JP2012171122A

JP2012171122A - 液体噴射ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2012171122A
Application number: JP2011032939A
Authority: JP
Inventors: Koji Asada; 宏司麻田; Noboru Furuya; 昇古谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】圧電アクチュエーターの破壊を抑制して、圧力発生室と圧電アクチュエーターとの相対位置を高精度に位置決め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。
【解決手段】遮光性を有する材料で形成された流路形成基板２２に圧力発生室２１を形成する工程と、該流路形成基板にセラミックシート２３を貼付する工程と、前記セラミックシート上に感光性フォトレジスト７０を塗布し、前記流路形成基板の前記圧力発生室が開口する他方面側から光を照射することで、前記流路形成基板をマスクとして露光し、現像する工程と、前記流路形成基板の前記感光性フォトレジスト側に亘って第１電極を形成すると共に、前記感光性フォトレジストを剥離することで、当該第１電極をパターニングして、前記圧力発生室に相対向する領域に前記第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に、圧電体層と、第２電極とを形成する工程と、を具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ノズル開口から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。

液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電アクチュエーターの変位による圧力を
利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている
。具体的には、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板の一方面側に
圧電アクチュエーターを設け、この圧電アクチュエーター変形させることで圧力発生室内
のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出するものが知られている。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、流路形成基板の一方面側に圧電アクチュ
エーターを形成後、流路形成基板の他方面側から異方性エッチング（ウェットエッチング
）することによって圧力発生室等の液体流路を形成していた（例えば、特許文献１参照）
。

また、セラミックシート上に圧電アクチュエーターを形成した後、圧力発生室を形成し
た流路形成基板にセラミックシートを接合するようにした液体噴射ヘッドが提案されてい
る（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−０９８８１３号公報特開２０１０−２１９２８４号公報

しかしながら、特許文献１のように、流路形成基板に圧電アクチュエーターを形成後、
流路形成基板を異方性エッチングする際に、振動板等に発生したクラックや圧電アクチュ
エーターを保護する保護膜の接着不良及び保護膜の傷などによってエッチング液が圧電ア
クチュエーター側に侵入し、侵入したエッチング液によって圧電アクチュエーターが破壊
されてしまうという問題がある。

また、特許文献２の場合、エッチング液による圧電アクチュエーターの破壊は抑制され
るものの、圧電アクチュエーターと圧力発生室との位置決めが困難で、位置ずれによる圧
電特性のばらつきが発生してしまうという問題がある。

さらに、特許文献１の場合であっても、流路形成基板の一方面側に圧電アクチュエータ
ーを形成した後、他方面側に各圧電アクチュエーターに対応して圧力発生室を形成するた
め、流路形成基板の両面での高精度な位置決めが必要で、煩雑であったという問題がある
。

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、圧電アクチュエーターの破壊を抑制して、圧力発生室
と圧電アクチュエーターとの相対位置を高精度に位置決め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目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、遮光性を有する材料で形成された流路形成基板を
エッチングすることにより、圧力発生室を形成する工程と、該流路形成基板の前記圧力発
生室が開口する一方面側に、セラミックシートを貼付する工程と、前記セラミックシート
の前記流路形成基板とは反対面側に感光性フォトレジストを塗布する工程と、前記流路形
成基板の前記圧力発生室が開口する他方面側から光を照射することで、前記流路形成基板
をマスクとして前記感光性フォトレジストを露光する工程と、露光した前記感光性フォト
レジストを現像することで、前記流路形成基板の前記圧力発生室の周壁上に前記感光性フ
ォトレジストを選択的に形成する工程と、前記流路形成基板の前記感光性フォトレジスト
側に亘って第１電極を形成すると共に、前記感光性フォトレジストを剥離することで、当
該第１電極をパターニングして、前記圧力発生室に相対向する領域に前記第１電極を形成
する工程と、前記第１電極上に、圧電体層と、第２電極とを、順次積層及びパターニング
して、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極を有する圧電アクチュエーターを形
成する工程と、を具備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、流路形成基板に圧力発生室を形成してから圧電アクチュエーターを形
成するため、例えば、流路形成基板をウェットエッチングしたとしても圧電アクチュエー
ターにエッチング液が接触することがなく、圧電アクチュエーターのエッチング液による
破壊を確実に抑制することができる。また、圧力発生室が形成された流路形成基板をマス
クとして露光した感光性フォトレジストを用いて第１電極を形成するため、圧力発生室と
第１電極との煩雑な位置決めが不要で、高精度な位置決めを容易に行うことができる。こ
れにより、圧力発生室と第１電極との位置ずれによる液体噴射特性のばらつきを抑制する
ことができる。

ここで、前記流路形成基板に前記圧力発生室を形成する工程では、前記流路形成基板の
前記第１電極が形成される一方面側に第１圧力発生室を形成すると共に、前記流路形成基
板の前記一方面とは反対側の他方面側に前記第１圧力発生室に比べて幅狭の第２圧力発生
室を形成することが好ましい。これによれば、第１電極を第２圧力発生室の形状及び開口
面積に合わせて形成することができるため、第１電極を第１圧力発生室よりも幅狭にする
ことができる。したがって、圧電アクチュエーターの流路形成基板による拘束力を低減し
て、変位量を向上することができる。

また、前記流路形成基板に前記圧力発生室を形成する工程では、第１流路形成基板に厚
さ方向に貫通する前記第１圧力発生室を形成すると共に、第２流路形成基板に厚さ方向に
貫通する前記第２圧力発生室を形成した後、前記第１流路形成基板と前記第２流路形成基
板とを接合することで形成することができる。

また、前記流路形成基板に前記圧力発生室を形成する工程では、前記流路形成基板の一
方面に前記第１圧力発生室を形成する第１開口部を有する第１マスクを形成すると共に、
前記流路形成基板の前記一方面とは反対側の他方面に前記第２圧力発生室を形成する第２
開口部を有する第２マスクを形成し、当該流路形成基板を両面からエッチングすることに
より、前記第１圧力発生室と前記第２圧力発生室とを有する前記圧力発生室を形成するこ
とができる。

実施形態１に係る記録ヘッドの要部を切り欠いた斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法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方法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方法を示す断面図である。実施形態２に係る記録ヘッド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方法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方法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方法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方法の他の例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方法を他の例を示す断面図である。

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を示すインクジェット式記録
ヘッドの要部を切り欠いた斜視図であり、図２はインクジェット式記録ヘッドの断面図で
ある。

図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、アクチュエーター
ユニット２０と、このアクチュエーターユニット２０が固定される流路ユニット３０とで
構成されている。

アクチュエーターユニット２０は、圧電アクチュエーター４０を具備するアクチュエー
ター装置であり、圧力発生室２１が形成された流路形成基板２２と、流路形成基板２２の
一方面側に設けられた振動板２３と、流路形成基板２２の他方面側に設けられた圧力発生
室底板２４とを有する。

流路形成基板２２は、シリコン単結晶基板や金属ガラスなどの遮光性を有する基板から
なり、圧力発生室２１がその幅方向に沿って並設されている。

ここで、遮光性を有するとは、詳しくは後述する製造方法において、感光性フォトレジ
ストを露光する際の光の一部を遮光して、感光性フォトレジストを部分的に露光しないよ
うにするためのものである。したがって、流路形成基板２２は、感光性フォトレジストを
露光する光が遮光できる材料であれば、特に限定されず、半透明のものであってもよい。

この流路形成基板２２の一方面には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、ジルコニア（ＺｒＯ
_２）などのセラミックス板からなる振動板２３が例えば接着剤を介して接合されている。

また、振動板２３上には、当該振動板２３上に設けられた第１電極４１と、第１電極４
１上に設けられた圧電体層４２と、圧電体層４２上に設けられた第２電極４３とが成膜及
びリソグラフィー法によって順次積層されて圧電アクチュエーター４０を構成している。
ここで、圧電アクチュエーター４０は、第１電極４１、圧電体層４２及び第２電極４３を
含む部分をいう。一般的には、圧電アクチュエーター４０の何れか一方の電極を複数の圧
電アクチュエーター４０に電気的に共通化することで共通電極とし、他方の電極を圧力発
生室２１毎に電気的に区分けすることで個別電極とする。本実施形態では、第１電極４１
を圧電アクチュエーター４０の共通電極とし、第２電極４３を圧電アクチュエーター４０
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。

第１電極４１は、各圧力発生室２１毎に区分けされて設けられて、圧力発生室２１に相
対向する領域に圧力発生室２１の振動板２３側の開口と同じ形状及び面積で形成されてい
る。

圧電体層４２は、各圧力発生室２１毎に区分けされて設けられており、圧力発生室２１
の長手方向において、第１電極４１の一端部を覆い、他端部側を露出するように設けられ
ている。

圧電体層４２の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性
圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又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。

第２電極４３は、圧電体層４２の第１電極４１とは反対面側に設けられて、圧電体層４
２と略同じ面積で設けられている。

また、第２電極４３上には、当該第２電極４３の一端部側から振動板２３上にまで延設
された金（Ａｕ）等からなる個別リード電極９０が形成されている。ここで、個別リード
電極９０は、第１電極４１の露出された端部とは反対側の端部に設けられることで、第１
電極４１と第２電極４３とが電気的に絶縁した状態で設けられている。

また、第１電極４１の圧電体層４２が設けられていない端部には、第１電極４１上から
振動板２３上にまで延設された金（Ａｕ）等からなる共通リード電極９１が設けられてい
る。共通リード電極９１は、複数の圧電アクチュエーター４０の並設方向に亘って連続し
て設けられることで、複数の圧電アクチュエーター４０に共通して導通し、圧電アクチュ
エーター４０の第１電極４１を共通電極としている。

圧力発生室底板２４は、流路形成基板２２の他方面側に固定されて圧力発生室２１の他
方面を封止すると共に、圧力発生室２１の長手方向一方の端部近傍に設けられて圧力発生
室２１と後述するマニホールドとを連通する供給連通孔２５と、圧力発生室２１の長手方
向他方の端部近傍に設けられて後述するノズル開口３４に連通するノズル連通孔２６とを
有する。

一方、流路ユニット３０は、アクチュエーターユニット２０の圧力発生室底板２４に接
合された液体供給口形成基板３１と、複数の圧力発生室２１の共通インク室となるマニホ
ールド３２が形成されるマニホールド形成基板３３と、マニホールド形成基板３３の液体
供給口形成基板３１とは反対側に設けられたコンプライアンス基板５０と、ノズル開口３
４が形成されたノズルプレート３５とからなる。

液体供給口形成基板３１は、板状部材からなり、ノズル開口３４と圧力発生室２１とを
接続するノズル連通孔３６と、前述の供給連通孔２５と共にマニホールド３２と圧力発生
室２１とを接続する液体供給口３７を穿設して構成され、また、各マニホールド３２と連
通し、外部のインクタンクからのインクを供給する液体導入口３８が設けられている。液
体供給口３７と液体導入口３８とは、圧力発生室２１の長手方向、すなわち、圧力発生室
２１の並設方向である一方向とは直交する方向で、後述するマニホールド３２の両端部に
それぞれ連通するように設けられている。なお、本実施形態では、１つの液体導入口３８
は、詳しくは後述するマニホールド３２の圧力発生室２１の並設方向である一方向の中央
部に連通するように設けられている。

マニホールド形成基板３３は、板状部材からなり、外部のインクタンク（図示なし）か
らインクの供給を受けて圧力発生室２１にインクを供給するマニホールド３２と、圧力発
生室２１とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔３９とを有する。

マニホールド３２は、複数の圧力発生室２１に亘って、すなわち、圧力発生室２１の並
設方向である一方向に亘って設けられている。

圧力発生室底板２４、液体供給口形成基板３１、マニホールド形成基板３３等としては
、例えば、シリコン単結晶基板等のセラミックス材料、金属材料及び金属ガラスなどを用
いることができる。なお、各基板は、流路形成基板２２と同じ線膨張係数を有する材料を
用いるのが好ましい。これは、流路形成基板２２と各基板の線膨張係数が異なると、熱に
より膨張した際に、線膨張係数の違いによって反りが発生し、各基板の接合部での剥離が
発生する虞があるからである。

コンプライアンス基板５０は、マニホールド形成基板３３の液体供給口形成基板３１と
は反対側の面に接合されてマニホールド３２の圧力発生室２１に連通する側とは反対面側
を封止している。また、コンプライアンス基板５０のマニホールド３２に相対向する領域
は、他の領域に比べて厚さが薄く形成されることで、マニホールド３２の圧力変化によっ
て変形するコンプライアンス部５１となっている。また、コンプライアンス基板５０の材
料としては、例えば、ステンレス鋼等の金属やセラミックを用いることができる。もちろ
ん、コンプライアンス基板５０は、特にこれに限定されず、例えば、コンプライアンス部
５１を構成するフィルム状の弾性膜と、厚さ方向の一部が貫通して設けられた支持基板と
で構成するようにしてもよい。

また、コンプライアンス基板５０には、厚さ方向に貫通してマニホールド形成基板３３
に設けられたノズル連通孔３９とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔５２が設けら
れている。すなわち、圧力発生室２１からのインクは、液体供給口形成基板３１、マニホ
ールド形成基板３３及びコンプライアンス基板５０に設けられたノズル連通孔３６、３９
及び５２を介してノズル開口３４から吐出される。

ノズルプレート３５は、圧力発生室２１と同一の配列ピッチでノズル開口３４が穿設さ
れて形成されている。このようなノズルプレート３５としては、例えば、シリコン単結晶
基板等のセラミックや金属材料を用いることができる。

このような流路ユニット３０は、液体供給口形成基板３１、マニホールド形成基板３３
、コンプライアンス基板５０及びノズルプレート３５を接着剤や熱溶着フィルム等によっ
て固定することで形成される。そして、このような流路ユニット３０とアクチュエーター
ユニット２０とは、接着剤や熱溶着フィルムを介して接合されて固定されている。

そして、このような構成のインクジェット式記録ヘッド１０では、インクカートリッジ
（貯留手段）から液体導入口３８を介してマニホールド３２内にインクを取り込み、マニ
ホールド３２からノズル開口３４に至るまでのインク流路内をインクで満たした後、図示
しない駆動回路からの記録信号に従い、各圧力発生室２１に対応する各圧電アクチュエー
ター４０に電圧を印加して圧電アクチュエーター４０と共に振動板２３をたわみ変形させ
ることにより、各圧力発生室２１内の圧力が高まり各ノズル開口３４からインク滴が噴射
される。

ここで、本実施形態の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製造
方法について詳細に説明する。なお、図３〜図６は、本発明の実施形態１に係るインクジ
ェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板２２が複数一体的に形成されるシリコン
ウェハーである流路形成基板用ウェハー１２２の表面にマスク６０を形成し、所定形状に
パターニングする。マスク６０の材料としては、後の流路形成基板用ウェハー１２２の材
料及び流路形成基板用ウェハー１２２に圧力発生室２１を形成する形成方法によって適宜
選択すればよい。例えば、シリコンウェハーからなる流路形成基板用ウェハー１２２を、
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）することによって圧力発
生室２１を形成する場合には、マスク６０として、耐アルカリ性を有する材料、例えば、
酸化シリコン、窒化シリコン、クロム、酸化クロム等を用いればよい。また、このような
マスク６０は、流路形成基板用ウェハー１２２を熱酸化によって形成しても、スパッタリ
ング法やＣＶＤ法等によって形成してもよい。

この工程では、マスク６０をパターニングすることで、圧力発生室２１を形成するため
の開口部６１を形成する。すなわち、開口部６１は、形成する圧力発生室２１の位置及び
形状と同じ形状で形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１２２をマスク６０を介して
エッチングすることで、圧力発生室２１を形成する。すなわち、流路形成基板用ウェハー
１２２のマスク６０の開口部６１によって露出された領域を除去することで、圧力発生室
２１を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハー１２２を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、圧力発生室２１
を形成した。もちろん、圧力発生室２１の形成方法は、異方性エッチング（ウェットエッ
チング）に限定されず、例えば、サンドブラストやドライエッチングを用いてもよい。

次に、図３（ｃ）に示すように、マスク６０を除去し、流路形成基板用ウェハー１２２
の圧力発生室２１が開口する一方面、本実施形態では、マスク６０が形成されていた面と
は反対面側にグリーンシート等のセラミックシートからなる振動板２３を接合する。

次に、図３（ｄ）に示すように、振動板２３上に感光性フォトレジストからなるレジス
ト７０を塗布する。本実施形態では、スピンコート法によってレジスト７０を塗布した。

次に、図４（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１２２のレジスト７０を塗布
した面とは反対側の他方面側から光を照射することでレジスト７０を露光する。このとき
、流路形成基板用ウェハー１２２は、遮光性を有するため、レジスト７０は圧力発生室２
１に相対向する領域のみが露光された露光部７１となる。つまり、上述のように、流路形
成基板用ウェハー１２２が遮光性を有する材料で形成されているとは、このレジスト７０
が流路形成基板用ウェハー１２２を透過した光によって露光できない程度に遮光性を有す
ればよく、半透明であってもよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、レジスト７０を現像することによってパターニングす
る。このレジスト７０の現像では、露光された露光部７１のみが現像液に溶解し、露光さ
れていない領域、すなわち、圧力発生室２１の周りの壁上のみにレジスト７０を選択的に
形成してレジスト開口部７２を形成することができる。すなわち、本実施形態のレジスト
７０は、ポジ型のものであり、露光されると現像液に対して溶解性が増大し、露光部７１
が除去されてレジスト開口部７２が形成される。

次に、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１２２のレジスト７０側の全
面に亘って第１電極４１を形成する。このように形成された第１電極４１は、レジスト７
０の上と、レジスト７０のレジスト開口部７２によって露出された振動板２３上とに亘っ
て連続して形成することができる。

このような第１電極４１の形成方法としては、例えば、金属コロイド溶液を塗布して焼
結することで形成することができる。もちろん、第１電極４１の形成方法は、これに限定
されず、スパッタリング法や化学蒸着法などを用いてもよい。

次に、図４（ｄ）に示すように、レジスト７０を除去することで、余分な領域の第１電
極４１を除去し、圧力発生室２１に相対向する領域のみに第１電極４１を形成する。すな
わち、本実施形態では、レジスト７０を用いてリフトオフすることによって第１電極４１
を圧力発生室２１に相対向する領域のみに選択的に形成することができる。

次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１２２上に圧電体層４２を形
成すると共に、第２電極４３を形成した後、各圧力発生室２１毎に圧電体層４２及び第２
電極４３を同時にパターニングする。これにより、第１電極４１、圧電体層４２及び第２
電極４３からなる圧電アクチュエーター４０が形成される。ここで、圧電体層４２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４２を得る、いわ
ゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層４２を形成した。なお、圧電体層４２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。

また、本実施形態では、圧電体層４２と第２電極４３とを成膜した後、これらを同時に
パターニングすることで圧電アクチュエーター４０を形成したが、特にこれに限定されず
、例えば、圧電体層４２を成膜すると共にパターニングした後、第２電極４３の成膜及び
パターニングを行うようにしてもよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１２２の一方面の全面に亘っ
て金（Ａｕ）等の金属膜を形成後、金属膜をパターニングすることで、個別リード電極９
０及び共通リード電極９１を形成する。すなわち、本実施形態では、個別リード電極９０
と共通リード電極９１とを同時に同じ材料で形成するようにした。

その後は、流路形成基板用ウェハー１２２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と共に、流路形成基板用ウェハー１２２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２２等に分割する。

そして、流路形成基板２２に上述した圧力発生室底板２４を接合すると共に、流路ユニ
ット３０を接合することで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０が形成される
。

このように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０では、流路形成基板２２に
圧力発生室２１を異方性エッチングによって形成した後に、流路形成基板２２に圧電アク
チュエーター４０を形成することで、圧電アクチュエーター４０がエッチング液によって
破壊されるのを確実に抑制することができる。ちなみに、流路形成基板２２に圧電アクチ
ュエーター４０を形成した後で、流路形成基板２２を異方性エッチングすることで圧力発
生室２１を形成した場合、振動板２３の亀裂や、圧電アクチュエーター４０を保護する保
護シートの接着不良、保護シートの傷等によって圧電アクチュエーター４０側にエッチン
グ液が侵入し、侵入したエッチング液によって圧電アクチュエーター４０が破壊されてし
まう。

本実施形態では、複数の流路形成基板２２となる流路形成基板用ウェハー１２２に圧力
発生室２１を異方性エッチング（ウェットエッチング）によって形成することができるた
め、複数枚の流路形成基板用ウェハー１２２を同時に処理することが可能で、製造時間を
短縮することができ、コストを低減することができる。

また、本実施形態では、流路形成基板２２（流路形成基板用ウェハー１２２）に先に形
成した圧力発生室２１をレジスト７０を露光するマスクのパターンとして使用し、このレ
ジストを用いて第１電極４１のパターニングを行うようにしたため、圧力発生室２１に対
する第１電極４１の位置決めが容易に行えると共に、第１電極４１の圧力発生室２１に対
する位置決め精度を向上することができる。これにより、圧力発生室２１に対する圧電ア
クチュエーター４０の位置決め精度を向上して、位置ズレによる変位量のばらつきなどを
抑制して、安定した変位の圧電アクチュエーター４０を製造することができる。

（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２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
ヘッドの圧力発生室の並設方向の断面図である。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６に示すように、実施形態２のインクジェット式記録ヘッド１０Ａは、流路形成基板
２２Ａが、第１流路形成基板２２１と、第２流路形成基板２２２とが接合されて構成され
ている。

この第１流路形成基板２２１は、圧電アクチュエーター４０側に設けられ、第２流路形
成基板２２２は、ノズル開口３４側に設けられている。

このような第１流路形成基板２２１及び第２流路形成基板２２２で構成される流路形成
基板２２Ａには、複数の圧力発生室２１Ａが短手方向に並設されている。

圧力発生室２１Ａは、第１流路形成基板２２１に設けられた第１圧力発生室２１１と、
第２流路形成基板２２２に設けられた第２圧力発生室２１２と、で構成されている。

第１圧力発生室２１１は、短手方向（並設方向）の幅が、第２圧力発生室２１２に比べ
て幅広に設けられている。

また、圧電アクチュエーター４０を構成する第１電極４１は、第２圧力発生室２１２の
幅（短手方向の幅）とほぼ同じ幅で形成されている。すなわち、圧電アクチュエーター４
０の第１電極４１は、第１圧力発生室２１１の短手方向の壁面よりも第１圧力発生室２１
１と第２圧力発生室２１２との差の分だけ内側に設けられている。これにより、圧電アク
チュエーター４０は、圧力発生室２１Ａ、特に第１圧力発生室２１１の周壁によって変形
が拘束される力を低減して、圧電アクチュエーター４０の変位量を向上することができる
。

ここで、このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０Ａの製造方法につい
て図７〜図９を参照して説明する。なお、図７〜図９は、本発明の実施形態２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製造方法を示す断面図である。

まず、図７（ａ）に示すように、第１流路形成基板２２１が複数一体的に形成される第
１流路形成基板用ウェハー１２２Ａに第１圧力発生室２１１を形成する。具体的には、ま
ず、第１流路形成基板用ウェハー１２２Ａの一方面に第１マスク６２を形成すると共にパ
ターニングすることにより第１開口部６３を形成する。第１開口部６３は、第１圧力発生
室２１１を形成する位置に、第１圧力発生室２１１の開口面積となる大きさで形成する。
そして、第１流路形成基板用ウェハー１２２Ａを第１マスク６２を介して異方性エッチン
グ（ウェットエッチング）することにより第１開口部６３に対応する位置に第１圧力発生
室２１１を形成する。

同様に、図７（ｂ）に示すように、第２流路形成基板２２２が複数一体的に形成される
第２流路形成基板用ウェハー１２２Ｂに第２圧力発生室２１２を形成する。具体的には、
まず、第２流路形成基板用ウェハー１２２Ｂの一方面に第２マスク６４を形成すると共に
パターニングすることにより第２開口部６５を形成する。第２開口部６５は、第２圧力発
生室２１２を形成する位置に、第２圧力発生室２１２の開口面積となる大きさで形成する
。そして、第２流路形成基板用ウェハー１２２Ｂを第２マスク６４を介して異方性エッチ
ング（ウェットエッチング）することにより第２開口部６５に対応する位置に第２圧力発
生室２１２を形成する。

なお、本実施形態では、第１圧力発生室２１１及び第２圧力発生室２１２は、第１流路
形成基板用ウェハー１２２Ａ及び第２流路形成基板用ウェハー１２２Ｂを異方性エッチン
グすることで形成したが、特にこれに限定されず、例えば、サンドブラストやドライエッ
チングによって形成してもよい。

次に、図７（ｃ）に示すように、第１流路形成基板用ウェハー１２２Ａと第２流路形成
基板用ウェハー１２２Ｂとを接合する。これにより、流路形成基板２２Ａが複数一体的に
形成されると共に、第１圧力発生室２１１と第２圧力発生室２１２とで圧力発生室２１Ａ
が形成される。

次に、図８（ａ）に示すように、第１流路形成基板用ウェハー１２２Ａの第１圧力発生
室２１１が開口する面にグリーンシート等のセラミックシートからなる振動板２３を接合
する。

次に、図８（ｂ）に示すように、振動板２３上にレジスト７０を塗布する。本実施形態
では、スピンコート法によってレジスト７０を塗布した。

次に、図８（ｃ）に示すように、第２流路形成基板用ウェハー１２２Ｂの第２圧力発生
室２１２が開口する面側から光を照射することで、レジスト７０を露光する。このとき、
第１流路形成基板用ウェハー１２２Ａ及び第２流路形成基板用ウェハー１２２Ｂは、遮光
性を有するため、レジスト７０は第２圧力発生室２１２に相対向する領域のみが露光され
た露光部７１Ａとなる。すなわち、第１圧力発生室２１１は、第２圧力発生室２１２より
も幅広なため、レジスト７０は、第１圧力発生室２１１の壁面に相対向する位置よりも内
側が露光される。

なお、レジスト７０を露光する際に露光マスクとなるのは、第２流路形成基板用ウェハ
ー１２２Ｂ（第２流路形成基板２２２）なため、第２流路形成基板用ウェハー１２２Ｂ（
第２流路形成基板２２２）のみが遮光性を有する材料であってもよい。すなわち、第１流
路形成基板用ウェハー１２２Ａ（第１流路形成基板２２１）は透過性を有する透明部材で
あってもよい。

次に、図９（ａ）に示すように、レジスト７０を現像することによってパターニングす
る。これにより、レジスト７０は、第２圧力発生室２１２の壁面よりも内側にレジスト開
口部７２Ａが形成される。

次に、図９（ｂ）に示すように、第１流路形成基板用ウェハー１２２Ａのレジスト７０
側の全面に亘って第１電極４１を形成する。このように形成された第１電極４１は、レジ
スト７０の上と、レジスト７０のレジスト開口部７２Ａにより露出された振動板２３上と
に亘って連続して形成することができる。

次に、図９（ｃ）に示すように、レジスト７０を除去することで、余分な領域の第１電
極４１を除去し、第２圧力発生室２１２に相対向する領域のみに第１電極４１を形成する
ことができる。すなわち、第１電極４１は、第１圧力発生室２１１の短手方向の壁面から
内側に離れた位置に設けられる。

その後は、上述した実施形態１と同様に、第１流路形成基板用ウェハー１２２Ａ上に圧
電体層４２と、第２電極４３とを形成した後、圧電体層４２及び第２電極４３を各圧力発
生室２１毎に同時にパターニングすることで圧電アクチュエーター４０を形成する。そし
て、個別リード電極９０及び共通リード電極９１を形成した後は、第１流路形成基板用ウ
ェハー１２２Ａ及び第２流路形成基板用ウェハー１２２Ｂを１つにチップサイズに分割し
、ノズルプレート３５等のその他の部材を接合することで、インクジェット式記録ヘッド
１０Ａが形成される。

このように、本実施形態では、圧力発生室２１Ａを短手方向の幅の異なる第１圧力発生
室２１１と第２圧力発生室２１２とで構成し、短手方向の幅の狭い第２圧力発生室２１２
によって露光したレジスト７０を用いて第１電極４１を形成することで、第１圧力発生室
２１１よりも幅狭の第１電極４１を有する圧電アクチュエーター４０を形成することがで
きる。これにより、圧電アクチュエーター４０の流路形成基板２２Ａによって拘束される
力が低減され、圧電アクチュエーター４０の変位量を向上して、インク吐出特性を向上す
ることができる。

なお、本実施形態では、流路形成基板２２Ａを第１流路形成基板２２１と第２流路形成
基板２２２とを接合することで形成したが、特にこれに限定されず、１枚の流路形成基板
を用いても、短手方向で幅の異なる圧力発生室２１Ａを形成することができる。そして、
この幅の異なる圧力発生室２１Ａを用いて露光したレジストを用いて第１電極４１を第１
圧力発生室２１１の短手方向の幅よりも狭く形成することができる。

ここで、このような例を図１０及び図１１に示す。なお、図１０及び図１１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製造方法の他の例を示す断面図である
。

図１０（ａ）に示すように、流路形成基板２２が複数一体的に形成される１枚の基板で
ある流路形成基板用ウェハー１２２の一方面に第１圧力発生室２１１を形成する第１開口
部６３を有する第１マスク６２を形成する。また、流路形成基板用ウェハー１２２の他方
面に第２圧力発生室２１２を形成する第２開口部６５を有する第２マスク６４を形成する
。すなわち、流路形成基板用ウェハー１２２の両面に第１マスク６２、第２マスク６４を
設け、両面の第１マスク６２及び第２マスク６４にそれぞれ設けた第１開口部６３及び第
２開口部６５の開口面積を変更する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１２２を第１マスク６２及
び第２マスク６４を介して両面からエッチングする。この流路形成基板用ウェハー１２２
のエッチング方法としては、例えば、エッチング液を用いた異方性エッチング（ウェット
エッチング）や、サンドブラスト、ドライエッチングなどを用いることができる。これに
より、図１０（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１２２には、第１圧力発生室
２１１と、この第１圧力発生室２１１よりも短手方向の幅が狭い第２圧力発生室２１２と
で構成される圧力発生室２１Ａが形成される。

その後は、上述したのと同じ工程を行うことによって、第１圧力発生室２１１よりも幅
狭の第１電極４１を有する圧電アクチュエーター４０を形成することができる。

また、その他の例としては、例えば、図１１（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェ
ハー１２２の一方面に第２圧力発生室２１２を形成する第２開口部６５を有する第２マス
ク６４を形成し、パターニングする。

次に、図１１（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１２２を一方面側から第２
マスク６４を介してドライエッチングする。この流路形成基板用ウェハー１２２のドライ
エッチングでは、図１１（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１２２を貫通した
後も過度の処理を行うことで、第２マスク６４が形成された面とは反対の開口側がテーパ
ー状に広がる。このテーパー状に広がった部分を第１圧力発生室２１１とすれば、第１圧
力発生室２１１と、第１圧力発生室２１１の開口側の短手方向の幅よりも幅狭の第２圧力
発生室２１２とで構成される圧力発生室２１Ａが形成されることになる。

（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。例えば、上述した実施形態１及び２では、複数の圧電アクチュ
エーター４０において、第１電極４１が共通電極、第２電極４３が個別電極とした構成を
例示したが、これに限定されず、第１電極４１を個別電極、第２電極４３を共通電極とし
てもよい。このように、第１電極４１を個別電極、第２電極４３を共通電極とする場合、
第２電極４３を圧力発生室２１、２１Ａの並設方向に亘って連続して設けるようにしても
よい。また、圧電体層４２は、第２電極４３が個別電極であっても、共通電極であっても
、圧力発生室２１、２１Ａの並設方向に亘って連続して設けるようにしてもよい。

なお、上記実施の形態においては、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、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機Ｅ
Ｌディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）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。

１０、１０Ａインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、２０アクチュエ
ーターユニット、２１、２１Ａ圧力発生室、２２、２２Ａ流路形成基板、２３
振動板、２４圧力発生室底板、２５供給連通孔、３０流路ユニット、３
１液体供給口形成基板、３２マニホールド、３３マニホールド形成基板、３
４ノズル開口、３５ノズルプレート、２６、３６、３９、５２ノズル連通孔、
３７液体供給口、３８液体導入口、４０圧電アクチュエーター、５０コ
ンプライアンス基板、５１コンプライアンス部、６０マスク、６１開口部、
６２第１マスク、６３第１開口部、６４第２マスク、６５第２開口部、
７０レジスト、７１、７１Ａ露光部、７２、７２Ａレジスト開口部、１２
２流路形成基板用ウェハー、１２２Ａ第１流路形成基板用ウェハー、１２２Ｂ
第２流路形成基板用ウェハー、２１１第１圧力発生室、２１２第２圧力発生室、
２２１第１流路形成基板、２２２第２流路形成基板

Claims

遮光性を有する材料で形成された流路形成基板をエッチングすることにより、圧力発生
室を形成する工程と、
該流路形成基板の前記圧力発生室が開口する一方面側に、セラミックシートを貼付する
工程と、
前記セラミックシートの前記流路形成基板とは反対面側に感光性フォトレジストを塗布
する工程と、
前記流路形成基板の前記圧力発生室が開口する他方面側から光を照射することで、前記
流路形成基板をマスクとして前記感光性フォトレジストを露光する工程と、
露光した前記感光性フォトレジストを現像することで、前記流路形成基板の前記圧力発
生室の周壁上に前記感光性フォトレジストを選択的に形成する工程と、
前記流路形成基板の前記感光性フォトレジスト側に亘って第１電極を形成すると共に、
前記感光性フォトレジストを剥離することで、当該第１電極をパターニングして、前記圧
力発生室に相対向する領域に前記第１電極を形成する工程と、
前記第１電極上に、圧電体層と、第２電極とを、順次積層及びパターニングして、前記
第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極を有する圧電アクチュエーターを形成する工程
と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
前記流路形成基板に前記圧力発生室を形成する工程では、前記流路形成基板の前記第１
電極が形成される一方面側に第１圧力発生室を形成すると共に、前記流路形成基板の前記
一方面とは反対側の他方面側に前記第１圧力発生室に比べて幅狭の第２圧力発生室を形成
することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記流路形成基板に前記圧力発生室を形成する工程では、第１流路形成基板に厚さ方向
に貫通する前記第１圧力発生室を形成すると共に、第２流路形成基板に厚さ方向に貫通す
る前記第２圧力発生室を形成した後、前記第１流路形成基板と前記第２流路形成基板とを
接合することを特徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記流路形成基板に前記圧力発生室を形成する工程では、前記流路形成基板の一方面に
前記第１圧力発生室を形成する第１開口部を有する第１マスクを形成すると共に、前記流
路形成基板の前記一方面とは反対側の他方面に前記第２圧力発生室を形成する第２開口部
を有する第２マスクを形成し、当該流路形成基板を両面からエッチングすることにより、
前記第１圧力発生室と前記第２圧力発生室とを有する前記圧力発生室を形成することを特
徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。