Ｄ）×（ｄ／ｗ） …（１）
としている。ただし、圧力発生室１２の幅をｗ［ｍ］（ｗ＞０）、圧力発生室１２の深さ
をｄ［ｍ］（ｄ＞０）、圧力発生室対応領域Ｒ１の振動板１６に対して厚み方向Ｄ３へ加
える圧力をＰ［Ｎ／ｍ²］（Ｐ＞０）、この圧力Ｐを加えたときに変形する振動板１６の
厚み方向Ｄ３及び幅方向Ｄ１に沿った変形断面積をＤ［ｍ²］（Ｄ＞０）、振動板１６の
やわらかさを表す指標である振動板コンプライアンスΔＣ＝Ｄ／Ｐ［ｍ⁴／Ｎ］（ΔＣ＞
０）、圧縮応力層８５の材料に応じた係数をα［ｍ⁵／Ｎ］（α＞０）、としている。こ
こで、厚み方向Ｄ３及び幅方向Ｄ１に沿った断面は、圧力発生室１２の長手方向Ｄ２に対
する垂直断面である。変形断面積Ｄは、概略、圧力Ｐを加える前の圧力発生室１２の内面
の断面位置と、圧力Ｐを加えた後の圧力発生室１２の内面の断面位置と、で囲まれた面積
となる。図１では保護膜８０の露出面を基準に変形断面積Ｄを表しているが、この変形断
面積Ｄは、振動板１６の保護膜８０との境界面を基準とした変形断面積と等価である。指
標ΔＣは、実際に液体噴射ヘッドサンプルを使用して求めてもよいし、数値シミュレーシ
ョンを行って求めてもよい。例えば、振動板に積層される材料を含めた各層の厚み、幅、
ヤング率、等の定数を用いて数値シミュレーションをすることにより、圧力発生室対応領
域の振動板に対して厚み方向へ圧力Ｐを加えたときの変形断面積Ｄを算出することができ
る。
保護膜の材料に五酸化二タンタルといった酸化タンタルを用い、圧縮応力層の材料にチ
タンタングステンを用いる場合、実験を行ったところ、α＝４．０×１０^-14［ｍ⁵／Ｎ］
が好ましいことが分かった。

幅方向外側部分Ｐ２の振動板１６のクラックは、圧力発生室の幅ｗ、深さｄ、振動板の
やわらかさを表す指標ΔＣ＝Ｄ／Ｐなどの単体の指標では、圧力発生室対応領域の振動板
のクラックを抑制できないが、上記式（１）に従ってｔ_maxを設定厚みの上限にすること
により、封止層上の保護膜の除去を確実にして圧力発生室対応領域の振動板のクラックを
抑制することができる。

図１２に試験結果を例示するように、設定厚みｔ_fが上限ｔ_maxを超えると圧力発生室対
応領域の振動板にクラックが発生する一方、設定厚みｔ_fが上限ｔ_max以下であれば圧力発
生室対応領域の振動板にクラックは見られない。振動板１６のクラックが抑制されるのは
、ｔ_f≦上限ｔ_maxに設定することにより保護膜８０を形成した圧力発生室１２の幅方向内
側部分Ｐ１に対して気相法により形成される圧縮応力層８５が厚くなりすぎず、幅方向外
側部分Ｐ２の振動板端部１６ｃに過大な応力がかからないためと推測される。従って、本
製造方法は、圧力発生室対応領域の振動板のクラックを抑制することができる。

また、気相法により平坦面ＦＬ１に圧縮応力層８６を形成すると仮定したときの設定厚
みｔ_fの下限ｔ_min［ｍ］（ｔ_min＞０）は、
ｔ_min＝β×（ｗ／ｄ） …（２）
としている。ただし、ｔ_min＜ｔ_maxとなる圧縮応力層８５の材料に応じた係数をβ（β＞
０）としている。保護膜の材料に五酸化二タンタルといった酸化タンタルを用い、圧縮応
力層の材料にチタンタングステンを用いる場合、実験を行ったところ、β＝２．６×１０
^-7［ｍ］が好ましいことが分かった。設定厚みｔ_fを下限ｔ_min以上にすると、貫通孔に対
応した領域Ｒ３の圧縮応力層８５が厚くなり、圧縮応力層８５とともに保護膜８０をより
確実に除去することができる。

（２）液体噴射ヘッドの製造方法の例：
次に、図５〜９を参照して、記録ヘッドの製造方法を例示する。図５〜９は、圧力発生
室の長手方向Ｄ２に沿った垂直断面図である。まず、流路形成基板１０用のシリコンウェ
ハを例えば１１００℃程度の拡散炉で熱酸化する等によって、図５（ａ）に示するように
、シリコン基板１５の表面に対して弾性膜１６ａを一体に形成する。弾性膜１６ａは、二
酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等で構成することができ、例えば厚み０．８〜１．５μｍ程度
とすることができる。次いで、図５（ｂ）に示すように、弾性膜１６ａ上に絶縁膜１６ｂ
を形成する。例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を弾性膜１６ａ上に形
成した後にジルコニウム層を例えば５００〜１２００℃程度の拡散炉で熱酸化することに
より、酸化ジルコニウム層を絶縁膜１６ｂとして形成することができる。絶縁膜１６ｂの
厚みは、例えば０．３〜０．５μｍ程度とすることができる。以上が、振動板形成工程Ｓ
１である。

次いで、スパッタ法等によって振動板１６上に下電極２０を形成する。図５（ｃ）に示
す例では、下電極２０を形成した後にパターニングしている。なお、上述した酸化ジルコ
ニウム層の代わりに、又は、酸化ジルコニウム層に加えて、窒化チタンアルミ（ＴｉＡｌ
Ｎ）膜、Ｉｒ膜、酸化イリジウム（ＩｒＯ）膜、等の層を密着層又は拡散防止層として振
動板１６上に形成したうえで、当該層上に下電極２０を形成してもよい。

次いで、スピンコート法といった液相法等によって少なくとも下電極２０上に圧電体層
３０を形成し、スパッタ法等によって少なくとも圧電体層３０上に上電極４０を形成する
。図５（ｄ）に示す例では、上電極４０を形成した後に圧電体層３０及び上電極４０をパ
ターニングしている。これにより、圧電体層３０及び電極（２０，４０）を有する圧電素
子３が形成され、この圧電素子３及び振動板１６を備えた圧電アクチュエーター２が形成
される。以上が、圧電素子形成工程Ｓ２である。

圧電体層３０を形成する場合、例えば、上述したＰＺＴを構成する金属の有機物を分散
媒に分散した前駆体溶液を用い、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程、及び、焼成工程を経て
結晶化させることにより、圧電体層３０が形成される。前記塗布工程では、下電極２０を
形成した絶縁膜１６ｂの上側に前記前駆体溶液を例えばスピンコート法により塗布する。
前記乾燥工程では、塗布膜を、例えば、１７０〜１８０℃程度に加熱し８〜３０分程度保
持して乾燥する。前記脱脂工程では、乾燥後の膜を、例えば、３００〜４００℃程度に加
熱し１０〜３０分程度保持して脱脂する。前記焼成工程では、脱脂後の膜を、例えば、５
５０〜８００℃程度に加熱し５〜３０分間程度焼成してペロブスカイト型酸化物を形成さ
せ、圧電体層３０を形成する。圧電体層３０を厚くするため、塗布工程と乾燥工程と脱脂
工程と焼成工程の組合せを複数回行ってもよい。なお、液相法以外にも、ＭＯＤ（Metal-
Organic Decomposition）法やスパッタ法等で圧電体層３０を形成してもよい。

次いで、図５（ｄ）に示すように、振動板１６をパターニングして、貫通孔７が形成さ
れる領域Ｒ３の振動板１６に貫通部１７を形成する。例えば、絶縁膜１６ｂをエッチング
して貫通部１７ｂを形成し、さらに弾性膜１６ａをエッチングして貫通部１７ａを形成す
る。図５（ｄ）に示す貫通部１７ｂは貫通部１７ａよりも開口面積が大きくされているが
、両貫通部１７ａ，１７ｂは同じ大きさで形成されてもよい。以上が、貫通部形成工程Ｓ
３である。

次いで、図６（ａ）に示すように、基板上にリード電極４５及び封止層４８を同時に形
成する（封止層形成工程Ｓ４）。例えば、圧電素子３を設けた基板の全面に亘ってニッケ
ルクロム等の密着層４６をスパッタ法等により形成し、この密着層４６上に金等の金属層
４７をスパッタ法等により形成し、レジスト等からなるマスクパターンを介してパターニ
ングすればよい。すると、貫通孔７に対応した領域Ｒ３にリード電極４５とは不連続の封
止層４８を残し、振動板１６の貫通部１７を封止することができる。この封止層形成工程
Ｓ４により、リード電極４５と同時に隔離層である封止層４８を形成することができ、製
造工程を簡略化してコストを低減することができる。むろん、リード電極４５の形成とは
別に封止層４８を形成してもよい。

なお、電極（２０，４０）や密着層４６や金属層４７は、ＤＣ（直流）マグネトロンス
パッタリング法といったスパッタ法等によって形成することができる。各層の厚みは、ス
パッタ装置の印加電圧やスパッタ処理時間を変えることにより調整することができる。

次いで、図６（ｂ）に示すように、圧電素子保持部５２等を予め形成した連通孔形成基
板５０を基板上に例えば接着剤５５によって接合する（連通孔形成基板接合工程Ｓ５）。

次いで、図６（ｃ）の破線で示すように、弾性膜１６ａを形成したシリコン基板１５を
例えば６０〜８０μｍ程度にする。例えば、当該シリコン基板１５において圧電素子３と
は反対側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所定の厚みにする。次いで、図７（ａ）に示すように、当該シリコ
ン基板１５において圧力発生室１２側となる面にマスク膜１８を形成し、所定形状にパタ
ーニングする。マスク膜１８には、窒化シリコン（ＳｉＮ）等を用いることができる。次
いで、ＫＯＨ水溶液等のアルカリ溶液を用いてシリコン基板１５を異方性エッチング（ウ
ェットエッチング）する。これにより、図７（ｂ）に示す液体流路（１２，１３ｂ，１４
）や、図１０に示す連通部１３ｂ等が同時に形成される。このとき、振動板の貫通部１７
が封止層４８で封止された状態であるので、貫通部１７から圧電素子３側にエッチング液
が流れ込まない。これにより、圧電素子３や連通孔形成基板５０に意図しないエッチング
が行われたり、連通孔形成基板５０の表面に設けられている配線が断線したりする不具合
を抑制することができる。以上が、圧力発生室１２及び開口部１３を形成する流路形成工
程Ｓ６である。
なお、液体流路（１２，１３，１４）は、圧電素子３の形成前に形成されてもよい。

次いで、圧力発生室１２や開口部１３等の内面に耐液体性を有する保護膜８０を形成す
る。封止層４８の密着層４６に保護膜８０を積層しても貫通孔に対応した領域Ｒ３の保護
膜８０を除去して貫通孔７を形成することができる。必要に応じて、図７（ｃ）に示すよ
うに、貫通孔７内の封止層４８の一部、具体的には、開口部１３側に露出している密着層
４６と、この密着層４６が拡散している金属層４７の一部とを、開口部１３側からウェッ
トエッチング（ライトエッチング）することにより除去してもよい。これにより、後の工
程で形成される保護膜８０と封止層４８との密着力が弱められ、封止層４８上の保護膜８
０が剥離し易くなる。

図８（ａ）に示す例では、流路形成基板１０からマスク膜１８を除去し、液体流路（１
２，１３ａ，１４）や連通部１３ｂの内面を含む圧力発生室側の全面に亘って酸化タンタ
ル等の耐アルカリ性を有する保護膜８０をスパッタ法等によって形成している。振動板の
貫通部１７が封止層４８によって封止されているため、流路形成基板１０の圧電素子３側
に保護膜８０が形成されない。従って、リード電極４５や連通孔形成基板５０の配線の接
続不良等が抑制される。以上が、保護膜形成工程Ｓ７である。

次いで、図８（ｂ）に示すように、保護膜８０を形成した圧力発生室１２や開口部１３
等の内面に内部応力が圧縮応力である圧縮応力層８５を形成する。図１を参照して説明し
たように、気相法により平坦面ＦＬ１に形成される圧縮応力層８５の厚みｔ_fを上記式（
１）のｔ_max＝α×（１／ΔＣ）×（ｄ／ｗ）＝α×（Ｐ／Ｄ）×（ｄ／ｗ）以下に設定
し、保護膜８０を形成した圧力発生室１２及び開口部１３等の内面に圧縮応力層８５を気
相法により形成する。好ましくは、厚みｔ_fを上記式（２）のｔ_min＝β×（ｗ／ｄ）以上
に設定する。圧縮応力層の材料にチタンタングステンを用いる場合、例えば、α＝４．０
×１０^-14［ｍ⁵／Ｎ］、β＝２．６×１０^-7［ｍ］として、液体流路（１２，１３ａ，１
４）や連通部１３ｂの内面を含む圧力発生室側の全面に亘って圧縮応力層８５をスパッタ
法により形成する。以上が、圧縮応力層形成工程Ｓ８である。

高応力材料の圧縮応力層８５を保護膜８０上に形成すると、圧縮応力層８５の応力によ
って封止層４８上に形成された保護膜８０が剥がれ始める。この圧縮応力層８５をウェッ
トエッチングにより除去すると、図９（ａ）に示すように、封止層４８上の保護膜８０を
圧縮応力層８５と共に除去することができる。さらに、図９（ｂ）に示すように、封止層
４８を開口部１３側からウェットエッチングして貫通させ、貫通孔７を形成する。このウ
ェットエッチングは、貫通部１７ａを有する弾性膜１６ａをマスクとして行うことができ
る。以上が、貫通孔形成工程Ｓ９である。

次いで、流路形成基板１０及び連通孔形成基板５０の周縁部の不要部分を例えばダイシ
ングにより切断して除去する。次いで、図４（ｂ）に示されるように、ノズル開口７１を
予め形成したノズルプレート７０をシリコン基板１５の圧力発生室１２側の面に接合する
。流路形成基板１０の開口面側に対するノズルプレート７０の固着には、接着剤、熱溶着
フィルム、等を用いることができる。

次いで、封止膜６１と固定板６２を積層したコンプライアンス基板６０を連通孔形成基
板５０上に接合し、所定のチップサイズに分割する。また、連通孔形成基板５０上には、
駆動回路６５が固定される。
以上により、記録ヘッド１が製造される。

本記録ヘッド１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９からノズル開口７１に至るまで内部をインクで満たす。駆動回路
６５からの記録信号に従い、圧力発生室１２毎に下電極２０と上電極４０との間に電圧を
印加すると、圧電体層３０、下電極２０及び振動板１６の変形によりノズル開口７１から
インク滴が吐出する。

図２（ｂ）に示したように、圧力発生室対応領域Ｒ１のうち、幅方向内側部分Ｐ１に対
して気相法により形成される圧縮応力層８５は比較的厚くなる一方、幅方向外側部分Ｐ２
に対して気相法により形成される圧縮応力層８５は比較的薄くなる。本製造方法は、気相
法により平坦面ＦＬ１に形成される圧縮応力層８６の厚みｔ_fが上記式（１）のｔ_max以下
に設定されているので、保護膜８０を形成した圧力発生室１２の幅方向内側部分Ｐ１に対
して気相法により形成される圧縮応力層８５が厚くなりすぎない。これにより、圧力発生
室１２の幅方向外側部分Ｐ２の振動板端部１６ｃにおける応力が大きくなりすぎず、圧力
発生室対応領域Ｒ１の振動板１６のクラックが抑制され、液体噴射ヘッドの耐久性が向上
する。
また、ｔ_fをｔ_min以上に設定すると、貫通孔に対応した領域Ｒ３の圧縮応力層８５が厚
くなり、圧縮応力層８５とともに保護膜８０がより確実に除去される。

（３）液体噴射装置：
図１１は、上述した記録ヘッド１を有するインクジェット式の記録装置（液体噴射装置
）２００の外観を示している。記録ヘッド１を記録ヘッドユニット２１１，２１２に組み
込むと、耐久性を向上させた記録装置２００を製造することができる。図１１に示す記録
装置２００は、記録ヘッドユニット２１１，２１２のそれぞれに、記録ヘッド１が設けら
れ、外部インク供給手段であるインクカートリッジ２２１，２２２が着脱可能に設けられ
ている。記録ヘッドユニット２１１，２１２を搭載したキャリッジ２０３は、装置本体２
０４に取り付けられたキャリッジ軸２０５に沿って往復移動可能に設けられている。駆動
モーター２０６の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト２０７を介してキ
ャリッジ２０３に伝達されると、キャリッジ２０３がキャリッジ軸２０５に沿って移動す
る。図示しない給紙ローラー等により給紙される記録シート２９０は、プラテン２０８上
に搬送され、インクカートリッジ２２１，２２２から供給され記録ヘッド１から吐出する
インクにより印刷がなされる。

（４）実施例：
以下、実施例を示すが、本発明は以下の例により限定されるものではない。

［各液体噴射ヘッドサンプルの作製］
上述した製造方法に従って、シリコン基板１５上に、貫通部１７ａを有する二酸化シリ
コンの弾性膜１６ａ、貫通部１７ｂを有する酸化ジルコニウムの絶縁膜１６ｂ、共通上電
極構造の圧電素子３、リード電極４５、及び、封止層４８を形成した。この基板上に連通
孔形成基板５０を接合し、圧力発生室１２や開口部１３等を形成し、圧力発生室１２や開
口部１３等の内面に保護膜８０と圧縮応力層８５をそれぞれスパッタ法により形成した。
ここで、実施例１〜７及び比較例１のそれぞれについて、図１２に示される圧力発生室１
２の幅ｗ、圧力発生室１２の深さｄ、ｗ／ｄ、振動板１６のやわらかさを表す指標ΔＣ、
及び、設定厚みｔ_fとした。α＝４．０×１０^-14［ｍ⁵／Ｎ］から求められる設定厚み上
限ｔ_max、及び、β＝２．６×１０^-7［ｍ］から求められる設定厚み下限ｔ_minも、図１２
に示している。図１２に示すように、実施例１〜７の設定厚みｔ_fはｔ_min＜ｔ_f＜ｔ_maxで
あり、比較例１の設定厚みｔ_fはｔ_f＞ｔ_maxである。

各条件で圧縮応力層８５を形成した後、貫通孔に対応した領域Ｒ３の圧縮応力層８５と
保護膜８０を除去して貫通孔７を形成し、ノズルプレート７０とコンプライアンス基板６
０をそれぞれ接合し、所定のチップサイズに分割して液体噴射ヘッドサンプルを作製した
。

［評価結果］
図１２には、各液体噴射ヘッドサンプルについて圧力発生室対応領域Ｒ１の振動板１６
にクラックが発生したか否かの評価結果も示している。図１２に示すように、ｔ_f＞ｔ_max
である比較例１のサンプルは、クラックの発生が見られた。一方、ｔ_min＜ｔ_f＜ｔ_maxで
ある実施例１〜７のサンプルは、貫通孔に対応した領域の保護膜が圧縮応力層とともに除
去され、クラックの発生が見られなかった。このことから、係数α，βの設定は適切であ
る。
以上より、気相法により平坦面に形成される圧縮応力層の厚みｔ_fをｔ_max以下に設定し
て圧力発生室及び開口部の内面の保護膜に圧縮応力層を気相法により形成することにより
、圧力発生室対応領域の振動板のクラックが抑制されることが確認された。

（５）応用、その他：
本発明は、種々の変形例が考えられる。
上述した製造工程の順序は、適宜、変更可能である。例えば、振動板形成工程Ｓ１で振
動板１６を形成した後、先に貫通部１７を形成し、この貫通部１７に封止層４８を形成し
てから圧電素子３を形成してもよい。
上述した実施形態では圧力発生室毎に個別の圧電体を設けているが、複数の圧力発生室
に共通の圧電体を設け圧力発生室毎に個別電極を設けることも可能である。
上述した実施形態では流路形成基板にリザーバの一部を形成しているが、流路形成基板
とは別の部材にリザーバを形成することも可能である。
上述した実施形態では圧電素子の上側を圧電素子保持部で覆っているが、圧電素子の上
側を大気に開放することも可能である。

流体噴射ヘッドから吐出される液体は、液体噴射ヘッドから吐出可能な材料であればよ
く、染料等が溶媒に溶解した溶液、顔料や金属粒子といった固形粒子が分散媒に分散した
ゾル、等の流体が含まれる。このような流体には、インク、液晶、等が含まれる。液体噴
射ヘッドは、プリンターといった画像記録装置の他、液晶ディスプレー等のカラーフィル
タの製造装置、有機ＥＬディスプレー等の電極の製造装置、バイオチップ製造装置、等に
搭載可能である。

以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、圧力発生室に対応した領域
の振動板のクラックを抑制する液体噴射ヘッドの製造方法等の技術を提供することができ
る。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わ
せを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各
構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明
は、これらの構成等も含まれる。

１…記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、２…圧電アクチュエーター、３…圧電素子、４…能
動部、７…貫通孔、８…位置決め孔、９…リザーバ、１０…流路形成基板、１１…隔壁、
１２…圧力発生室、１３…開口部、１３ａ，１３ｂ…連通部、１４…インク供給口、１５
…シリコン基板、１６…振動板、１６ａ…弾性膜、１６ｂ…絶縁膜、１６ｃ…幅方向の端
部、１７，１７ａ，１７ｂ…貫通部、４５…リード電極、４６…密着層、４７…金属層、
４８…封止層、５０…連通孔形成基板、５１…連通孔、６０…コンプライアンス基板、６
５…駆動回路、７０…ノズルプレート、７１…ノズル開口、８０…保護膜、８５，８６…
圧縮応力層、２００…記録装置（液体噴射装置）、Ｄ１…圧力発生室の幅方向、Ｄ２…圧
力発生室の長手方向、Ｄ３…厚み方向、ＦＬ１…平坦面、Ｐ１…幅方向内側部分、Ｐ２…
幅方向外側部分、Ｒ１…圧力発生室対応領域、Ｒ２…幅方向外側領域、Ｒ３…貫通孔に対
応した領域、Ｓ１…振動板形成工程、Ｓ２…圧電素子形成工程、Ｓ３…貫通部形成工程、
Ｓ４…封止層形成工程、Ｓ５…連通孔形成基板接合工程、Ｓ６…流路形成工程、Ｓ７…保
護膜形成工程、Ｓ８…圧縮応力層形成工程、Ｓ９…貫通孔形成工程。

Claims

流路形成基板、及び、該流路形成基板上に設けられた振動板に厚み方向へ貫通した貫通
孔が形成された液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記振動板の前記貫通孔に対応した貫通部が封止された状態で、ノズル開口に連通する
圧力発生室、及び、前記貫通孔となる開口部を前記流路形成基板に形成する工程と、
前記圧力発生室及び前記開口部の内面に耐液体性を有する保護膜を形成する工程と、
前記保護膜を形成した圧力発生室及び開口部の内面に内部応力が圧縮応力である圧縮応
力層を気相法により形成する圧縮応力層形成工程と、
前記貫通孔に対応した領域の圧縮応力層及び保護膜を除去して前記貫通孔を形成する工
程と、を備え、
前記圧縮応力層形成工程では、前記圧力発生室の幅をｗ、前記圧力発生室の深さをｄ、
前記圧力発生室に対応した領域の前記振動板に対して厚み方向へ加える圧力をＰ、該圧力
Ｐを加えたときに変形する前記振動板の厚み方向及び幅方向に沿った変形断面積をＤ、前
記圧縮応力層の材料に応じた係数をα、とするとき、気相法により平坦面に形成される前
記圧縮応力層の厚みｔ_fをα×（Ｐ／Ｄ）×（ｄ／ｗ）以下に設定して、前記保護膜を形
成した圧力発生室及び開口部の内面に前記圧縮応力層を気相法により形成する、液体噴射
ヘッドの製造方法。
前記圧縮応力層形成工程では、前記圧縮応力層の材料に応じた係数をβとするとき、前
記ｔ_fをβ×（ｗ／ｄ）以上、かつ、α×（Ｐ／Ｄ）×（ｄ／ｗ）以下に設定して、前記
保護膜を形成した圧力発生室及び開口部の内面に前記圧縮応力層を気相法により形成する
、請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記保護膜の材料に少なくとも酸化タンタルを用いた、請求項１又は請求項２に記載の
液体噴射ヘッドの製造方法。
前記圧縮応力層の材料に少なくともチタンタングステンを用いた、請求項１〜請求項３
のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記振動板の貫通部を封止する封止層の材料に前記振動板上の圧電素子から引き出され
るリード電極と同じ材料を少なくとも用いた、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載
の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記貫通孔に繋がる連通孔を形成した連通孔形成基板を前記振動板が設けられた流路形
成基板に接合する工程を備える、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘ
ッドの製造方法。
前記保護膜の材料に酸化タンタルを用い、前記圧縮応力層の材料にチタンタングステン
を用い、前記係数αをα＝４．０×１０^-14［ｍ⁵／Ｎ］とし、前記係数βをβ＝２．６×
１０^-7［ｍ］とする、請求項２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法により液体噴射
ヘッドを形成する工程を備えた、液体噴射装置の製造方法。