JP4986216B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置 - Google Patents

液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置に係り、特に、振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置に関する。
インクジェット記録装置は、多数のノズルを有する記録ヘッドと記録媒体を相対的に移動させながら、各ノズルから記録媒体に向かってインク滴を吐出することにより記録を行うものであり、記録動作時の騒音が低く、ランニングコストが安く、また、多種多様の記録媒体に対して高品質な画像を記録できることなどから広く普及している。記録ヘッドには、各ノズルにそれぞれ対応する圧力室やその他インク流路が設けられており、例えば、圧電素子や発熱素子などの圧力発生手段を利用して圧力室内のインクに圧力変化を与えることにより、その圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出させる。
記録ヘッドの製造方法としてはこれまでに各種提案されている。例えば、特許文献１には、シリコン基板を使った記録ヘッドの製造方法が記載されている。同文献によれば、シリコン基板の表面に予め凹部を形成し、この凹部にＳｉＯ２等を埋めて犠牲層とし、当該表面を平坦化した後に圧電デバイスをパターン形成し、その犠牲層を除去して圧力室とする方法の問題点として、犠牲層の成膜に多大な時間を要すること、犠牲層の平坦化が容易ではないこと、コスト的な問題を挙げ、これらの問題を解決するために、シリコン基板の表面の一部を、複数の柱状部分が残るようにエッチングを行い、前記複数の柱状部分の化学特性を変質させると共に前記表面の一部を平坦化し、平坦化された前記表面の一部に振動板や圧電素子を形成し、化学的特性を変質された前記複数の柱状部分をエッチングによって除去している。
特開２００１−１９１５４２号公報
しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、シリコン基板の所定領域（圧力室及びインク供給口形成部分）に形成される柱状部分は、振動板や圧電素子の形成後、ＨＦ（フッ酸）による湿式エッチングによって除去される。柱状部分は、シリコンをエッチングにより溝部を形成してから熱酸化することで形成しているため、圧力室の底面に凹凸が生じてしまい、吐出性能を低下させてしまう。また、溝部形成時にアスペクト比の違いにより、エッチング深さ（エッチングレート）が異なるといったマイクロローディングの影響によって面ムラ（凹凸）が生じやすく、圧力室の深さは均一とならず、各ノズルの吐出特性にばらつきが生じる要因となり、記録画像の品質低下を招く恐れがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、圧電素子や圧力室を高精度に形成することのできる液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、を含み、前記保護膜と前記振動板は同材料からなり、前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、底面側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が底面側端部に形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、を含み、前記保護膜と前記振動板は同材料からなり、前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が開口側端部に形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、を含み、前記保護膜と前記振動板は同材料からなり、前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、底面側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が底面側端部に形成されるとともに、開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が開口側端部に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、圧力室形成前に振動板や圧電素子を形成するので、振動板が薄い場合でも圧電素子を高精度に形成できるとともに、エッチングによって圧力室を形成する際、第２層がエッチングストップ層となるので圧力室は面ムラが発生せず、更に、圧力室の輪郭形状は振動板形成前に第１層に形成した溝部によって精度良く規定されるので、圧力室を高精度に形成することができる。特に溝部の深さ方向に平行な断面形状が底面側又は開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が形成されているので、圧力室における気泡排除性が向上する。
また、保護膜と振動板が同材料からなり、一度の成膜工程で保護膜と振動板を同時に形成することができるので、工程の短縮化が図られる。
本発明においては、前記保護膜形成工程と前記振動板形成工程は同一工程で行われることが好ましい。
本発明においては、圧力室を形成する基板としてＳＯＩ基板を用いることが好ましい。溝部が形成される層の厚さに応じて圧力室の深さを自由に設定することができるとともに、ハンドリング性も向上する。
本発明では、前記溝部にヒーター用電極を形成する工程を更に含む態様が好ましい。
上記の態様によれば、圧力室の輪郭形状に沿って形成される溝部にヒーター用電極が形成されるので、圧力室の温調が可能となる。
また、前記目的を達成するために、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、を含み、前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、底面側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が底面側端部に形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、を含み、前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が開口側端部に形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、を含み、前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、底面側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が底面側端部に形成されるとともに、開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が開口側端部に形成されていることを特徴とする。
また、前記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によって製造された液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、圧力室形成前に振動板や圧電素子を形成するので、振動板が薄い場合でも圧電素子を高精度に形成できるとともに、エッチングによって圧力室を形成する際、第２層がエッチングストップ層となるので圧力室は面ムラが発生せず、更に、圧力室の輪郭形状は振動板形成前に第１層に形成した溝部によって精度良く規定されるので、圧力室を高精度に形成することができる。特に溝部の深さ方向に平行な断面形状が底面側又は開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が形成されているので、圧力室における気泡排除性が向上する。
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態（第１〜第４の実施形態）について詳説する。
〔第１の実施形態〕
まず、本発明に係る画像形成装置の一実施形態としてのインクジェット記録装置について説明する。
図１は、インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。印字部１２を構成する各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する記録ヘッドを追加する構成も可能である。
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
本例の印字検出部２４は、少なくとも各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
印字検出部２４は、各色の記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
なお、インク色ごとに設けられている各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下では、これらを代表して符号５０によって記録ヘッドを示すものとする。
次に、記録ヘッド５０の構成について説明する。図２は、記録ヘッド５０の一部を概略的に示した断面図である。図２に示すように、記録ヘッド５０は、ノズルプレート６０、流路基板６２、及び振動板６４を順次積層した構造となっている。なお、記録ヘッド５０の詳細構成については後で説明するが、流路基板６２は、支持層（Ｓｉ）、Ｂｏｘ層（ＳｉＯ２）、及び活性層（Ｓｉ）から成るＳＯＩ基板（３層構造基板）で構成される。
図示は省略したが、ノズルプレート６０には多数の吐出口（ノズル）５１が２次元状（マトリクス状）に形成されており、図２に示すように、各ノズル５１はそれぞれ対応する圧力室５２にノズル流路５６を介して連通している。圧力室５２は流路基板６２に形成される溝部の上面を振動板６４で塞ぐようにして構成されており、圧力室５２にはノズル５１から吐出するためのインクが充填される。圧力室５２にインク供給するための供給口５４は振動板６４に形成されており、インク供給源たるインクタンク（不図示）から供給口５４を介して圧力室５２にインク供給が行われる。
振動板６４上の圧力室５２に対応する位置（即ち、振動板６４を挟んで圧力室５２に対向する位置）には圧電素子５８が設けられている。圧電素子５８は、ピエゾに代表される圧電体７０の両面が電極（共通電極７２、個別電極７４）で挟まされた構造となっている。
このような構成により、圧電素子５８に所定の駆動信号が供給されると、圧電素子５８の変位に伴う振動板６４の変形により、圧力室５２の容積が変化し、圧力室５２内のインクは加圧され、その圧力室５２に連通するノズル５１からインク滴が吐出される。
次に、記録ヘッド５０の製造方法について説明する。図３〜図５は、記録ヘッドの製造工程を示した説明図である。以下、これらの図を用いて各工程について詳説する。
まず、図３（ａ）に示すように、支持層（Ｓｉ）１０２、Ｂｏｘ層（ＳｉＯ２）１０４、及び活性層（Ｓｉ）１０６から成るＳＯＩ基板（３層構造基板）１００を準備する。ＳＯＩ基板１００は、図２に示した流路基板６２に相当する。ＳＯＩ基板１００の厚さは５０〜５００［μｍ］であり、例えば、支持層１０２が１００［μｍ］、Ｂｏｘ層１０４が１［μｍ］、活性層１０６が１００［μｍ］である。活性層１０６の厚さが圧力室５２の深さＨに相当し、支持層１０２及Ｂｏｘ層１０４の厚さがノズル流路５６の長さＬに相当するので（図２参照）、圧力室５２やノズル流路５６の形状に応じて各層の厚さを決定すればよい。
次に、図３（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側（活性層１０６側）にレジスト（感光性樹脂）１０８をパターニングする。具体的には、活性層１０６の表面全体へのレジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベークの各プロセスを順に実施する。各プロセス条件はレジストの種類や膜厚に応じて決定すればよい。次工程で行われるシリコンエッチングの選択比に応じてレジスト１０８の膜厚を決定することが好ましい。レジスト１０８に代わりに、酸化膜、窒化膜、金属などのハードマスクを用いてもよい。レジスト１０８のパターニングは圧力室５２の輪郭形状に対応する環状の開口領域１１０が形成されるように行う。
次に、図３（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側から活性層１０６に対してドライエッチング（トレンチエッチング）を行い、活性層１０６にトレンチ部（溝部）１１２を形成する。ドライエッチングの方法としては、例えば、エッチングと保護膜形成を繰り返し行う方法や、ＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、ＣＨＦ３などの混合ガスを用いて（側壁保護膜を形成しながら）ドライエッチングを行う方法などがある。この際、Ｂｏｘ層１０４がエッチングストップ層として機能するので、活性層１０６のレジスト１０８で被覆されていない領域（即ち、開口領域１１０に対応する領域）のみがエッチングされて除去され、Ｂｏｘ層１０４を底面とするトレンチ部１１２が活性層１０６に形成される。図３（ｄ）は、図３（ｃ）の上面図である。図３（ｄ）に示すように、トレンチ部１１２の平面形状は、レジスト１１０の平面形状と同一であり、矩形状の圧力室５２の輪郭形状に沿って環状の形状となっている。トレンチ部１１２の形成後、アッシング処理や専用の剥離液を使用して、レジスト１０８の除去を行う。レジスト除去後の様子を図３（ｅ）に示す。
次に、図３（ｆ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側（支持層１０２）にレジスト１１４をパターニングする。具体的には、前述したレジスト１０８の形成方法と同様であり（図３（ｂ）参照）、支持層１０２の表面全体へのレジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベークの各プロセスを順に実施する。各プロセス条件はレジストの種類や膜厚に応じて決定すればよい。レジスト１１４の平面形状は図示を省略するが、ノズル流路５６に対応する開口領域１１６が形成されるようにレジスト１１４のパターニングを行う。
次に、図３（ｇ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側から支持層１０２に対してドライエッチングを行い、支持層１０２に溝部１１８を形成する。ドライエッチングの方法としては、前述した活性層１０６に対するドライエッチングの方法と同様であり（図３（ｃ）参照）、Ｂｏｘ層１０４がエッチングストップ層として機能するので、支持層１０２のレジスト１１４で被覆されていない領域（即ち、開口領域１１６に対応する領域）のみがエッチングされて除去され、Ｂｏｘ層１０４を底面とする溝部１１８が支持層１０２に形成される。溝部１１８はノズル流路５６（図２参照）に相当する。溝部１１８の形成後、アッシング処理や専用の剥離液を使用して、レジスト１１４の除去を行う。レジスト除去後の様子を図３（ｈ）に示す。
次に、図３（ｉ）に示すように、熱酸化によって、ＳＯＩ基板１００の全面に保護膜（酸化膜）１２０（１２０Ａ）を形成する。この際、トレンチ部１１２内部を保護膜１２０Ａで隙間なく埋めるようにする。なお、図３（ｊ）に示すようにトレンチ部１１２内部に隙間が形成される場合には、プラズマＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、プラズマ酸化、窒化法などの方法を用いて、図４（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側に酸化膜や窒化膜などの保護膜１２０Ｂを形成し、トレンチ部１１２内部を保護膜１２０Ａ、１２０Ｂで隙間なく埋めるようにする。更に、図４（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側に保護膜１２０Ｃを形成してもよい。保護膜１２０（１２０Ａ〜１２０Ｃ）の形成方法としては、熱酸化、Ｐ−ＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤ、スパッタ、蒸着、プラズマ酸化、窒化法などの方法があり、また、これらの方法の組み合わせでもよい。保護膜１２０の膜厚も任意に決定すればよい。以下では、図３（ｉ）のように保護膜１２０を形成した場合について説明するが、図４（ａ）、（ｂ）に示した場合についても同様である。
次に、図４（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側（即ち、活性層１０６表面）の保護膜１２０ａを必要に応じて平坦化する。或いは、活性層１０６表面の保護膜１２０ａを、図４（ｄ）に示すように、平坦化により全て取り除くようにしてもよい。平坦化の方法としては、研磨、ＣＭＰ、プラズマ平坦化法などがある。以下では、図４（ｃ）に示すように平坦化した場合について説明するが、図４（ｄ）に示した場合についても同様である。
次に、図４（ｅ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側から溝部１１８底面の保護膜１２０ｂ（図４（ｃ）参照）とＢｏｘ層１０４をドライエッチングにより除去する。なお、溝部１１８底面の保護膜１２０ｂは、支持層１０２表面の保護膜１２０ｃより薄いのでエッチングの選択比を取ることは可能である。このとき、溝部１１８側面の保護膜１２０ｄはエッチングされることはない。
次に、図４（ｆ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側（活性層１０６側）に振動板６４を形成する。具体的には、Ｓｉ、ＳｉＯ２等をスパッタ、真空蒸着、ＣＶＤなどの方法で成膜することにより振動板６４を形成する。振動板６４の厚さ（膜厚）は任意である。振動板６４の形成後、必要に応じて、図４（ｇ）に示すように、振動板６４を覆うように絶縁性の保護膜１２２を形成する。例えば、スパッタ、蒸着、ＣＶＤなどの方法で酸化膜や窒化膜を保護膜１２２として成膜する。保護膜１２２の厚さは任意である。
振動板６４の他の形成方法を図６に示す。ＳＯＩ基板１００の上面側の保護膜１２０ａを必要に応じて平坦化した後（図４（ｃ）又は（ｄ）参照）、図６（ａ）に示すように、支持層（Ｓｉ）２０２、Ｂｏｘ層（ＳｉＯ２）２０４、及び活性層（Ｓｉ）２０６から成るＳＯＩ基板２００をＳＯＩ基板１００の上面側に接合する。このとき、活性層１０６、２０６同士が対向するように接合する。接合方法としては、陽極接合、拡散接合、常温接合などがある。続いて、支持層２０２を除去することで、図６（ｂ）に示すように、Ｂｏｘ層２０４及び活性層２０６から成る振動板６４を形成することができる。支持層２０２の除去方法としては、ウェットエッチング、ドライエッチング、研磨、ＣＭＰなどの方法があり、また、これらの方法の組み合わせでもよい。その後、図４（ｇ）で説明した場合と同様にして、振動板６４を覆うように絶縁性の保護膜１２２を必要に応じて形成すればよい。
振動板６４を形成し、必要に応じて保護膜１２２を形成した後、図４（ｈ）〜（ｊ）に示すように、保護膜１２２で覆われた状態の振動板６４上に下部電極（共通電極）７２、圧電体７０、上部電極（個別電極）７４を順次形成する。これらの形成方法としては、例えば、所定の材料（電極材料又は圧電材料）をスパッタ、蒸着、ＣＶＤなどの方法で成膜し、レジストをパターニング後、レジストで被覆されていない部分をウェットエッチングやドライエッチングの方法で除去することを順次繰り返せばよい。このようにして振動板６４上に所定形状にパターニングされた下部電極７２、圧電体７０、上部電極７４から成る圧電素子５８が形成される（図４（ｊ）参照）。
次に、図５（ａ）に示すように、振動板６４に開口部１２４を形成して、活性層１０６の環状のトレンチ部１１２で囲まれた内側領域の一部を露出させる。具体的には、レジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベークの各プロセスを順に実施して、所定形状のレジストを振動板６４上にパターニングし、レジストで覆われていない領域を振動板６４の両面に形成される保護膜１２０、１２２とともにドライエッチングで除去することによって開口部１２４を形成し、活性層１０６の環状のトレンチ部１１２で囲まれた内側領域の一部を露出させる。なお、開口部１２４は、図２に示した供給口５４に相当する。参考として、図５（ａ）の平面図を図５（ｂ）に示す。
次に、図５（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側に酸化膜や窒化膜などの絶縁性の保護膜１２６をスパッタ、蒸着、ＣＶＤなどの方法で成膜し、レジストをパターニング後、ドライエッチングによって保護膜１２６を所定形状にパターニングする。このとき、振動板６４が露出状態とならないようにするとともに、振動板６４に形成された開口部１２４を介して活性層１０６の一部が露出状態となるように、保護膜１２６のパターニングを行う。また、必要に応じて、圧電素子５８の各電極７２、７４の一部も電気接続用として露出させておく。
次に、図５（ｄ）に示すように、開口部１２４から活性層１０６に対してエッチングを行い、圧力室５２を形成する。エッチング方法としては、等方性エッチングを用いることができ、例えば、ＳＦ６等を用いたプラズマエッチングやＸｅＦ２等を用いたガス反応エッチングがある。このとき、Ｂｏｘ層１０４がエッチングストップ層となるので圧力室５２の底面は面ムラ（凹凸）がなく、圧力室５２の深さは均一となり、更に、圧力室５２の輪郭形状（側面）は保護膜１２０で埋められたトレンチ部１１２によって精度良く規定されるため、圧力室５２を高精度に形成することができる。
最後に、図５（ｅ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側に、別途作製したノズルプレート６０を接合する。接合方法としては、陽極接合、共晶接合、常温接合や接着などが可能である。ノズルプレート６０に形成されるノズル５１の形状は、図５（ｅ）に示すようなインク吐出側に向かって先細となるテーパ状に限定されず、例えば、図５（ｆ）に示すようなストレート状や、その他形状（Ｒ状、テーパストレート状等）であってもよいのはもちろんのことである。このようにして記録ヘッド５０が完成する。
本実施形態では、トレンチ部１１２の断面形状はストレート状となっているが（図３（ｃ）参照）、本発明の実施に際してはこれに限定されない。例えば、図７、図８に示すような形状もある。
図７は、第１の実施形態の第１変形例を示す説明図である。図７に示すように、本変形例のトレンチ部１１２Ａは、開口側が幅広となるようなテーパ状に構成される。このようなテーパ状のトレンチ部１１２Ａの形成方法としては、エッチングと保護膜形成を繰り返し行うことによりシリコンのエッチングを行う方法や、ＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、ＣＨＦ３等の混合ガスを用いて（側壁保護膜を形成しながら）ドライエッチングを行う方法が挙げられる。エッチングと保護膜形成を繰り返し行う方法の場合には、エッチング条件を可変すればよい。即ち、深さ方向にエッチングが進むに従い、エッチング時間を短くしたり、保護膜形成時間を長くしたり、または、エッチング条件を変えたりする（ＲＦ出力を下げる、圧力やガス流を変える）ことで、エッチングが進行するに従い、エッチング量を減らす条件で行えばよい。また、混合ガスを用いる方法の場合には、ＳＦ６等のフッ素系ガスと酸素やＣＦ系の混合ガスを用いる際、ガスの混合比を変えることや、バイアス（Ｂｉａｓ）印加パワーを変えるなどしてエッチング条件を変えることでテーパ角度を制御することが可能である。このようなテーパ状のトレンチ部１１２Ａによれば、保護膜形成時のカバレッジ性がよいという利点がある。
図８は、第１の実施形態の第２変形例を示す説明図である。図８に示すように、本変形例のトレンチ部１１２Ｂは、開口側端部とその反対側の底面側端部のいずれもＲ形状に構成される。また、いずれか一方の端部がＲ形状となっていてもよい。端部がＲ形状に構成されるトレンチ部１１２Ｂの形成方法としては、底面側端部のＲ形状については、エッチングと保護膜形成を繰り返し行う方法を用いて、Ｂｏｘ層１０４（エッチングストップ層）に達した後にもエッチングを続けるオーバーエッチングを行い、エッチング時に発生するノッチを利用することで、トレンチ部１１２Ｂの底面側端部にＲ形状を形成することができる。また、開口側端部のＲ形状については、エッチングと保護膜形成を繰り返し行う方法を用いる際、トレンチ部１１２Ｂのエッチング開始時にエッチング量を増やす条件においてエッチングを行えばよい。エッチング量を増やす条件としては、例えば、エッチング時間を長くしたり、ＳＦ６のガス流量を増やしたり、ＲＦパワーを上げたりすることが挙げられる。このように開口側端部又は底面側端部の少なくともいずれか一方がＲ形状に構成されたトレンチ部１１２Ｂによれば、圧力室５２の端部がＲ形状となるので気泡排除性が向上する。
また、本実施形態では、図３（ｄ）に示したように環状のトレンチ部１１２の平面形状は、圧力室５２の輪郭形状に対応した矩形状のものを一例として示したが、本発明の実施に際してはこれに限定されない。図９は、第１の実施形態の第３変形例を示す説明図である。図９に示すように、本変形例のトレンチ部１１２Ｃは一部が括れ形状となっており、トレンチ部１１２Ｃで囲まれた大面積部が圧力室、小面積部が供給口、その間の括れ部が供給絞りに相当する。このようなトレンチ部１１２Ｃによれば、圧力室、供給口、及び供給絞りの一括形成が可能となる。
本実施形態の記録ヘッド５０の製造方法によれば、圧力室５２を形成する前に、振動板６４や圧電素子５８を形成するので、振動板６４が薄い場合でも振動板６４に反りが発生することなく圧電素子５８を高精度に形成することができる。また、活性層１０６に対するエッチングによって圧力室５２を形成する際、Ｂｏｘ層１０４がエッチングストップ層となるので圧力室５２の底面には面ムラが発生せず、均一深さの圧力室５２を形成することができ、更に、圧力室５２の輪郭形状（側面）は振動板６４の形成前に形成したトレンチ部１１２によって精度良く規定される。従って、圧力室５２を高精度に形成することができる。
また、ＳＯＩ基板１００を用いることで、活性層１０６の厚さに応じて圧力室５２の深さを自由に設定することができ、ハンドリング性や歩留まりが向上する。更には、圧力室５２とともにノズル流路５６を形成することもできる。
また、トレンチ部１１２内部に埋め込む保護膜１２０を材料選択によって耐インク性の保護膜として用いることもできる。また、振動板６４の材質の選択に自由がある。
〔第２の実施形態〕
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
図１０は、第２の実施形態としての記録ヘッド５０の製造方法の一部を示した工程図である。図１０中、図３〜図５と共通する部分については同一番号を付して説明を省略する。本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様にして活性層１０６にトレンチ部１１２を形成するとともに支持層１０２に溝部１１８を形成した後（図３（ｈ）参照）、ＳＯＩ基板１００の上面側に酸化膜や窒化膜などの保護膜１２０を熱酸化、プラズマ酸化、窒化、Ｐ−ＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤなどの方法で形成する。その際、活性層１０６の表面だけでなく、トレンチ部１１２内部を隙間なく保護膜１２０で埋めるようにする。保護膜１２０として、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣなどを用いればよい。保護膜１２０は、単層膜でもよいし多層膜でもよい。続いて、図１０（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側に酸化膜や窒化膜などの保護膜１２０を前記同様の方法で形成する。図１０（ａ）、（ｂ）の順序は逆であってもよい。
活性層１０６表面の保護膜１２０ａは振動板６４として機能する。このため、新たに振動板６４を形成する工程は不要となり、工程の短縮化を図ることができる。なお、保護膜１２０の形成後の工程は、第１の実施形態と同様である。
〔第３の実施形態〕
次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。以下、既述した各実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
図１１、図１２は、第３の実施形態としての記録ヘッド５０の製造方法を示した工程図である。図１１、図１２中、図３〜図５と共通する部分については同一番号を付して説明を省略する。第１の実施形態では、ＳＯＩ基板１００の上面側に振動板６４や圧電素子５８を形成する前にその反対側となる下面側に溝部１１８を形成するのに対し、本実施形態では、振動板６４や圧電素子５８を形成した後に溝部１１８を形成する点で異なる。以下、図１１、図１２を用いて、本実施形態の製造方法について説明する。
まず、図１１（ａ）に示すように、支持層（Ｓｉ）１０２、Ｂｏｘ層（ＳｉＯ２）１０４、及び活性層（Ｓｉ）１０６から成るＳＯＩ基板１００を用意する。なお、本実施形態では、第１の実施形態に比べて支持層１０２が厚く構成されている場合を一例として示している。
次に、図１１（ｂ）に示すように、活性層１０６に圧力室５２の輪郭形状に対応する環状のトレンチ部１１２を形成する。具体的な方法は第１の実施形態と同様であり（図３（ａ）〜（ｅ）参照）、活性層１０６の表面に所定形状のレジストをパターニングした後、Ｂｏｘ層１０４をエッチングストップ層としてドライエッチングを行うことにより、Ｂｏｘ層１０４を底面とする環状のトレンチ部１１２を活性層１０６に形成する。
次に、図１１（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側（活性層１０６側）に、保護膜１２０を形成する。この際、活性層１０６の表面だけでなく、トレンチ部１１２内部にも保護膜１２０を隙間なく形成するようにする。保護膜１２０の形成方法としては、酸化膜や窒化膜などの保護膜１２０を熱酸化、Ｐ−ＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤ、スパッタ、蒸着、プラズマ酸化、窒化などの方法を用いて形成する。或いは、これら方法の組み合わせでもよい。保護膜１２０の膜厚は任意に決定すればよい。
次に、図１１（ｄ）に示すように、必要に応じて、活性層１０６表面の保護膜１２０ａを研磨、ＣＭＰ、プラズマ平坦化法などの方法を用いて平坦化する。或いは、活性層１０６表面の保護膜１２０ａを平坦化によりすべて取り除いてもよい。
次に、図１１（ｅ）に示すように、ＳＯＩ基板１００に対して、支持層（Ｓｉ）２０２、Ｂｏｘ層（ＳｉＯ２）２０４、及び活性層２０６から成るＳＯＩ基板２００を接合する。この際、活性層１０６、２０６同士が対向するように接合する。接合方法としては、陽極接合、拡散接合、常温接合などがある。ＳＯＩ基板１００、２００同士を接合した後、支持層２０２を除去する。支持層２０２の除去方法としては、ウェットエッチング、ドライエッチング、研磨、ＣＭＰなどの方法があり、また、これらの方法の組み合わせでもよい。支持層２０２の除去によって、図１１（ｆ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側に残ったＢｏｘ層２０４及び活性層２０６は振動板６４となる。なお、本実施形態では、他のＳＯＩ基板２００を用いることによって振動板６４を形成する方法を示したが、第１の実施形態と同様に、ＳＯＩ基板１００の上面側にスパッタ、真空蒸着、ＣＶＤなどの方法で振動板６４を成膜する態様もある。
次に、図１１（ｇ）に示すように、振動板６４上に下部電極（共通電極）７２、圧電体７０及び下部電極（個別電極）７４をそれぞれ成膜してパターニングすることを順次繰り返すことによって、圧電素子５８を形成する。
次に、図１１（ｈ）に示すように、振動板６４に供給口５４に相当する開口部１２４を形成し、活性層１０６の環状のトレンチ部１１２で囲まれた領域の一部を露出させる。具体的な方法は第１の実施形態と同様であり（図５（ａ）参照）、レジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベークの各プロセスを順に実施する。その後、図１２（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側（活性層１０６側）、即ち、圧電素子５８が形成される面側に、第１の実施形態と同様にして（図５（ｃ）参照）、酸化膜や窒化膜などの絶縁性の保護膜１２６を成膜してパターニングする。
次に、図１２（ｂ）に示すように、支持層１０２の薄層化を必要に応じて実施する。例えば、研磨、エッチング、ＣＭＰ、プラズマ平坦化法などの方法を用いて、支持層１０２の厚さを所定厚さに調整すればよい。
次に、図１２（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側（支持層１０２側）にマスクとしてレジスト（不図示）をパターニングし、Ｂｏｘ層１０４をエッチングストップ層としてドライエッチングを行うことによって、ノズル流路５６に相当する溝部１１８を形成する。なお、溝部１１８の形成後、レジストの除去を行う。
次に、図１２（ｄ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側に保護膜１２０を形成する。保護膜１２０の形成方法は、酸化膜や窒化膜などの保護膜１２０を熱酸化、プラズマ酸化、窒化、Ｐ−ＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤなどの方法で形成する。ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣなどを用いればよい。保護膜１２０は、単層膜でもよいし複層膜でもよい。
次に、ＳＯＩ基板１００の下面側から溝部１１８底面の保護膜１２０ｂ及びＢｏｘ層１０４をドライエッチングにより除去する。除去後の状態を図１２（ｅ）に示す。なお、溝部１１８底面の保護膜１２０ｂは、支持層１０２表面の保護膜１２０ｃより薄いのでエッチングの選択比を取ることは可能である。このとき、溝部１１８側面の保護膜１２０ｄはエッチングされることはない。
なお、図１２（ｄ）、（ｅ）に示した工程順序に代えて、まず、図１２（ｆ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側から溝部１１８底面のＢｏｘ層１０４をドライエッチングにより除去し、続いて、図１２（ｇ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側に保護膜１２０を形成し、最後に、溝部１１８底面の保護膜１２０ｂをドライエッチングにより、図１２（ｈ）に示すように除去するようにしてもよい。ただし、図１２（ｄ）、（ｅ）に示した工程順序の方が溝部１１８底面の保護膜１２０ｂとＢｏｘ層１０４を一度の工程で除去することができ、工程短縮化を図ることができるので望ましい。
次に、図１２（ｉ）に示すように、開口部１２４から活性層１０６に対してエッチングを行い、圧力室５２を形成する。エッチング方法としては、等方性エッチングを用いることができ、例えば、ＳＦ６等を用いたプラズマエッチングやＸｅＦ２等を用いたガス反応エッチングがある。
最後に、図１２（ｊ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の下面側に、別途作製したノズルプレート６０を陽極接合、共晶接合、常温接合や接着などの方法で接合することによって、記録ヘッド５０が完成する。
第３の実施形態としての記録ヘッド５０の製造方法によれば、ＳＯＩ基板１００の上面側（活性層１０６側）に振動板６４や圧電素子５８を形成した後に、その反対側となる下面側に溝部１１８（ノズル流路５６に相当）を形成する。従って、ＳＯＩ基板１００の下面側に凹凸がない状態で振動板６４や圧電素子５８を形成することができ、ハンドリング性が向上するとともに圧電素子５８を高精度に形成することができる。
〔第４の実施形態〕
次に、本発明に係る第４の実施形態について説明する。以下、既述した各実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
図１３は、第４の実施形態としての記録ヘッド５０の製造方法を示した工程図である。図１３中、図３〜図５と共通する部分については同一番号を付して説明を省略する。本実施形態では、トレンチ部１１２内部にヒータ用電極が設けられる。以下、図１３を用いて、本実施形態の製造方法について説明する。
まず、図１３（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様にして（図３（ａ）〜（ｉ）参照）、活性層１０６にトレンチ部１１２を形成するとともに支持層１０２に溝部１１８を形成した後、熱酸化によってＳＯＩ基板１００の全面に保護膜１２０を形成する。ただし、本実施形態においては、トレンチ部１１２内部を保護膜１２０で埋めずに所定の隙間が形成されるようにすることが必要であり、例えば、第１の実施形態に比べてトレンチ部１１２を幅広に形成しておく。
次に、図１３（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側（活性層１０６側）にヒーター用電極材料から成る金属膜１３０をスパッタ、蒸着、ＣＶＤ、めっきなどの方法で成膜する。このとき、トレンチ部１１２内部の隙間を埋めるように金属膜１３０を形成する。
次に、図１３（ｃ）に示すように、金属膜１３０をパターニングする。具体的には、レジスト塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベークの各プロセスを順に実施することによってレジストをパターニング後、このレジストをマスクとしてエッチングにより金属膜１３０を所定形状にパターニングする。
次に、図１３（ｄ）に示すように、ＳＯＩ基板１００の上面側に絶縁膜１３２を形成する。具体的には、絶縁膜１３２としての酸化膜や窒化膜などをスパッタ、蒸着、ＣＶＤなどの方法で成膜すればよい。続いて、ＳＯＩ基板１００の上面側に形成した絶縁膜１３２上に、図１３（ｅ）に示すように、振動板材料をスパッタ、蒸着、ＣＶＤなどの方法で成膜することによって振動板６４を形成する。更に、図１３（ｆ）に示すように、振動板６４上に絶縁膜１３４としての酸化膜や窒化膜などを成膜する。この後の工程は、第１の実施形態と同様である。
第４の実施形態としての記録ヘッド５０の製造方法によれば、トレンチ部１１２内部にヒーター用電極を形成することにより、圧力室５２の温調が可能となり、安定吐出を実現することができるようになる。
以上、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図 記録ヘッドの一部を概略的に示した断面図 第１の実施形態としての記録ヘッドの製造工程を示した説明図 第１の実施形態としての記録ヘッドの製造工程を示した説明図 第１の実施形態としての記録ヘッドの製造工程を示した説明図 振動板の他の形成方法を示した説明図 第１の実施形態の第１変形例を示した説明図 第１の実施形態の第２変形例を示した説明図 第１の実施形態の第３変形例を示した説明図 第２の実施形態としての記録ヘッドの製造工程を示した説明図 第３の実施形態としての記録ヘッドの製造工程を示した説明図 第３の実施形態としての記録ヘッドの製造工程を示した説明図 第４の実施形態としての記録ヘッドの製造工程を示した説明図
符号の説明
１０…インクジェット記録装置、５０…記録ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…供給口、５６…ノズル流路、５８…圧電素子、６０…ノズルプレート、６２…流路基板、６４…振動板、７０…圧電体、７２…共通電極（下部電極）、７４…個別電極（上部電極）、１００…ＳＯＩ基板、１０２…支持層、１０４…Ｂｏｘ層、１０６…活性層、１１２…トレンチ部、１１８…溝部、１２０…保護膜

Claims (10)

  1. 振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、
    前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、
    前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、
    前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、
    前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、
    を含み、
    前記保護膜と前記振動板は同材料からなり、
    前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、底面側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が底面側端部に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  2. 振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、
    前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、
    前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、
    前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、
    前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、
    を含み、
    前記保護膜と前記振動板は同材料からなり、
    前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が開口側端部に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  3. 振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、
    前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、
    前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、
    前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、
    前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、
    を含み、
    前記保護膜と前記振動板は同材料からなり、
    前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、底面側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が底面側端部に形成されるとともに、開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が開口側端部に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  4. 前記保護膜形成工程と前記振動板形成工程は同一工程で行われることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  5. 前記基板はＳＯＩ基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  6. 前記溝部にヒーター用電極を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  7. 振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、
    前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、
    前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、
    前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、
    前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、
    を含み、
    前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、底面側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が底面側端部に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  8. 振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、
    前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、
    前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、
    前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、
    前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、
    を含み、
    前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が開口側端部に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  9. 振動板上に形成された圧電素子の変位を利用して、圧力室内の液体に圧力変化を与え、ノズルからインク滴を吐出させる液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    少なくとも２層から成る基板の第１層に対して第２層を底面とする溝部を前記圧力室となる領域を取り囲むように環状に形成する溝部形成工程と、
    前記溝部に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    前記溝部が開口する面に前記振動板を形成する振動板形成工程と、
    前記振動板上に前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、
    前記振動板に開口部を形成して前記第１層の前記溝部で囲まれた領域の一部を露出させる露出工程と、
    前記第２層をエッチングストップ層として前記開口部から前記第１層をエッチングして前記圧力室を形成するエッチング工程と、
    を含み、
    前記溝部の深さ方向に平行な断面形状は、底面側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が底面側端部に形成されるとともに、開口側に向かって内径が徐々に拡大するＲ形状が開口側端部に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法によって製造された液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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