JP4596152B2

JP4596152B2 - 液体噴射ヘッドの製造方法

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Publication number: JP4596152B2
Application number: JP2005168354A
Authority: JP
Inventors: 健関崎; 明松沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2025-06-08
Also published as: JP2006341444A

Description

液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。

液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室とこの圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合され連通部と共にリザーバの一部を構成するリザーバ部を有するリザーバ形成基板とを具備し、振動板とこの振動板上に設けられた積層膜とを貫通する貫通部を介してリザーバ部と連通部とを連通させてリザーバを形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、振動板及び積層膜の連通部（リザーバ部）に対向する部分を機械的に打ち抜いて貫通部を形成してリザーバ部と連通部とを連通させている。

しかしながら、このように機械的な加工で貫通部を形成すると、加工カス等の異物が生じ、圧力発生室などの流路内にこの異物が入り込み、吐出不良等の原因となるという問題がある。なお、貫通部を形成後、例えば、洗浄等を行うことで、加工カス等の異物はある程度除去することはできるが完全に除去するのは難しい。また、貫通部を機械的に加工すると、貫通部の周囲に亀裂等が発生し、この亀裂が生じることによっても吐出不良が発生するという問題がある。すなわち、亀裂が発生した状態でインクを充填してノズル開口から吐出させると、亀裂部分から破片が脱落し、この破片がノズル開口に詰まり吐出不良が発生するという問題がある。

上述した特許文献１には、このような問題を解決するために、樹脂材料からなる被覆膜によって積層膜を固定して異物の発生を防止した構造が開示されている。この構造を採用することで、異物の発生はある程度抑えられるかもしれないが、異物による吐出不良を完全に防止することは難しい。

なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドの製造方法においても、同様に存在する。

特開２００３−１５９８０１号公報（第７−８図）

本発明は、このような事情に鑑み、異物によるノズル詰まり等の吐出不良を確実に防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法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、シリコン基板からなり液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と当該圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成する素子形成工程と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の表面に金属膜を形成すると共に前記圧電素子に対応する領域の前記金属膜をパターニングして前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成するリード電極形成工程と、前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記一方面側に接合する接合工程と、前記流路形成基板に前記圧力発生室及び前記連通部をエッチングにより形成するエッチング工程と、前記リザーバ部と前記連通部とを連通させる連通工程とを具備し、且つ前記エッチング工程よりも前に、前記連通部が形成される領域に前記振動板の厚さ方向の少なくとも一部を除去して凹部を形成すると共に、少なくともこの凹部に対向する領域が前記金属膜と当該金属膜の少なくとも何れか一方面側に存在する封止膜とからなるバリア膜で覆われた構造とし、前記エッチング工程では、前記流路形成基板をその他方面側から前記振動板及び前記バリア膜が露出するまでウェットエッチングすることにより前記圧力発生室及び前記連通部を形成し、前記連通工程では、前記凹部に対応する領域の前記バリア膜をエッチングにより除去して前記リザーバ部と前記連通部とを連通させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
かかる第１の態様では、リザーバを形成する際に、加工カス等の異物が発生することがないため、加工カス等によるノズル詰まり等の吐出不良が確実に防止される。また、流路形成基板をエッチングする際のエッチング液が、リザーバ形成基板側に回り込むのを確実に防止できる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記エッチング工程よりも前に、前記振動板の厚さ方向の一部を除去して前記凹部を形成すると共に前記凹部を含む領域が当該凹部に対応する部分に残留した振動板で構成される前記封止膜と該封止膜上に形成した前記金属膜とからなるバリア膜によって覆われた構造と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。
かかる第２の態様では、製造工程を煩雑化させることなくバリア膜を形成することができ、且つこのバリア膜によって、エッチング液のリザーバ形成基板側への回り込みをより確実に防止できる。

本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記振動板が酸化シリコンからなる弾性膜を少なくとも含み、前記封止膜が前記弾性膜の一部で構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第３の態様では、製造工程を煩雑化させることなくバリア膜を形成することができ、且つこのバリア膜によって、エッチング液のリザーバ形成基板側への回り込みをより確実に防止できる。また、封止膜が弾性膜の一部で形成するようにしたため、封止膜を比較的容易に除去することができ、製造効率の煩雑化がより確実に抑えられる。

本発明の第４の態様は、第１の態様において、前記エッチング工程よりも前に、前記連通部が形成される領域に前記振動板を貫通させて前記凹部を形成する共に少なくとも前記凹部を含む領域が前記金属膜と前記金属膜上に形成した樹脂材料からなる前記封止膜とで構成される前記バリア膜によって覆われた構造と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。
かかる第４の態様では、製造工程を煩雑化させることなくバリア膜を形成することができ、且つこのバリア膜によって、エッチング液のリザーバ形成基板側への回り込みをより確実に防止できる。

本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記封止膜が、可塑性樹脂からなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第５の態様では、エッチング液のリザーバ形成基板側への回り込みをさらに確実に防止できる。

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に係る製造方法によって製造されるインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）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１〜２μｍの弾性膜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、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、後述するリザーバ形成基板３０のリザーバ部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ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。

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、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられるマスク膜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。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３００℃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、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５２が形成されている。さらに、この絶縁体膜５２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振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。

また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等の金属膜からなるリード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。また、詳しくは後述するが、連通部１３に対応する領域に設けられた振動板、本実施形態では、弾性膜５０及び絶縁体膜５２に形成された貫通部５３の周縁には、このリード電極９０と同一の層である金属膜９５が存在している。

このような流路形成基板１０の圧電素子３００側の面には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接着剤３５によって接着されている。リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１は、振動板、本実施形態では、弾性膜５０及び絶縁体膜５２、を貫通する貫通部を介して連通部１３と連通され、これらリザーバ部３１及び連通部１３によってリザーバ１００が形成されている。

また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３２内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部３２は、密封されていてもよいし密封されていなくてもよい。このようなリザーバ形成基板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、リザーバ形成基板３０上には、所定パターンで形成された接続配線２００が設けられ、この接続配線２００上には圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ２１０が実装されている。そして、各圧電素子３００から圧電素子保持部３２の外側まで引き出された各リード電極９０の先端部と、駆動ＩＣ２１０とが駆動配線２２０を介して電気的に接続されている。

さらに、リザーバ形成基板３０のリザーバ部３１に対応する領域上には、封止板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。封止板４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止板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板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ＩＣ２１０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、圧電素子３００及び振動板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３〜図５を参照して説明する。なお、図３〜図５は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、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５４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、膜厚が約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３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５４）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５２を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５４）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５２を形成する。

次いで、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５２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。次に、図３（ｄ）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の全面に形成し、これら圧電体層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。

また、連通部（図示なし）が形成される領域に、振動板、本実施形態では、弾性膜５０及び絶縁体膜５２の少なくとも一部を除去して凹部５５を形成する。すなわち、まず連通部１３が形成される領域に、絶縁体膜５２を除去することによって絶縁体膜５２を貫通する開口部５２ａを形成する。さらに、この絶縁体膜５２の開口部５２ａを介して、弾性膜５０の一部を除去して溝部５０ａを形成することによって、開口部５２ａと溝部５０ａとからなる凹部５５を形成する。またこれにより、凹部５５に対応する部分には、残留した振動板、すなわち、弾性膜５０の一部で構成される封止膜５６が形成される。この封止膜５６は、詳しくは後述するがバリア膜５７の一部を構成し、圧力発生室１２及び連通部１３等をウェットエッチングによって形成する際に、エッチング液がリザーバ形成基板用ウェハ１３０側に流れ込むのを防止する役割を果たす。このような封止膜５６の厚さは、特に限定されないが、比較的薄く形成することが好ましく、本実施形態では、封止膜５６を約５０ｎｍ程度の厚さで形成している。

なお、本実施形態では、開口部５２ａを溝部５０ａよりも開口面積が大きくなるように形成しているが、勿論、開口部５２ａと溝部５０ａとは同じ大きさで形成されていてもよい。

次に、図４（ａ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、まず流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属膜９５を形成する。このとき、連通部が形成される領域に設けられている凹部５５内にも金属膜９５が連続的に形成される。そして、この金属膜９５上に、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を形成し、このマスクパターンを介して金属膜９５を圧電素子３００毎にパターニングすることによりリード電極９０を形成する。

また、このようにリード電極９０を形成する際、凹部５５に対応する領域を含む連通部１３が形成される領域の金属膜９５は、リード電極９０とは不連続となるように残しておく。すなわち、連通部１３が形成される領域が、封止膜５６及び金属膜９５からなるバリア膜５７で覆われた構造とする。

なお、リード電極９０となる金属膜９５の主材料としては、比較的導電性の高い材料であれば特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）又はイリジウム（Ｉｒ）を用いることが好ましく、例えば、本実施形態では、金（Ａｕ）を用いている。なお、このような金属膜９５の下側には、金属膜９５（リード電極９０）の密着性を確保するための密着層を形成するようにしてもよい。密着層の材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）又はクロム（Ｃｒ）等の材料が挙げられ、特に、チタンタングステン（ＴｉＷ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）等を用いるのが好ましい。

次に、図４（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、このリザーバ形成基板用ウェハ１３０には、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２等が予め形成されており、リザーバ形成基板用ウェハ１３０上には、上述した接続配線２００が予め形成されている。なお、リザーバ形成基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するシリコンウェハであり、リザーバ形成基板用ウェハ１３０を接合することで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４（ｃ）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。次いで、図５（ａ）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５１を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図５（ｂ）に示すように、このマスク膜５１を介して流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチング（ウェットエッチング）して、流路形成基板用ウェハ１１０に圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０を、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のエッチング液によって振動板及びバリア膜５７、本実施形態では、弾性膜５０が露出するまでエッチングすることより、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４を同時に形成する。

このとき、上述したように、連通部１３が形成される領域は、封止膜５６及び金属膜９５からなるバリア膜５７によって覆われている。すなわち、連通部１３が形成される領域の流路形成基板用ウェハ１１０の表面は、このバリア膜５７によって封止されている。このため、連通部１３を介してリザーバ形成基板用ウェハ１３０側にエッチング液が流れ込むことがない。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に設けられている接続配線２００にエッチング液が付着することがなく、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に形成されている接続配線２００の断線等の発生を防止することができる。また、リザーバ部３１内にエッチング液が浸入してリザーバ形成基板用ウェハ１３０がエッチングされる虞もない。

ここで、金属膜９５は、上述したようにスパッタ法等によって流路形成基板用ウェハ１１０上に形成される。このため、流路形成基板用ウェハ１１０の表面に異物等が付着していると、異物が付着している部分には金属膜９５が形成されず、その後に異物が除去されることで金属膜９５に微小な貫通孔が形成されてしまう虞がある。また、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成した金属膜９５をパターニングする際に、金属膜９５に微小な貫通孔が形成されてしまうこともある。具体的には、金属膜９５をパターニングするためのマスクパターンに、上述した金属膜９５の成膜時と同様に、異物により微少な貫通孔が形成されてしまう場合がある。そして、このように微小な貫通孔が形成されたマスクパターンを介して金属膜９５をエッチングすることで、必要以上に金属膜９５が除去されて微小な貫通孔が形成されてしまう虞がある。このため、連通部１３が形成される領域を金属膜９５のみで覆った状態で、流路形成基板用ウェハ１１０をウェットエッチングして圧力発生室１２、連通部１３等を形成すると、金属膜９５に存在する微小な貫通孔からリザーバ形成基板用ウェハ１３０側にエッチング液が流れ込み、リザーバ形成基板用ウェハ１３０表面の接続配線２００が断線する等の問題が生じる虞がある。

しかしながら、上述したように本実施形態では、連通部１３が形成される領域を金属膜９５及び封止膜５６からなるバリア膜５７で覆った構造として、流路形成基板用ウェハ１１０に連通部１３等を形成するようにしたので、リザーバ形成基板用ウェハ１３０側へのエッチング液の流れ込みを確実に防止することができる。例えば、金属膜９５に上述したような微小な貫通孔が形成されていたとしても、この貫通孔は封止膜によって封止されるため、エッチング液のリザーバ形成基板用ウェハ１３０側への流れ込みは確実に防止される。

なお、このような圧力発生室１２等を形成する際、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の流路形成基板用ウェハ１１０側とは反対側の表面を、耐アルカリ性を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等からなる封止フィルムでさらに封止するようにしてもよい。これにより、リザーバ形成基板用ウェハ１３０の表面に設けられた接続配線２００の断線等の不良をより確実に防止することができる。

次いで、図５（ｃ）に示すように、連通部１３側からウェットエッチングすることにより、封止膜５６、すなわち凹部５５に対応する部分の弾性膜５０を除去する。この封止膜５６である弾性膜５０の膜厚は、本実施形態では５０ｎｍ程度と比較的薄いため、極めて短時間で良好に除去することができる。次いで、図５（ｄ）に示すように、連通部１３側から金属膜９５をエッチング、例えば、ウェットエッチングにより除去して、振動板、本実施形態では、弾性膜５０及び絶縁体膜５２を貫通する貫通部５３を形成する。これにより、この貫通部５３を介して連通部１３とリザーバ部３１とが連通して、リザーバ１００が形成される。

このようにリザーバ１００を形成した後は、図示しないが、リザーバ形成基板用ウェハ１３０に形成されている接続配線２００上に駆動ＩＣ２１０を実装すると共に、駆動ＩＣ２１０とリード電極９０とを駆動配線２２０によって接続する。その後、流路形成基板用ウェハ１１０及びリザーバ形成基板用ウェハ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のリザーバ形成基板用ウェハ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、リザーバ形成基板用ウェハ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。

以上説明したように、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０の連通部１３が形成される部分に対応する領域を、リード電極９０と同一層である金属膜９５及び封止膜５６からなるバリア膜５７によって覆った構造とした後に、流路形成基板用ウェハ１１０をウェットエッチングすることによって圧力発生室１２等を形成し、バリア膜５７を最終的にエッチングにより除去することでリザーバ部３１と連通部１３とを連通させるようにした。このため、従来の機械的な加工とは異なり加工カス等の異物が発生することはない。したがって、圧力発生室１２、連通部１３等のインク流路内に加工カスが残留し、残留した加工カスによってノズル詰まり等の吐出不良が発生するのを確実に防止することができる。

また、上述したように、ウェットエッチングによって連通部１３等を形成する際、バリア膜５７によってエッチング液のリザーバ形成基板用ウェハ１３０側への流れ込みを確実に防止することができ、断線等の不良の発生を防止することができる。

（実施形態２）
図６及び図７は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０をウェットエッチングして圧力発生室１２等を形成する前に、金属膜９５と金属膜９５上に形成した樹脂材料からなる封止膜５６Ａとからなるバリア膜５７Ａによって凹部５５Ａに対応する領域を覆った構造とした例である。

具体的には、まず、実施形態１と同様に、流路形成基板用ウェハ１１０上に、弾性膜５０、絶縁体膜５２及び下電極膜６０を形成する（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照）。次に、図６に示すように、圧電素子３００を形成すると共に、連通部１３が形成される領域に凹部５５Ａを形成する。すなわち、本実施形態では、絶縁体膜５２を貫通する開口部５２ａを形成し、さらに、この絶縁体膜５２の開口部５２ａを介して、弾性膜５０を厚さ方向に貫通する溝部５０ｂを形成することによって、開口部５２ａと溝部５０ｂとからなる凹部５５Ａを形成する。なお、圧電素子３００の製造工程に関しては、実施形態１と同様である。

次いで、実施形態１と同様にリード電極９０を形成すると共に、凹部５５Ａを含む連通部１３が形成される領域を金属膜９５で覆った構造とし、次いで流路形成基板用ウェハ１１０にリザーバ形成基板を接合した後、流路形成基板用ウェハを所定の厚さとする（図４（ａ）〜図４（ｃ）参照）。

次に、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、金属膜９５上に樹脂材料からなる封止膜５６Ａを形成して、金属膜９５と封止膜５６Ａとからなるバリア膜５７Ａを形成する。ここで、金属膜９５上に形成される封止膜５６Ａの材料としては、樹脂材料であれば特に限定されないが、可塑性の樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、本実施形態では、熱可塑性接着剤をリザーバ部３１内に流し込むことによって封止膜５６Ａを形成した。

その後は、実施形態１と同様に流路形成基板用ウェハ１１０をウェットエッチングして圧力発生室１２、連通部１３等を形成し、図７（ｂ）に示すように、連通部１３に対応する領域のバリア膜５７Ａ、すなわち、凹部５５Ａ内の金属膜９５と封止膜５６Ａとを、エッチング等によって順次除去することによってリザーバ１００を形成する。

そして、本実施形態のように、連通部が形成される領域を樹脂材料からなる封止膜５６Ａと金属膜９５とからなるバリア膜５７Ａで覆った構造とした場合でも、勿論、実施形態１の場合と同様の効果が得られる。特に、本実施形態では、金属膜９５上に樹脂材料からなる封止膜５６Ａを形成してバリア膜５７Ａとしているため、金属膜９５に微小な貫通孔が形成されている場合でも、封止膜５６Ａによってこの微小な貫通孔が確実に塞がれる。したがって、エッチング液のリザーバ形成基板用ウェハ１３０側への流れ込みをより確実に防止することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、流路形成基板用ウェハ１１０をウェットエッチングして圧力発生室１２、連通部１３等を形成する工程（エッチング工程）よりも前に、凹部５５に対応する領域がバリア膜５７で覆われた構造となっていれば、凹部５５を形成する工程及び封止膜５６を形成する工程は、何れのタイミングで行ってもよい。

具体的には、例えば、上述の実施形態では、振動板に凹部５５を形成した後に圧電素子３００を形成したが、これとは反対に圧電素子３００を形成した後に凹部５５を形成するようにしてもよい。また、例えば、上述の実施形態２では、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚さに加工した後、封止膜５６Ａを形成するようにしたが、勿論、封止膜５６Ａは、流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚さに加工する前に形成するようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、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（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。

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製造工程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工程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工程を示す断面図である。実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。実施形態２に係る記録ヘッドの製造工程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、２０ノズルプレート、２１ノズル開口、３０リザーバ形成基板、３１リザーバ部、３２圧電素子保持部、３５接着剤、４０コンプライアンス基板、５０弾性膜、５０ａ，５０ｂ溝部、５１マスク膜、５２絶縁体膜、５２ａ開口部、５３貫通部、５５凹部、５６封止膜、５７バリア膜、６０下電極膜、７０圧電体層、８０上電極膜、９０リード電極、９５金属膜、１００リザーバ、１１０流路形成基板用ウェハ、１３０リザーバ形成基板用ウェハ、２００接続配線、２１０駆動ＩＣ、２２０駆動配線、３００圧電素子

Claims

シリコン基板からなり液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と当該圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板の一方面側に振動板を介して下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成する素子形成工程と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の表面に金属膜を形成すると共に前記圧電素子に対応する領域の前記金属膜をパターニングして前記圧電素子から引き出されるリード電極を形成するリード電極形成工程と、前記連通部と連通してリザーバの一部を構成するリザーバ部が形成されたリザーバ形成基板を前記流路形成基板の前記一方面側に接合する接合工程と、前記流路形成基板に前記圧力発生室及び前記連通部をエッチングにより形成するエッチング工程と、前記リザーバ部と前記連通部とを連通させる連通工程とを具備し、
且つ前記エッチング工程よりも前に、前記連通部が形成される領域に前記振動板の厚さ方向の少なくとも一部を除去して凹部を形成すると共に、少なくともこの凹部に対向する領域が前記金属膜と当該金属膜の少なくとも何れか一方面側に存在する封止膜とからなるバリア膜で覆われた構造とし、
前記エッチング工程では、前記流路形成基板をその他方面側から前記振動板及び前記バリア膜が露出するまでウェットエッチングすることにより前記圧力発生室及び前記連通部を形成し、前記連通工程では、前記凹部に対応する領域の前記バリア膜をエッチングにより除去して前記リザーバ部と前記連通部とを連通させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
請求項１において、前記エッチング工程よりも前に、前記振動板の厚さ方向の一部を除去して前記凹部を形成すると共に前記凹部を含む領域が当該凹部に対応する部分に残留した振動板で構成される前記封止膜と該封止膜上に形成した前記金属膜とからなるバリア膜によって覆われた構造と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２において、前記振動板が酸化シリコンからなる弾性膜を少なくとも含み、前記封止膜が前記弾性膜の一部で構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
請求項１において、前記エッチング工程よりも前に、前記連通部が形成される領域に前記振動板を貫通させて前記凹部を形成する共に少なくとも前記凹部を含む領域が前記金属膜と前記金属膜上に形成した樹脂材料からなる前記封止膜とで構成される前記バリア膜によって覆われた構造と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４において、前記封止膜が、可塑性樹脂からなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。