圧電素子、インクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録装置
【課題】耐湿性を十分に改善した圧電素子を提供、また、耐インク性及び耐湿性の双方を同時改善した圧電素子を提供、そして、これら圧電素子を利用したインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 インク滴を吐出するノズル５６と、ノズル５６と連通し、インク１１０が充填される圧力室５０と、圧力室５０の一部を構成する振動板４８と、圧力室５０へインク流路６６、６８を介して供給するインク１１０をプールするインクプール室３８と、振動板４８を変位させる圧電素子４６と、を有するインクジェット記録ヘッド３２において、振動板４８を間に置いて圧力室５０と反対側にインクプール室３８を設けるとともに、振動板４８を間に置いて圧電素子４６がインクプール室３８側に設けて、圧電素子４６のインクプール室３８側の表面上は、低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２とが順次積層された保護膜で被覆させる。また、低透水性絶縁膜８０のみを被覆させてもよい。
【解決手段】 インク滴を吐出するノズル５６と、ノズル５６と連通し、インク１１０が充填される圧力室５０と、圧力室５０の一部を構成する振動板４８と、圧力室５０へインク流路６６、６８を介して供給するインク１１０をプールするインクプール室３８と、振動板４８を変位させる圧電素子４６と、を有するインクジェット記録ヘッド３２において、振動板４８を間に置いて圧力室５０と反対側にインクプール室３８を設けるとともに、振動板４８を間に置いて圧電素子４６がインクプール室３８側に設けて、圧電素子４６のインクプール室３８側の表面上は、低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２とが順次積層された保護膜で被覆させる。また、低透水性絶縁膜８０のみを被覆させてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
インク滴を吐出するノズルと、ノズルと連通するとともにインクが充填される圧力室と、圧力室の一部を構成する振動板と、圧力室へインク流路を介して供給するインクをプールするインクプール室と、振動板を変位させる圧電素子と、を有するインクジェット記録ヘッド、及びこれを利用したインクジェット記録ヘッドに関する。また、これに利用される圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主走査方向に往復移動するインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という場合がある）の複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、副走査方向に搬送されて来る記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置は知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置において、その記録ヘッドには圧電方式やサーマル方式等がある。例えば圧電方式の場合には、図１４、図１５で示すように、インクタンクからインクプール室２０２を経てインク２００が供給される圧力室２０４に、圧電素子（電気エネルギーを機械エネルギーに変換するアクチュエーター）２０６が設けられ、その圧電素子２０６が圧力室２０４の体積を減少させるように凹状に撓み変形して中のインク２００を加圧し、圧力室２０４に連通するノズル２０８からインク滴２００Ａとして吐出させるように構成されている。
【０００４】
一方で、記録ヘッドの構成部材（特に圧電素子）の耐インク性や耐湿性を改善する目的で種々の提案がなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、圧電素子の電極表面を有機高分子化合物で覆い耐インク性を確保することが提案されている。特許文献２には、圧電素子の上に酸化シリコンやポリイミド樹脂膜を形成し、耐湿性を改善することが提案されている。特許文献３には、圧電素子の耐湿性改善と圧電素子変移阻害防止とを両立するために圧電素子上部に可とう性を有する封止膜を設けることが開示されている。特許文献４には、圧力室側の圧電素子表面を、ストレス緩和の目的で有機膜、耐湿性改善の目的で無機膜、表面平滑化の目的で有機膜により順次積層して保護することが提案されている。特許文献５には、耐湿性を改善するために電極に導電性金属酸化物膜を適用することが開示されている。
【特許文献１】特開平３−１６６９５３号公報
【特許文献２】特開平１０−２２６０７１号公報
【特許文献３】特開平１１−３３４０６１号公報
【特許文献４】特開平７−１０１５７号公報
【特許文献５】特開２００１−８８２９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら提案でも、昨今の高い技術要求のため十分ではなく、さらなる改善が求められている。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、耐湿性を十分に改善した圧電素子を得ることを第一の目的とする。また、本発明は、耐インク性及び耐湿性の双方を同時改善した圧電素子を得ることを第二の目的とする。そして、これら圧電素子を利用したインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録装置を得ることを第三の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の圧電素子は、圧電体と、前記圧電体を挟む二つの電極と、を有し、且つ保護膜として低透水性絶縁膜で被覆されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、圧電素子を低透水性絶縁膜で被覆しているので、圧電素子に十分な耐湿性を付与することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の圧電素子は、圧電体と、前記圧電体を挟む二つの電極と、を有し、且つ低透水性絶縁膜と樹脂絶縁膜とを順次積層した保護膜で被覆されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、圧電素子を、低透水性絶縁膜と樹脂絶縁膜とが順次積層された保護膜で被覆し、保護膜の下層としての低透水性絶縁膜により圧電素子に耐湿性を付与し、保護膜の上層としての樹脂絶縁膜により圧電素子に耐インク性を付与し、耐インク性及び耐湿性の双方を同時改善できる。
【００１２】
また、請求項３に記載の圧電素子は、請求項２に記載の圧電素子において、前記樹脂絶縁膜は、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、又はシリコーン系の樹脂膜で構成されることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、樹脂絶縁膜として、上記各樹脂種を適用することで、十分な耐インク性を圧電素子に付与できる。
【００１４】
また、請求項４に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記低透水性絶縁膜は、ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3以上であることを特徴としている。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、低水性絶縁膜のダングリングボンド密度を上記範囲とすることで、十分な耐湿性を圧電素子に付与できる。また、耐湿性を十分付与するダングリングボンドの総数を得るための膜厚が薄くすることができ、圧電素子の機械的拘束が小さくなり、圧電素子変移の阻害が防止される。
【００１６】
また、請求項５に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記低透水性絶縁膜は、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法で形成されることを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、低透水性絶縁膜は、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法で形成すると、低温での成膜が可能となるため膜中のダングリングボンドが他の不純物原子(水素)と反応して消滅する割合が減少するため、必要なダングリングボンド密度を有する膜が好適に得られる。
【００１８】
また、請求項６に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記低透水性絶縁膜は、Ｓｉ系酸化膜、Ｓｉ系窒化膜、又はＳｉ系酸窒化膜で構成されることを特徴としている。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、低透水性絶縁膜に上記材料膜を適用することで、例えば、電極に他の金属酸化膜を用いた場合と比べ低コスト化が図れる。
【００２０】
請求項７に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記電極の一方に接続される第一配線が設けられ、前記保護膜はさらに前記第一配線を被覆し層間絶縁膜として機能させることを特徴としている。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、保護膜を圧電素子と圧電素子と接続する配線の一方を被覆して、圧電素子と接続する配線の層間絶縁膜として機能させ、構成を簡易化させることができる。
【００２２】
請求項８に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記保護膜上には前記電極の一方と接続される第二配線が設けられ、さらに当該第二配線を覆うように第２樹脂絶縁膜が設けられていることを特徴としている。
【００２３】
請求項８に記載の発明では、第２樹脂絶縁膜が、保護膜（即ち樹脂絶縁膜）と密着性（接合力）が高い状態で配線を被覆することができるため、その界面からのインク進入が効果的に防止され、配線の腐食が防止される。
【００２４】
請求項９に記載の圧電素子では、請求項８に記載の圧電素子において、前記第２樹脂絶縁膜は、前記保護膜として設けられる前記樹脂絶縁膜と同種の樹脂膜で構成されることを特徴としている。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、第２樹脂絶縁膜と保護膜としての樹脂絶縁膜との同系の材料種を適用することで、より効果的に密着性（接合力）が向上する。
【００２６】
請求項１０に記載のインクジェト記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、前記ノズルと連通し、インクが充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記圧力室へインク流路を介して供給するインクをプールするインクプール室と、前記振動板を変位させる圧電素子と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記圧電素子は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧電素子であることを特徴としている。
【００２７】
請求項１１に記載のインクジェット記録装置は、請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッドを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
以上、本発明によれば、耐湿性を十分に改善した圧電素子を提供することができる。また、耐インク性及び耐湿性の双方を同時改善した圧電素子を提供することができる。そして、これら圧電素子を利用したインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例を基に詳細に説明する。なお、記録媒体は記録紙Ｐとして説明をする。また、記録紙Ｐのインクジェット記録装置１０における搬送方向を副走査方向として矢印Ｓで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Ｍで表す。また、図において、矢印ＵＰ、矢印ＬＯが示されている場合は、それぞれ上方向、下方向を示すものとし、上下の表現をした場合は、上記各矢印に対応しているものとする。
【００３０】
まず、最初にインクジェット記録装置１０の概要を説明する。図１で示すように、インクジェット記録装置１０は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット３０（インクジェット記録ヘッド３２）を搭載するキャリッジ１２を備えている。このキャリッジ１２の記録紙Ｐの搬送方向上流側には一対のブラケット１４が突設されており、そのブラケット１４には円形状の開孔１４Ａ（図２参照）が穿設されている。そして、その開孔１４Ａに、主走査方向に架設されたシャフト２０が挿通されている。
【００３１】
また、主走査方向の両端側には、主走査機構１６を構成する駆動プーリー（図示省略）と従動プーリー（図示省略）が配設されており、その駆動プーリーと従動プーリーに巻回されて、主走査方向に走行するタイミングベルト２２の一部がキャリッジ１２に固定されている。したがって、キャリッジ１２は主走査方向に往復移動可能に支持される構成である。
【００３２】
また、このインクジェット記録装置１０には、画像印刷前の記録紙Ｐを束にして入れておく給紙トレイ２６が設けられており、その給紙トレイ２６の上方には、インクジェット記録ヘッド３２によって画像が印刷された記録紙Ｐが排出される排紙トレイ２８が設けられている。そして、給紙トレイ２６から１枚ずつ給紙された記録紙Ｐを所定のピッチで副走査方向へ搬送する搬送ローラー及び排出ローラーからなる副走査機構１８が設けられている。
【００３３】
その他、このインクジェット記録装置１０には、印刷時において各種設定を行うコントロールパネル２４と、メンテナンスステーション（図示省略）等が設けられている。メンテナンスステーションは、キャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリーニング動作等のメンテナンス動作を行うようになっている。
【００３４】
また、各色のインクジェット記録ユニット３０は、図２で示すように、インクジェット記録ヘッド３２と、それにインクを供給するインクタンク３４とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド３２の下面中央のインク吐出面３２Ａに形成された複数のノズル５６（図３参照）が、記録紙Ｐと対向するようにキャリッジ１２上に搭載されている。したがって、インクジェット記録ヘッド３２が主走査機構１６によって主走査方向に移動しながら、記録紙Ｐに対してノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録される。
【００３５】
そして、主走査方向への１回の移動が終了すると、記録紙Ｐは、副走査機構１８によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド３２（インクジェット記録ユニット３０）が主走査方向（前述とは反対方向）に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Ｐに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。
【００３６】
以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。図３はインクジェット記録ヘッド３２の構成を示す概略平面図であり、図４は図３のＸ−Ｘ線概略断面図である。この図３、図４で示すように、インクジェット記録ヘッド３２には、インクタンク３４と連通するインク供給ポート３６が設けられており、そのインク供給ポート３６から注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。
【００３７】
インクプール室３８は天板４０と隔壁４２とによって、その容積が規定されており、インク供給ポート３６は、天板４０の所定箇所に複数、列状に穿設されている。また、列をなすインク供給ポート３６の間で、天板４０よりも内側のインクプール室３８内には、圧力波を緩和する樹脂膜製エアダンパー４４（後述する感光性ドライフィルム９６）が設けられている。
【００３８】
天板４０の材質は、例えばガラス、セラミックス、シリコン、樹脂等、インクジェット記録ヘッド３２の支持体になり得る強度を有する絶縁体であれば何でもよい。また、天板４０には、後述する駆動ＩＣ６０へ通電するための金属配線９０が設けられている。この金属配線９０は、樹脂膜９２で被覆保護されており、インク１１０による侵食が防止されるようになっている。
【００３９】
隔壁４２は樹脂（後述する感光性ドライフィルム９８）で成形され、インクプール室３８を矩形状に仕切っている。また、インクプール室３８は、圧電素子４６と、その圧電素子４６によって上下方向に撓み変形させられる振動板４８を介して、圧力室５０と上下に分離されている。つまり、圧電素子４６及び振動板４８が、インクプール室３８と圧力室５０との間に配置される構成とされ、インクプール室３８と圧力室５０とが同一水平面上に存在しないように構成されている。
【００４０】
したがって、圧力室５０を互いに接近させた状態に配置することが可能であり、ノズル５６をマトリックス状に高密度に配設することが可能となっている。また、このような構成にしたことにより、キャリッジ１２の主走査方向への１回の移動で、広いバンド領域に画像を形成することができるので、その走査時間が短くて済む。すなわち、少ないキャリッジ１２の移動回数及び時間で記録紙Ｐの全面に亘って画像形成を行う高速印刷が実現可能となっている。
【００４１】
圧電素子４６は、圧力室５０毎に振動板４８の上面に接着されている。振動板４８は、ＳＵＳ等の金属で成形され、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子４６に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。なお、振動板４８は、ガラス等の絶縁性材料であっても差し支えはない。圧電素子４６の下面には一方の極性となる下部電極５２（配線（第一配線）としての機能も兼ねる）が配置され、圧電素子４６の上面には他方の極性となる上部電極５４が配置されている。そして、この上部電極５４に駆動ＩＣ６０が金属配線８６（第二配線）により電気的に接続されている。
【００４２】
また、圧電素子４６（上部電極５４を含む）は、低透水性絶縁膜８０（本実施例ではＳｉＯX膜を適用）で被覆保護されている。圧電素子４６を被覆保護している低透水性絶縁膜８０は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子４６の内部に侵入して信頼性不良となること（ＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を防止できる。なお、下部電極５２と接触する金属（ＳＵＳ等）製の振動板４８は、低抵抗なＧＮＤ配線としても機能するようになっている。
【００４３】
ここで、低透水性絶縁膜８０とは、ダングリングボンド（構成原子の未結合手）の密度が１×１０18ｃｍ-3以上（好ましくは５×１０18〜５×１０19ｃｍ-3）であり、ダングリングボンドにより水分をトラップし低透水性を実現するものである。このダングリングボンド密度は、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ（ＥＳＲ）測定により求めることができる。
【００４４】
このように、低透水性絶縁膜８０は、十分にダングリングボンド密度が高いので、例えばその膜厚を例えば０．１μｍと薄くしても、耐湿性を十分付与するために必要なダングリングボンド（総数）を得ることができる。このため、低透水性絶縁膜８０による圧電素子の機械的拘束が小さくなり、圧電素子変移の阻害が良好に防止される。
【００４５】
更に、圧電素子４６は、その低透水性絶縁膜８０の上面が、樹脂絶縁膜８２で被覆保護されている。これにより、圧電素子４６において、インク１１０による侵食の耐性が確保されるようになっている。これら低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２は、圧電素子４６を被覆保護すると共に圧電素子４６が設けられていない領域の下部電極５２（第一配線）も被覆保護しており、層間絶縁膜としても機能させている。また、金属配線８６（第二配線）も、樹脂保護膜８８（第２樹脂絶縁膜）で被覆保護され、当該配線の保護膜としても機能させ、インク１１０による侵食が防止されるようになっている。
【００４６】
また、圧電素子４６の上方は、樹脂絶縁膜８２で被覆保護され、樹脂保護膜８８が被覆されない構成になっている。樹脂絶縁膜８２は、柔軟性がある樹脂層であるため、このような構成により、圧電素子４６（振動板４８）の変位阻害が防止されるようになっている（上下方向に好適に撓み変形可能とされている）。つまり、圧電素子４６上方の樹脂層は、薄い方がより変位阻害の抑制効果が高くなるので、樹脂保護膜８８を被覆しないようにしている。
【００４７】
駆動ＩＣ６０は、隔壁４２で規定されたインクプール室３８の外側で、かつ天板４０と振動板４８との間に配置されており、振動板４８や天板４０から露出しない（突出しない）構成とされている。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。
【００４８】
また、その駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止されている。この駆動ＩＣ６０を封止する樹脂材５８の注入口４０Ｂは、図５で示すように、製造段階における天板４０において、各インクジェット記録ヘッド３２を仕切るように格子状に複数個穿設されており、後述する圧電素子基板７０と流路基板７２とを結合（接合）後、樹脂材５８によって封止された（閉塞された）注入口４０Ｂに沿って天板４０を切断することにより、マトリックス状のノズル５６（図３参照）を有するインクジェット記録ヘッド３２が１度に複数個製造される構成になっている。
【００４９】
また、この駆動ＩＣ６０の下面には、図４、図６で示すように、複数のバンプ６２がマトリックス状に所定高さ突設されており、振動板４８上に圧電素子４６が形成された圧電素子基板７０の金属配線８６にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、圧電素子４６に対する高密度接続が容易に実現可能であり、駆動ＩＣ６０の高さの低減を図ることができる（薄くすることができる）。これによっても、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。
【００５０】
また、図３において、駆動ＩＣ６０の外側には、バンプ６４が設けられている。このバンプ６４は、天板４０に設けられる金属配線９０と、圧電素子基板７０に設けられる金属配線８６とを接続しており、当然ながら、圧電素子基板７０に実装された駆動ＩＣ６０の高さよりも高くなるように設けられている。
【００５１】
したがって、インクジェット記録装置１０の本体側から天板４０の金属配線９０に通電され、その天板４０の金属配線９０からバンプ６４を経て金属配線８６に通電され、そこから駆動ＩＣ６０に通電される構成である。そして、その駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで圧電素子４６に電圧が印加され、振動板４８が上下方向に撓み変形することにより、圧力室５０内に充填されたインク１１０が加圧されて、ノズル５６からインク滴が吐出する構成である。
【００５２】
インク滴を吐出するノズル５６は、圧力室５０毎に１つずつ、その所定位置に設けられている。圧力室５０とインクプール室３８とは、圧電素子４６を回避するとともに、振動板４８に穿設された貫通孔４８Ａを通るインク流路６６と、圧力室５０から図４において水平方向へ向かって延設されたインク流路６８とが連通することによって接続されている。このインク流路６８は、インクジェット記録ヘッド３２の製造時に、インク流路６６とのアライメントが可能なように（確実に連通するように）、予め実際のインク流路６６との接続部分よりも少し長めに設けられている。
【００５３】
以上のような構成のインクジェット記録ヘッド３２において、次に、その製造工程について、図７乃至図１３を基に詳細に説明する。図７で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、圧電素子基板７０と流路基板７２とを別々に作成し、両者を結合（接合）することによって製造される。そこで、まず、圧電素子基板７０の製造工程について説明するが、圧電素子基板７０には、流路基板７２よりも先に天板４０が結合（接合）される。
【００５４】
図８（Ａ）で示すように、まず、貫通孔７６Ａが複数穿設されたガラス製の第１支持基板７６を用意する。第１支持基板７６は撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第１支持基板７６の作製方法としては、ガラス基板のフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。
【００５５】
そして、図８（Ｂ）で示すように、その第１支持基板７６の上面（表面）に接着剤７８を塗布し、図８（Ｃ）で示すように、その上面に金属（ＳＵＳ等）製の振動板４８を接着する。このとき、振動板４８の貫通孔４８Ａと第１支持基板７６の貫通孔７６Ａとは重ねない（オーバーラップさせない）ようにする。なお、振動板４８の材料として、ガラス等の絶縁性基板を用いても差し支えない。
【００５６】
ここで、振動板４８の貫通孔４８Ａは、インク流路６６の形成用とされる。また、第１支持基板７６に貫通孔７６Ａを設けるのは、後工程で薬液（溶剤）を第１支持基板７６と振動板４８との界面に流し込むためで、接着剤７８を溶解して、その第１支持基板７６を振動板４８から剥離するためである。更に、第１支持基板７６の貫通孔７６Ａと振動板４８の貫通孔４８Ａとを重ねないようにするのは、製造中に使用される各種材料が第１支持基板７６の下面（裏面）から漏出しないようにするためである。
【００５７】
次に、図８（Ｄ）で示すように、振動板４８の上面に積層された下部電極５２をパターニングする。具体的には、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。この下部電極５２が接地電位となる。次に、図８（Ｅ）で示すように、下部電極５２の上面に、圧電素子４６の材料であるＰＺＴ膜と上部電極５４を順にスパッタ法で積層し、図８（Ｆ）で示すように、圧電素子４６（ＰＺＴ膜）及び上部電極５４をパターニングする。
【００５８】
具体的には、ＰＺＴ膜スパッタ（膜厚３μｍ〜１５μｍ）、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。下部及び上部の電極材料としては、例えば圧電素子であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ等が挙げられる。
【００５９】
その後、図８（Ｇ）で示すように、上面に露出している下部電極５２と上部電極５４の上面に低透水性絶縁膜（Ｓｉ系酸化膜：ＳｉＯｘ膜）８０を積層し、更に、その低透水性絶縁膜（Ｓｉ系酸化膜：ＳｉＯｘ膜）８０の上面に、耐インク性と柔軟性を有する樹脂絶縁膜８２、例えばポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等の樹脂膜を積層して、それらをパターニングすることで、圧電素子４６と金属配線８６を接続するための開口８４（コンタクト孔）を形成する。
【００６０】
具体的には、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を着膜する、感光性ポリイミド（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７５２０）を塗布・露光・現像することでパターニングを行う、ＣＦ4系ガスを用いたＲｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法で上記感光性ポリイミドをマスクとしてＳｉＯｘ膜をエッチングする、という加工を行う。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてＳｉ系酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を用いたが、Ｓｉ系窒素膜（ＳｉＮｘ膜）、Ｓｉ系窒素膜（ＳｉＯｘＮｙ膜）等であってもよい。
【００６１】
ここで、低透水性絶縁膜８０を上記ダングリングボンド密度の範囲を満たすためには、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法で形成することが、低温での成膜が可能となるため膜中のダングリングボンドが他の不純物原子（水素）と反応して消滅する割合が減少するためよい。
【００６２】
このＥＣＲ法は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）法よりも簡易な成膜条件（例えば、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Dｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法で条件は、Ｏ2／ＳｉＨ4比＝１．２、マイクロ波電力＝３００Ｗ、着膜温度＝１００℃、ガス圧力＝０．１３Ｐａ）で、上記ダングリングボンド密度の範囲を満たす低透水性絶縁膜８０を形成することができる。但し、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）法によっても成膜条件（例えば、ＣＶＤ法で条件はＮ2Ｏ／ＳｉＨ4比＝１０、ＲＦ電力＝１２０Ｗ、着膜温度＝３００℃、ガス圧力＝１３０Ｐａ）よっては、上記ダングリングボンド密度の範囲を満たす低透水性絶縁膜８０を形成することができる。
【００６３】
なお、ＥＣＲ法で形成した低透水性絶縁膜８０は、ＲＦで形成したものよりも、上述のようにダングリングボンド密度が高いことから、必要なダングリングボンド（総数）を得るための膜厚を薄くすることができ（例えば、ＲＦ法に対して１／５の膜厚）、圧電素子４６の機械的拘束力を小さくするためには有利である。ここではＣＶＤ法の例を示したが、スパッタ法により成膜してもよい。ターゲットにＳｉを用いて、ＡｒとＯ2の混合ガスのプラズマ放電を利用して成膜する。またＳｉＮｘ膜をスパッタ成膜するにはＡｒとＮ2の混合ガスを用いればよい。その他の膜、例えばＡｌＯｘ膜、ＡｌＮｘ膜、ＴａＯｘ膜、ＴａＮｘなどについても適宜ターゲット材料とガスを選択してやればよい。このスパッタ法はスループットがＣＶＤ法に比べて低く生産性の点では劣るが、原材料（ターゲットとガス）が水素（Ｈ）を含まないために水素による還元がもたらす圧電素子の性能（圧電性）低下も防止できる。ＣＶＤ法、スパッタ法のどちらも外部から侵入する水分はブロックするので、重視する項目（生産性あるいは性能）により、方式を選択すればよい。
【００６４】
次いで、図８（Ｈ）で示すように、開口８４内の上部電極５４と樹脂絶縁膜８２の上面に金属膜を積層し、金属配線８６をパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工を行い、上部電極５４と金属配線８６（Ａｌ膜）とを接合する。なお、図示しないが、下部電極５２の上にも開口８４が設けられ、上部電極５４と同様に金属配線８６と接続されている。
【００６５】
そして更に、図８（Ｉ）で示すように、金属配線８６及び樹脂絶縁膜８２の上面に樹脂保護膜８８（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。この樹脂保護膜８８は、樹脂絶縁膜８２と同種の樹脂材料で構成される。また、このとき、圧電素子４６の上方で、金属配線８６がパターニングされていない部位には、樹脂保護膜８８を積層しないようにする（樹脂絶縁膜８２のみが積層されるようにする）。
【００６６】
ここで、圧電素子４６の上方（樹脂絶縁膜８２の上面）に樹脂保護膜８８を積層しないのは、振動板４８（圧電素子４６）の変位（上下方向の撓み変形）が阻害されるのを防止するためである。また、圧電素子４６の上部電極５４から引き出す（上部電極５４に接続される）金属配線８６が樹脂製の保護膜８８で被覆されると、その樹脂保護膜８８は、金属配線８６が積層される樹脂絶縁膜８２と同種の樹脂材料で構成されているため、金属配線８６を被覆するそれらの接合力が強固になり、界面からのインク１１０の侵入による金属配線８６の腐食を防止することができる。
【００６７】
なお、この樹脂保護膜８８は、樹脂絶縁膜８２と同種の樹脂材料となっているため、下層の樹脂絶縁膜８２に対する接合力が強固となっている。また、樹脂保護膜８８は、隔壁４２（感光性ドライフィルム９８）とも同種の樹脂材料となっているため、この隔壁４２（感光性ドライフィルム９８）に対する接合力も強固になっている。したがって、それぞれの界面からのインク１１０の侵入がより一層防止され、インク漏れや金属配線８６の侵食を防止した構成である。また、このように、同種の樹脂材料で構成されると、それらの熱膨張率が略等しくなるので、熱応力の発生が少なくて済む利点もある。
【００６８】
次に、図８（Ｊ）で示すように、金属配線８６にバンプ６２を介して駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ６０は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ（７０μｍ〜３００μｍ）に加工されている。駆動ＩＣ６０が厚すぎると、隔壁４２のパターニングやバンプ６４の形成が困難になったりする。
【００６９】
駆動ＩＣ６０を金属配線８６にフリップチップ実装するためのバンプ６２の形成方法には、電界メッキ、無電界メッキ、ボールバンプ、スクリーン印刷等が適用できる。こうして、圧電素子基板７０が製造され、この圧電素子基板７０に、例えばガラス製の天板４０が結合（接合）される。なお、以下の図９では、説明の便宜上、配線形成面を下面として説明するが、実際の工程では上面になる。
【００７０】
ガラス製天板４０の製造においては、図９（Ａ）で示すように、天板４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）を持っているので、別途支持体を設ける必要がない。まず、図９（Ｂ）で示すように、天板４０の下面に金属配線９０を積層してパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工である。
【００７１】
そして、図９（Ｃ）で示すように、金属配線９０が形成された面に樹脂膜９２（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。なお、このとき、一部の金属配線９０には、バンプ６４を接合するため、樹脂膜９２を積層しないようにする。
【００７２】
次に、図９（Ｄ）で示すように、天板４０の金属配線９０が形成された面に、ホトリソグラフィー法でレジストをパターニングする。金属配線９０が形成されていない面は、保護用レジスト９４で全面を覆う。ここで、保護用レジスト９４を塗布するのは、次のウエット（ＳｉＯ2）エッチング工程で、天板４０が金属配線９０を形成した面の裏面からエッチングされるのを防止するためである。なお、天板４０に感光性ガラスを用いた場合には、この保護用レジスト９４の塗布工程を省略することができる。
【００７３】
次いで、図９（Ｅ）で示すように、天板４０にＨＦ溶液によるウエット（ＳｉＯ2）エッチングを行い、その後、保護用レジスト９４を酸素プラズマにて剥離する。そして、図９（Ｆ）で示すように、天板４０に形成された開口４０Ａ部分に感光性ドライフィルム９６（例えば、日立化成工業株式会社製Ｒａｙｔｅｃ ＦＲ−５０２５：２５μｍ厚）を露光・現像によりパターニングする（架設する）。この感光性ドライフィルム９６が圧力波を緩和するエアダンパー４４となる。
【００７４】
そして次に、図９（Ｇ）で示すように、樹脂膜９２に感光性ドライフィルム９８（１００μｍ厚）を積層して露光・現像によりパターニングする。この感光性ドライフィルム９８がインクプール室３８を規定する隔壁４２となる。なお、隔壁４２は、感光性ドライフィルム９８に限定されるものではなく、樹脂塗布膜（例えば、化薬マイクロケム社のＳＵ−８レジスト）としてもよい。このときには、スプレー塗布装置にて塗布し、露光・現像をすればよい。
【００７５】
そして最後に、図９（Ｈ）で示すように、樹脂膜９２が積層されていない金属配線９０にバンプ６４をメッキ法等で形成する。このバンプ６４が駆動ＩＣ６０側の金属配線８６と電気的に接続するため、図示するように、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）よりもその高さが高くなるように形成されている。
【００７６】
こうして、天板４０の製造が終了したら、図１０（Ａ）で示すように、この天板４０を圧電素子基板７０に被せて、両者を熱圧着により結合（接合）する。すなわち、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）を感光性樹脂層である樹脂保護膜８８に接合し、バンプ６４を金属配線８６に接合する。
【００７７】
このとき、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）の高さよりもバンプ６４の高さの方が高いので、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）を樹脂保護膜８８に接合することにより、バンプ６４が金属配線８６に自動的に接合される。つまり、半田バンプ６４は高さ調整が容易なので（潰れやすいので）、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）によるインクプール室３８の封止とバンプ６４の接続が容易にできる。
【００７８】
隔壁４２とバンプ６４の接合が終了したら、図１０（Ｂ）で示すように、駆動ＩＣ６０に封止用樹脂材５８（例えば、エポキシ樹脂）を注入する。すなわち、天板４０に穿設されている注入口４０Ｂ（図５参照）から樹脂材５８を流し込む。このように樹脂材５８を注入して駆動ＩＣ６０を封止すると、駆動ＩＣ６０を水分等の外部環境から保護できるとともに、圧電素子基板７０と天板４０との接着強度を向上させることができ、更には、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板７０をダイシングによってインクジェット記録ヘッド３２に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。
【００７９】
次に、図１０（Ｃ）で示すように、第１支持基板７６の貫通孔７６Ａから接着剤剥離溶液を注入して接着剤７８を選択的に溶解させることで、その第１支持基板７６を圧電素子基板７０から剥離処理する。これにより、図１０（Ｄ）で示すように、天板４０が結合（接合）された圧電素子基板７０が完成する。そして、この状態から、天板４０が圧電素子基板７０の支持体となる。
【００８０】
一方、流路基板７２は、図１１（Ａ）で示すように、まず、貫通孔１００Ａが複数穿設されたガラス製の第２支持基板１００を用意する。第２支持基板１００は第１支持基板７６と同様、撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第２支持基板１００の作製方法としては、ガラス基板のフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。
【００８１】
そして、図１１（Ｂ）で示すように、その第２支持基板１００の上面（表面）に接着剤１０４を塗布し、図１１（Ｃ）で示すように、その上面（表面）に樹脂基板１０２（例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのアミドイミド基板）を接着する。そして次に、図１１（Ｄ）で示すように、その樹脂基板１０２の上面を金型１０６に押し付け、加熱・加圧処理する。その後、図１１（Ｅ）で示すように、金型１０６を樹脂基板１０２から離型処理することにより、圧力室５０やノズル５６等が形成される流路基板７２が完成する。
【００８２】
こうして、流路基板７２が完成したら、図１２（Ａ）で示すように、圧電素子基板７０と流路基板７２とを熱圧着により結合（接合）する。そして次に、図１２（Ｂ）で示すように、第２支持基板１００の貫通孔１００Ａから接着剤剥離溶液を注入して接着剤１０４を選択的に溶解させることで、その第２支持基板１００を流路基板７２から剥離処理する。
【００８３】
その後、図１２（Ｃ）で示すように、第２支持基板１００が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたＲＩＥ処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル５６が開口される。そして、図１２（Ｄ）で示すように、そのノズル５６が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材１０８（例えば、旭ガラス社製のＣｙｔｏｐ）を塗布することにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図１２（Ｅ）で示すように、インクプール室３８や圧力室５０内にインク１１０が充填可能とされる。
【００８４】
なお、感光性ドライフィルム９６（エアダンパー４４）は、天板４０の内側のインクプール室３８内に設けられるものに限定されるものではなく、例えば図１３で示すように、天板４０の外側に設けられる構成としてもよい。すなわち、インク１１０の充填工程の直前に、インクプール室３８の外側から天板４０に感光性ドライフィルム９６（エアダンパー４４）を貼り付ける構成としてもよい。
【００８５】
以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、給紙トレイ２６から記録紙Ｐが１枚ピックアップされ、副走査機構１８により、所定の位置へ搬送される。
【００８６】
一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンク３４からインク供給ポート３６を介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入（充填）され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク流路６６、６８を経て圧力室５０へ供給（充填）されている。そして、このとき、ノズル５６の先端（吐出口）では、インク１１０の表面が圧力室５０側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
【００８７】
そして、キャリッジ１２に搭載されたインクジェット記録ヘッド３２が主走査方向に移動しながら、複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Ｐの所定のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４６に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室５０内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。
【００８８】
こうして、記録紙Ｐに画像データに基づく画像の一部が記録されたら、副走査機構１８により、記録紙Ｐを所定ピッチ搬送させ、上記と同様に、インクジェット記録ヘッド３２を主走査方向に移動しながら、再度複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Ｐの次のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。そして、このような動作を繰り返し行い、記録紙Ｐに画像データに基づく画像が完全に記録されたら、副走査機構１８により、記録紙Ｐを最後まで搬送し、排紙トレイ２８上に記録紙Ｐを排出する。これにより、記録紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。
【００８９】
ここで、このインクジェット記録ヘッド３２は、インクプール室３８が、振動板４８（圧電素子４６）を間に置いて圧力室５０の反対側（上側）に設けられている。換言すれば、インクプール室３８と圧力室５０の間に振動板４８（圧電素子４６）が配置され、インクプール室３８と圧力室５０が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室５０が互いに近接配置され、ノズル５６が高密度に配設されている。
【００９０】
そして、圧電素子４６の表面（インクプール室３８側の表面）上には、低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２からなる保護膜を設けている。このため、上述のように、保護膜の下層として低透水性絶縁膜により圧電素子に耐湿性を付与し、保護膜の上層として樹脂絶縁膜により圧電素子に耐インク性を付与し、耐インク性及び耐湿性の双方を同時改善し、長期に渡り高い信頼性を確保している。
【００９１】
特に、振動板４８を間に置いて圧力室５０と反対側にインクプール室３８を設けると共に、振動板４８を間に置いて圧電素子４６をインクプール室３８側に設けて、高密度化を図った構成においては、圧電素子４６がインクプール室３８に充填されるインクに覆われる構成となるため、特に効果的に耐インク性及び耐湿性の双方が改善される。
【００９２】
また、低透水性絶縁膜８０はその膜厚を薄くすることができると共に、樹脂絶縁膜８２は柔軟性を有するため、圧電素子４６の変移を阻害することもない。また、耐湿性を改善するために用いられた高価な金属を使用することなく、耐インク性及び耐湿性の双方を同時に改善している。
【００９３】
なお、低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２からなる保護膜を設けて形態を説明したが、圧電素子４６の表面（インクプール室３８側の表面）上には、保護膜として低透水性絶縁膜８０のみを設けた形態であってもよい。これにより、上述のように圧電素子に十分な耐湿性を付与され、長期に渡り高い信頼性を確保することができる。
【００９４】
以上、インクジェット記録ヘッド３２を構成する圧電素子基板７０及び流路基板７２は、常に硬い支持基板７６、１００上でそれぞれ製造され、かつ、それらの製造工程において、支持基板７６、１００がそれぞれ不要となった時点で、各支持基板７６、１００が取り除かれるという製造方法が採用されているので、極めて製造しやすい構成となっている。なお、製造された（完成した）インクジェット記録ヘッド３２は、天板４０によって支持されるので（天板４０が支持体とされるので）、その剛性は確保される。
【００９５】
その他、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット３０がそれぞれキャリッジ１２に搭載され、それら各色のインクジェット記録ヘッド３２から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Ｐに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙Ｐ上への文字や画像の記録に限定されるものではない。
【００９６】
すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３２を適用することができる。
【００９７】
また、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、主走査機構１６と副走査機構１８を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）の例で説明したが、本発明におけるインクジェット記録は、これに限定されず、紙幅対応のいわゆるＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）であってもよい。むしろ、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、１パス印字を必要とするＦＷＡには好適である。
【００９８】
（試験例）
以下、上記実施例において、圧電素子４６をダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3以上の低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２を順次積層した保護膜で被覆した構成１、この構成１と比較するために圧電素子４６を樹脂絶縁膜８２のみで被覆した構成２を作製し、以下の評価を行った。また、ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3未満の低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２を順次積層した保護膜で被覆した構成３を作製し、同様に評価した。
【００９９】
−構成１−
次のようにして、ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3以上の低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２を順次積層して、圧電素子４６を被覆した。
低透水性絶縁膜（ＳＩＯｘ膜）はＥＣＲ ＣＶＤ法でＯ2／ＳｉＨ4比＝１．２、マイクロ波電力＝３００Ｗ、着膜温度＝１００℃、ガス圧力＝０．１３Ｐａ）の条件で膜厚０．５μｍ成膜する。この時の膜中におけるダングリングボンド密度は５×１０18ｃｍ-3である。続いてポリイミド樹脂膜を塗布法により膜厚１μｍ成膜し、硬化熱処理をＮ2ガス中で３００℃、２０分間実施する。この熱処理によりポリイミド材料の耐インク性が大きく向上する。
【０１００】
−構成２−
次のようにして、樹脂絶縁膜８２を積層して、圧電素子４６を被覆した。
ポリイミド樹脂膜を塗布法により膜厚１μｍ成膜し、硬化熱処理をＮ2ガス中で３００℃、２０分間実施する。この熱処理によりポリイミド材料の耐インク性が大きく向上する。上記構成例１におけるポリイミド樹脂膜と同じ条件で形成している。
【０１０１】
−構成３−
ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3未満の低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２を順次積層して、圧電素子４６を被覆した。
絶縁膜（ＳｉＯｘＮｙ膜）はＲＦプラズマＣＶＤ法でＮ2Ｏ／ＳｉＨ4比＝４５、ＲＦ電力＝１２０Ｗ、着膜温度＝３００℃、ガス圧力＝１３０Ｐａ）の条件で膜厚０．５μｍ成膜する。この時の膜中におけるダングリングボンド密度は１×１０17ｃｍ-3である。続いてポリイミド樹脂膜を塗布法により膜厚１μｍ成膜し、硬化熱処理をＮ2ガス中で３００℃、２０分間実施する。この熱処理によりポリイミド材料の耐インク性が大きく向上する。上記構成例１および構成例２におけるポリイミド樹脂膜と同じ条件で形成している。
【０１０２】
―評価―
上記３つの構成で作製したインクジェットヘッドを用いて下記２つの試験を実施した。
１．耐湿性試験：湿度８５％、温度５０℃の環境条件のもとで通電パルス試験を実施した（インクは充填しない）。圧電体は封止していないため、前記環境条件に直接さらされている。寿命の判定基準は圧電特性（静電容量）が初期値から２０％低下した時のパルスの数とした。
２．耐インク性試験：ヘッドをｐＨ９、６５℃、のインクに所定時間浸漬した後、圧電素子部の腐食を光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡で観察した。圧電素子上の保護膜（耐湿性絶縁膜とポリイミド樹脂）が消失し、電極が露出した段階を寿命と判定した。
【０１０３】
―評価結果―
構成１では耐湿性試験において１×１０10パルスの通電試験後においても特性劣化はほとんど無く、所定の範囲内におさまった。また耐インク性試験においては４００時間放置後も保護膜（ポリイミド膜）の劣化はみられなかった。
構成２では耐湿性試験において５×１０6パルスの通電試験後において２０％特性劣化が見られた。一方、耐インク性試験においては４００時間放置後も保護膜（ポリイミド膜）の劣化はみられなかった。
構成３では耐湿性試験において２×１０7パルスの通電試験後において２０％特性劣化が見られた。一方、耐インク性試験においては４００時間放置後も保護膜（ポリイミド膜）の劣化はみられなかった。
【０１０４】
この評価結果から、構成１は、低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２で被覆しているため、耐インク性及び耐湿性の双方に優れていることがわかる。これに対し、構成２では、耐インク性は改善されているものの、耐湿性は改善されてなかった。
【０１０５】
また、構成３では、低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２で被覆しているものの、低透水性絶縁膜８０のダングリングボンド密度が低いため、十分な耐湿性が付与されていないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】インクジェット記録装置を示す概略斜視図
【図２】キャリッジに搭載されたインクジェット記録ユニットを示す概略斜視図
【図３】インクジェット記録ヘッドの構成を示す概略平面図
【図４】図３のＸ−Ｘ線概略断面図
【図５】インクジェット記録ヘッドとして切断される前の天板を示す概略平面図
【図６】駆動ＩＣのバンプを示す概略平面図
【図７】インクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図
【図８−１】圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｆ）を示す説明図
【図８−２】圧電素子基板を製造する工程（Ｇ）〜（Ｊ）を示す説明図
【図９−１】天板を製造する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す説明図
【図９−２】天板を製造する工程（Ｅ）〜（Ｈ）を示す説明図
【図１０−１】圧電素子基板に天板を接合する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図
【図１０−２】圧電素子基板に天板を接合する工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図
【図１１】流路基板を製造する工程を示す説明図
【図１２−１】圧電素子基板に流路基板を接合する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図
【図１２−２】圧電素子基板に流路基板を接合する工程（Ｃ）〜（Ｅ）を示す説明図
【図１３】エアダンパーの配置が異なるインクジェット記録ヘッドを示す説明図
【図１４】従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略断面図
【図１５】従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略平面図
【符号の説明】
【０１０７】
１０ インクジェット記録装置
３０ インクジェット記録ユニット
３２ インクジェット記録ヘッド
３６ インク供給ポート
３８ インクプール室
４０ 天板
４２ 隔壁
４４ エアダンパー
４６ 圧電素子
４８ 振動板
５０ 圧力室
５６ ノズル
６０ 駆動ＩＣ
６６ インク流路
６８ インク流路
７０ 圧電素子基板
７２ 流路基板
７６ 第１支持基板
８０ 低透水性絶縁膜（保護膜）
８２ 樹脂絶縁膜（保護膜）
８８ 樹脂保護膜（第２樹脂絶縁膜）
８６ 金属配線（第二配線）
９０ 金属配線
１００ 第２支持基板
１１０ インク
【技術分野】
【０００１】
インク滴を吐出するノズルと、ノズルと連通するとともにインクが充填される圧力室と、圧力室の一部を構成する振動板と、圧力室へインク流路を介して供給するインクをプールするインクプール室と、振動板を変位させる圧電素子と、を有するインクジェット記録ヘッド、及びこれを利用したインクジェット記録ヘッドに関する。また、これに利用される圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主走査方向に往復移動するインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という場合がある）の複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、副走査方向に搬送されて来る記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置は知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置において、その記録ヘッドには圧電方式やサーマル方式等がある。例えば圧電方式の場合には、図１４、図１５で示すように、インクタンクからインクプール室２０２を経てインク２００が供給される圧力室２０４に、圧電素子（電気エネルギーを機械エネルギーに変換するアクチュエーター）２０６が設けられ、その圧電素子２０６が圧力室２０４の体積を減少させるように凹状に撓み変形して中のインク２００を加圧し、圧力室２０４に連通するノズル２０８からインク滴２００Ａとして吐出させるように構成されている。
【０００４】
一方で、記録ヘッドの構成部材（特に圧電素子）の耐インク性や耐湿性を改善する目的で種々の提案がなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、圧電素子の電極表面を有機高分子化合物で覆い耐インク性を確保することが提案されている。特許文献２には、圧電素子の上に酸化シリコンやポリイミド樹脂膜を形成し、耐湿性を改善することが提案されている。特許文献３には、圧電素子の耐湿性改善と圧電素子変移阻害防止とを両立するために圧電素子上部に可とう性を有する封止膜を設けることが開示されている。特許文献４には、圧力室側の圧電素子表面を、ストレス緩和の目的で有機膜、耐湿性改善の目的で無機膜、表面平滑化の目的で有機膜により順次積層して保護することが提案されている。特許文献５には、耐湿性を改善するために電極に導電性金属酸化物膜を適用することが開示されている。
【特許文献１】特開平３−１６６９５３号公報
【特許文献２】特開平１０−２２６０７１号公報
【特許文献３】特開平１１−３３４０６１号公報
【特許文献４】特開平７−１０１５７号公報
【特許文献５】特開２００１−８８２９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら提案でも、昨今の高い技術要求のため十分ではなく、さらなる改善が求められている。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、耐湿性を十分に改善した圧電素子を得ることを第一の目的とする。また、本発明は、耐インク性及び耐湿性の双方を同時改善した圧電素子を得ることを第二の目的とする。そして、これら圧電素子を利用したインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録装置を得ることを第三の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の圧電素子は、圧電体と、前記圧電体を挟む二つの電極と、を有し、且つ保護膜として低透水性絶縁膜で被覆されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、圧電素子を低透水性絶縁膜で被覆しているので、圧電素子に十分な耐湿性を付与することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の圧電素子は、圧電体と、前記圧電体を挟む二つの電極と、を有し、且つ低透水性絶縁膜と樹脂絶縁膜とを順次積層した保護膜で被覆されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、圧電素子を、低透水性絶縁膜と樹脂絶縁膜とが順次積層された保護膜で被覆し、保護膜の下層としての低透水性絶縁膜により圧電素子に耐湿性を付与し、保護膜の上層としての樹脂絶縁膜により圧電素子に耐インク性を付与し、耐インク性及び耐湿性の双方を同時改善できる。
【００１２】
また、請求項３に記載の圧電素子は、請求項２に記載の圧電素子において、前記樹脂絶縁膜は、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、又はシリコーン系の樹脂膜で構成されることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、樹脂絶縁膜として、上記各樹脂種を適用することで、十分な耐インク性を圧電素子に付与できる。
【００１４】
また、請求項４に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記低透水性絶縁膜は、ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3以上であることを特徴としている。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、低水性絶縁膜のダングリングボンド密度を上記範囲とすることで、十分な耐湿性を圧電素子に付与できる。また、耐湿性を十分付与するダングリングボンドの総数を得るための膜厚が薄くすることができ、圧電素子の機械的拘束が小さくなり、圧電素子変移の阻害が防止される。
【００１６】
また、請求項５に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記低透水性絶縁膜は、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法で形成されることを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、低透水性絶縁膜は、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法で形成すると、低温での成膜が可能となるため膜中のダングリングボンドが他の不純物原子(水素)と反応して消滅する割合が減少するため、必要なダングリングボンド密度を有する膜が好適に得られる。
【００１８】
また、請求項６に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記低透水性絶縁膜は、Ｓｉ系酸化膜、Ｓｉ系窒化膜、又はＳｉ系酸窒化膜で構成されることを特徴としている。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、低透水性絶縁膜に上記材料膜を適用することで、例えば、電極に他の金属酸化膜を用いた場合と比べ低コスト化が図れる。
【００２０】
請求項７に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記電極の一方に接続される第一配線が設けられ、前記保護膜はさらに前記第一配線を被覆し層間絶縁膜として機能させることを特徴としている。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、保護膜を圧電素子と圧電素子と接続する配線の一方を被覆して、圧電素子と接続する配線の層間絶縁膜として機能させ、構成を簡易化させることができる。
【００２２】
請求項８に記載の圧電素子は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、前記保護膜上には前記電極の一方と接続される第二配線が設けられ、さらに当該第二配線を覆うように第２樹脂絶縁膜が設けられていることを特徴としている。
【００２３】
請求項８に記載の発明では、第２樹脂絶縁膜が、保護膜（即ち樹脂絶縁膜）と密着性（接合力）が高い状態で配線を被覆することができるため、その界面からのインク進入が効果的に防止され、配線の腐食が防止される。
【００２４】
請求項９に記載の圧電素子では、請求項８に記載の圧電素子において、前記第２樹脂絶縁膜は、前記保護膜として設けられる前記樹脂絶縁膜と同種の樹脂膜で構成されることを特徴としている。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、第２樹脂絶縁膜と保護膜としての樹脂絶縁膜との同系の材料種を適用することで、より効果的に密着性（接合力）が向上する。
【００２６】
請求項１０に記載のインクジェト記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、前記ノズルと連通し、インクが充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記圧力室へインク流路を介して供給するインクをプールするインクプール室と、前記振動板を変位させる圧電素子と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記圧電素子は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧電素子であることを特徴としている。
【００２７】
請求項１１に記載のインクジェット記録装置は、請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッドを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
以上、本発明によれば、耐湿性を十分に改善した圧電素子を提供することができる。また、耐インク性及び耐湿性の双方を同時改善した圧電素子を提供することができる。そして、これら圧電素子を利用したインクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例を基に詳細に説明する。なお、記録媒体は記録紙Ｐとして説明をする。また、記録紙Ｐのインクジェット記録装置１０における搬送方向を副走査方向として矢印Ｓで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Ｍで表す。また、図において、矢印ＵＰ、矢印ＬＯが示されている場合は、それぞれ上方向、下方向を示すものとし、上下の表現をした場合は、上記各矢印に対応しているものとする。
【００３０】
まず、最初にインクジェット記録装置１０の概要を説明する。図１で示すように、インクジェット記録装置１０は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット３０（インクジェット記録ヘッド３２）を搭載するキャリッジ１２を備えている。このキャリッジ１２の記録紙Ｐの搬送方向上流側には一対のブラケット１４が突設されており、そのブラケット１４には円形状の開孔１４Ａ（図２参照）が穿設されている。そして、その開孔１４Ａに、主走査方向に架設されたシャフト２０が挿通されている。
【００３１】
また、主走査方向の両端側には、主走査機構１６を構成する駆動プーリー（図示省略）と従動プーリー（図示省略）が配設されており、その駆動プーリーと従動プーリーに巻回されて、主走査方向に走行するタイミングベルト２２の一部がキャリッジ１２に固定されている。したがって、キャリッジ１２は主走査方向に往復移動可能に支持される構成である。
【００３２】
また、このインクジェット記録装置１０には、画像印刷前の記録紙Ｐを束にして入れておく給紙トレイ２６が設けられており、その給紙トレイ２６の上方には、インクジェット記録ヘッド３２によって画像が印刷された記録紙Ｐが排出される排紙トレイ２８が設けられている。そして、給紙トレイ２６から１枚ずつ給紙された記録紙Ｐを所定のピッチで副走査方向へ搬送する搬送ローラー及び排出ローラーからなる副走査機構１８が設けられている。
【００３３】
その他、このインクジェット記録装置１０には、印刷時において各種設定を行うコントロールパネル２４と、メンテナンスステーション（図示省略）等が設けられている。メンテナンスステーションは、キャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリーニング動作等のメンテナンス動作を行うようになっている。
【００３４】
また、各色のインクジェット記録ユニット３０は、図２で示すように、インクジェット記録ヘッド３２と、それにインクを供給するインクタンク３４とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド３２の下面中央のインク吐出面３２Ａに形成された複数のノズル５６（図３参照）が、記録紙Ｐと対向するようにキャリッジ１２上に搭載されている。したがって、インクジェット記録ヘッド３２が主走査機構１６によって主走査方向に移動しながら、記録紙Ｐに対してノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録される。
【００３５】
そして、主走査方向への１回の移動が終了すると、記録紙Ｐは、副走査機構１８によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド３２（インクジェット記録ユニット３０）が主走査方向（前述とは反対方向）に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Ｐに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。
【００３６】
以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。図３はインクジェット記録ヘッド３２の構成を示す概略平面図であり、図４は図３のＸ−Ｘ線概略断面図である。この図３、図４で示すように、インクジェット記録ヘッド３２には、インクタンク３４と連通するインク供給ポート３６が設けられており、そのインク供給ポート３６から注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。
【００３７】
インクプール室３８は天板４０と隔壁４２とによって、その容積が規定されており、インク供給ポート３６は、天板４０の所定箇所に複数、列状に穿設されている。また、列をなすインク供給ポート３６の間で、天板４０よりも内側のインクプール室３８内には、圧力波を緩和する樹脂膜製エアダンパー４４（後述する感光性ドライフィルム９６）が設けられている。
【００３８】
天板４０の材質は、例えばガラス、セラミックス、シリコン、樹脂等、インクジェット記録ヘッド３２の支持体になり得る強度を有する絶縁体であれば何でもよい。また、天板４０には、後述する駆動ＩＣ６０へ通電するための金属配線９０が設けられている。この金属配線９０は、樹脂膜９２で被覆保護されており、インク１１０による侵食が防止されるようになっている。
【００３９】
隔壁４２は樹脂（後述する感光性ドライフィルム９８）で成形され、インクプール室３８を矩形状に仕切っている。また、インクプール室３８は、圧電素子４６と、その圧電素子４６によって上下方向に撓み変形させられる振動板４８を介して、圧力室５０と上下に分離されている。つまり、圧電素子４６及び振動板４８が、インクプール室３８と圧力室５０との間に配置される構成とされ、インクプール室３８と圧力室５０とが同一水平面上に存在しないように構成されている。
【００４０】
したがって、圧力室５０を互いに接近させた状態に配置することが可能であり、ノズル５６をマトリックス状に高密度に配設することが可能となっている。また、このような構成にしたことにより、キャリッジ１２の主走査方向への１回の移動で、広いバンド領域に画像を形成することができるので、その走査時間が短くて済む。すなわち、少ないキャリッジ１２の移動回数及び時間で記録紙Ｐの全面に亘って画像形成を行う高速印刷が実現可能となっている。
【００４１】
圧電素子４６は、圧力室５０毎に振動板４８の上面に接着されている。振動板４８は、ＳＵＳ等の金属で成形され、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子４６に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。なお、振動板４８は、ガラス等の絶縁性材料であっても差し支えはない。圧電素子４６の下面には一方の極性となる下部電極５２（配線（第一配線）としての機能も兼ねる）が配置され、圧電素子４６の上面には他方の極性となる上部電極５４が配置されている。そして、この上部電極５４に駆動ＩＣ６０が金属配線８６（第二配線）により電気的に接続されている。
【００４２】
また、圧電素子４６（上部電極５４を含む）は、低透水性絶縁膜８０（本実施例ではＳｉＯX膜を適用）で被覆保護されている。圧電素子４６を被覆保護している低透水性絶縁膜８０は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子４６の内部に侵入して信頼性不良となること（ＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を防止できる。なお、下部電極５２と接触する金属（ＳＵＳ等）製の振動板４８は、低抵抗なＧＮＤ配線としても機能するようになっている。
【００４３】
ここで、低透水性絶縁膜８０とは、ダングリングボンド（構成原子の未結合手）の密度が１×１０18ｃｍ-3以上（好ましくは５×１０18〜５×１０19ｃｍ-3）であり、ダングリングボンドにより水分をトラップし低透水性を実現するものである。このダングリングボンド密度は、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ（ＥＳＲ）測定により求めることができる。
【００４４】
このように、低透水性絶縁膜８０は、十分にダングリングボンド密度が高いので、例えばその膜厚を例えば０．１μｍと薄くしても、耐湿性を十分付与するために必要なダングリングボンド（総数）を得ることができる。このため、低透水性絶縁膜８０による圧電素子の機械的拘束が小さくなり、圧電素子変移の阻害が良好に防止される。
【００４５】
更に、圧電素子４６は、その低透水性絶縁膜８０の上面が、樹脂絶縁膜８２で被覆保護されている。これにより、圧電素子４６において、インク１１０による侵食の耐性が確保されるようになっている。これら低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２は、圧電素子４６を被覆保護すると共に圧電素子４６が設けられていない領域の下部電極５２（第一配線）も被覆保護しており、層間絶縁膜としても機能させている。また、金属配線８６（第二配線）も、樹脂保護膜８８（第２樹脂絶縁膜）で被覆保護され、当該配線の保護膜としても機能させ、インク１１０による侵食が防止されるようになっている。
【００４６】
また、圧電素子４６の上方は、樹脂絶縁膜８２で被覆保護され、樹脂保護膜８８が被覆されない構成になっている。樹脂絶縁膜８２は、柔軟性がある樹脂層であるため、このような構成により、圧電素子４６（振動板４８）の変位阻害が防止されるようになっている（上下方向に好適に撓み変形可能とされている）。つまり、圧電素子４６上方の樹脂層は、薄い方がより変位阻害の抑制効果が高くなるので、樹脂保護膜８８を被覆しないようにしている。
【００４７】
駆動ＩＣ６０は、隔壁４２で規定されたインクプール室３８の外側で、かつ天板４０と振動板４８との間に配置されており、振動板４８や天板４０から露出しない（突出しない）構成とされている。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。
【００４８】
また、その駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止されている。この駆動ＩＣ６０を封止する樹脂材５８の注入口４０Ｂは、図５で示すように、製造段階における天板４０において、各インクジェット記録ヘッド３２を仕切るように格子状に複数個穿設されており、後述する圧電素子基板７０と流路基板７２とを結合（接合）後、樹脂材５８によって封止された（閉塞された）注入口４０Ｂに沿って天板４０を切断することにより、マトリックス状のノズル５６（図３参照）を有するインクジェット記録ヘッド３２が１度に複数個製造される構成になっている。
【００４９】
また、この駆動ＩＣ６０の下面には、図４、図６で示すように、複数のバンプ６２がマトリックス状に所定高さ突設されており、振動板４８上に圧電素子４６が形成された圧電素子基板７０の金属配線８６にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、圧電素子４６に対する高密度接続が容易に実現可能であり、駆動ＩＣ６０の高さの低減を図ることができる（薄くすることができる）。これによっても、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。
【００５０】
また、図３において、駆動ＩＣ６０の外側には、バンプ６４が設けられている。このバンプ６４は、天板４０に設けられる金属配線９０と、圧電素子基板７０に設けられる金属配線８６とを接続しており、当然ながら、圧電素子基板７０に実装された駆動ＩＣ６０の高さよりも高くなるように設けられている。
【００５１】
したがって、インクジェット記録装置１０の本体側から天板４０の金属配線９０に通電され、その天板４０の金属配線９０からバンプ６４を経て金属配線８６に通電され、そこから駆動ＩＣ６０に通電される構成である。そして、その駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで圧電素子４６に電圧が印加され、振動板４８が上下方向に撓み変形することにより、圧力室５０内に充填されたインク１１０が加圧されて、ノズル５６からインク滴が吐出する構成である。
【００５２】
インク滴を吐出するノズル５６は、圧力室５０毎に１つずつ、その所定位置に設けられている。圧力室５０とインクプール室３８とは、圧電素子４６を回避するとともに、振動板４８に穿設された貫通孔４８Ａを通るインク流路６６と、圧力室５０から図４において水平方向へ向かって延設されたインク流路６８とが連通することによって接続されている。このインク流路６８は、インクジェット記録ヘッド３２の製造時に、インク流路６６とのアライメントが可能なように（確実に連通するように）、予め実際のインク流路６６との接続部分よりも少し長めに設けられている。
【００５３】
以上のような構成のインクジェット記録ヘッド３２において、次に、その製造工程について、図７乃至図１３を基に詳細に説明する。図７で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、圧電素子基板７０と流路基板７２とを別々に作成し、両者を結合（接合）することによって製造される。そこで、まず、圧電素子基板７０の製造工程について説明するが、圧電素子基板７０には、流路基板７２よりも先に天板４０が結合（接合）される。
【００５４】
図８（Ａ）で示すように、まず、貫通孔７６Ａが複数穿設されたガラス製の第１支持基板７６を用意する。第１支持基板７６は撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第１支持基板７６の作製方法としては、ガラス基板のフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。
【００５５】
そして、図８（Ｂ）で示すように、その第１支持基板７６の上面（表面）に接着剤７８を塗布し、図８（Ｃ）で示すように、その上面に金属（ＳＵＳ等）製の振動板４８を接着する。このとき、振動板４８の貫通孔４８Ａと第１支持基板７６の貫通孔７６Ａとは重ねない（オーバーラップさせない）ようにする。なお、振動板４８の材料として、ガラス等の絶縁性基板を用いても差し支えない。
【００５６】
ここで、振動板４８の貫通孔４８Ａは、インク流路６６の形成用とされる。また、第１支持基板７６に貫通孔７６Ａを設けるのは、後工程で薬液（溶剤）を第１支持基板７６と振動板４８との界面に流し込むためで、接着剤７８を溶解して、その第１支持基板７６を振動板４８から剥離するためである。更に、第１支持基板７６の貫通孔７６Ａと振動板４８の貫通孔４８Ａとを重ねないようにするのは、製造中に使用される各種材料が第１支持基板７６の下面（裏面）から漏出しないようにするためである。
【００５７】
次に、図８（Ｄ）で示すように、振動板４８の上面に積層された下部電極５２をパターニングする。具体的には、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。この下部電極５２が接地電位となる。次に、図８（Ｅ）で示すように、下部電極５２の上面に、圧電素子４６の材料であるＰＺＴ膜と上部電極５４を順にスパッタ法で積層し、図８（Ｆ）で示すように、圧電素子４６（ＰＺＴ膜）及び上部電極５４をパターニングする。
【００５８】
具体的には、ＰＺＴ膜スパッタ（膜厚３μｍ〜１５μｍ）、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。下部及び上部の電極材料としては、例えば圧電素子であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ等が挙げられる。
【００５９】
その後、図８（Ｇ）で示すように、上面に露出している下部電極５２と上部電極５４の上面に低透水性絶縁膜（Ｓｉ系酸化膜：ＳｉＯｘ膜）８０を積層し、更に、その低透水性絶縁膜（Ｓｉ系酸化膜：ＳｉＯｘ膜）８０の上面に、耐インク性と柔軟性を有する樹脂絶縁膜８２、例えばポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等の樹脂膜を積層して、それらをパターニングすることで、圧電素子４６と金属配線８６を接続するための開口８４（コンタクト孔）を形成する。
【００６０】
具体的には、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を着膜する、感光性ポリイミド（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７５２０）を塗布・露光・現像することでパターニングを行う、ＣＦ4系ガスを用いたＲｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）法で上記感光性ポリイミドをマスクとしてＳｉＯｘ膜をエッチングする、という加工を行う。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてＳｉ系酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を用いたが、Ｓｉ系窒素膜（ＳｉＮｘ膜）、Ｓｉ系窒素膜（ＳｉＯｘＮｙ膜）等であってもよい。
【００６１】
ここで、低透水性絶縁膜８０を上記ダングリングボンド密度の範囲を満たすためには、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法で形成することが、低温での成膜が可能となるため膜中のダングリングボンドが他の不純物原子（水素）と反応して消滅する割合が減少するためよい。
【００６２】
このＥＣＲ法は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）法よりも簡易な成膜条件（例えば、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Dｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法で条件は、Ｏ2／ＳｉＨ4比＝１．２、マイクロ波電力＝３００Ｗ、着膜温度＝１００℃、ガス圧力＝０．１３Ｐａ）で、上記ダングリングボンド密度の範囲を満たす低透水性絶縁膜８０を形成することができる。但し、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）法によっても成膜条件（例えば、ＣＶＤ法で条件はＮ2Ｏ／ＳｉＨ4比＝１０、ＲＦ電力＝１２０Ｗ、着膜温度＝３００℃、ガス圧力＝１３０Ｐａ）よっては、上記ダングリングボンド密度の範囲を満たす低透水性絶縁膜８０を形成することができる。
【００６３】
なお、ＥＣＲ法で形成した低透水性絶縁膜８０は、ＲＦで形成したものよりも、上述のようにダングリングボンド密度が高いことから、必要なダングリングボンド（総数）を得るための膜厚を薄くすることができ（例えば、ＲＦ法に対して１／５の膜厚）、圧電素子４６の機械的拘束力を小さくするためには有利である。ここではＣＶＤ法の例を示したが、スパッタ法により成膜してもよい。ターゲットにＳｉを用いて、ＡｒとＯ2の混合ガスのプラズマ放電を利用して成膜する。またＳｉＮｘ膜をスパッタ成膜するにはＡｒとＮ2の混合ガスを用いればよい。その他の膜、例えばＡｌＯｘ膜、ＡｌＮｘ膜、ＴａＯｘ膜、ＴａＮｘなどについても適宜ターゲット材料とガスを選択してやればよい。このスパッタ法はスループットがＣＶＤ法に比べて低く生産性の点では劣るが、原材料（ターゲットとガス）が水素（Ｈ）を含まないために水素による還元がもたらす圧電素子の性能（圧電性）低下も防止できる。ＣＶＤ法、スパッタ法のどちらも外部から侵入する水分はブロックするので、重視する項目（生産性あるいは性能）により、方式を選択すればよい。
【００６４】
次いで、図８（Ｈ）で示すように、開口８４内の上部電極５４と樹脂絶縁膜８２の上面に金属膜を積層し、金属配線８６をパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工を行い、上部電極５４と金属配線８６（Ａｌ膜）とを接合する。なお、図示しないが、下部電極５２の上にも開口８４が設けられ、上部電極５４と同様に金属配線８６と接続されている。
【００６５】
そして更に、図８（Ｉ）で示すように、金属配線８６及び樹脂絶縁膜８２の上面に樹脂保護膜８８（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。この樹脂保護膜８８は、樹脂絶縁膜８２と同種の樹脂材料で構成される。また、このとき、圧電素子４６の上方で、金属配線８６がパターニングされていない部位には、樹脂保護膜８８を積層しないようにする（樹脂絶縁膜８２のみが積層されるようにする）。
【００６６】
ここで、圧電素子４６の上方（樹脂絶縁膜８２の上面）に樹脂保護膜８８を積層しないのは、振動板４８（圧電素子４６）の変位（上下方向の撓み変形）が阻害されるのを防止するためである。また、圧電素子４６の上部電極５４から引き出す（上部電極５４に接続される）金属配線８６が樹脂製の保護膜８８で被覆されると、その樹脂保護膜８８は、金属配線８６が積層される樹脂絶縁膜８２と同種の樹脂材料で構成されているため、金属配線８６を被覆するそれらの接合力が強固になり、界面からのインク１１０の侵入による金属配線８６の腐食を防止することができる。
【００６７】
なお、この樹脂保護膜８８は、樹脂絶縁膜８２と同種の樹脂材料となっているため、下層の樹脂絶縁膜８２に対する接合力が強固となっている。また、樹脂保護膜８８は、隔壁４２（感光性ドライフィルム９８）とも同種の樹脂材料となっているため、この隔壁４２（感光性ドライフィルム９８）に対する接合力も強固になっている。したがって、それぞれの界面からのインク１１０の侵入がより一層防止され、インク漏れや金属配線８６の侵食を防止した構成である。また、このように、同種の樹脂材料で構成されると、それらの熱膨張率が略等しくなるので、熱応力の発生が少なくて済む利点もある。
【００６８】
次に、図８（Ｊ）で示すように、金属配線８６にバンプ６２を介して駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ６０は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ（７０μｍ〜３００μｍ）に加工されている。駆動ＩＣ６０が厚すぎると、隔壁４２のパターニングやバンプ６４の形成が困難になったりする。
【００６９】
駆動ＩＣ６０を金属配線８６にフリップチップ実装するためのバンプ６２の形成方法には、電界メッキ、無電界メッキ、ボールバンプ、スクリーン印刷等が適用できる。こうして、圧電素子基板７０が製造され、この圧電素子基板７０に、例えばガラス製の天板４０が結合（接合）される。なお、以下の図９では、説明の便宜上、配線形成面を下面として説明するが、実際の工程では上面になる。
【００７０】
ガラス製天板４０の製造においては、図９（Ａ）で示すように、天板４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）を持っているので、別途支持体を設ける必要がない。まず、図９（Ｂ）で示すように、天板４０の下面に金属配線９０を積層してパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工である。
【００７１】
そして、図９（Ｃ）で示すように、金属配線９０が形成された面に樹脂膜９２（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。なお、このとき、一部の金属配線９０には、バンプ６４を接合するため、樹脂膜９２を積層しないようにする。
【００７２】
次に、図９（Ｄ）で示すように、天板４０の金属配線９０が形成された面に、ホトリソグラフィー法でレジストをパターニングする。金属配線９０が形成されていない面は、保護用レジスト９４で全面を覆う。ここで、保護用レジスト９４を塗布するのは、次のウエット（ＳｉＯ2）エッチング工程で、天板４０が金属配線９０を形成した面の裏面からエッチングされるのを防止するためである。なお、天板４０に感光性ガラスを用いた場合には、この保護用レジスト９４の塗布工程を省略することができる。
【００７３】
次いで、図９（Ｅ）で示すように、天板４０にＨＦ溶液によるウエット（ＳｉＯ2）エッチングを行い、その後、保護用レジスト９４を酸素プラズマにて剥離する。そして、図９（Ｆ）で示すように、天板４０に形成された開口４０Ａ部分に感光性ドライフィルム９６（例えば、日立化成工業株式会社製Ｒａｙｔｅｃ ＦＲ−５０２５：２５μｍ厚）を露光・現像によりパターニングする（架設する）。この感光性ドライフィルム９６が圧力波を緩和するエアダンパー４４となる。
【００７４】
そして次に、図９（Ｇ）で示すように、樹脂膜９２に感光性ドライフィルム９８（１００μｍ厚）を積層して露光・現像によりパターニングする。この感光性ドライフィルム９８がインクプール室３８を規定する隔壁４２となる。なお、隔壁４２は、感光性ドライフィルム９８に限定されるものではなく、樹脂塗布膜（例えば、化薬マイクロケム社のＳＵ−８レジスト）としてもよい。このときには、スプレー塗布装置にて塗布し、露光・現像をすればよい。
【００７５】
そして最後に、図９（Ｈ）で示すように、樹脂膜９２が積層されていない金属配線９０にバンプ６４をメッキ法等で形成する。このバンプ６４が駆動ＩＣ６０側の金属配線８６と電気的に接続するため、図示するように、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）よりもその高さが高くなるように形成されている。
【００７６】
こうして、天板４０の製造が終了したら、図１０（Ａ）で示すように、この天板４０を圧電素子基板７０に被せて、両者を熱圧着により結合（接合）する。すなわち、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）を感光性樹脂層である樹脂保護膜８８に接合し、バンプ６４を金属配線８６に接合する。
【００７７】
このとき、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）の高さよりもバンプ６４の高さの方が高いので、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）を樹脂保護膜８８に接合することにより、バンプ６４が金属配線８６に自動的に接合される。つまり、半田バンプ６４は高さ調整が容易なので（潰れやすいので）、感光性ドライフィルム９８（隔壁４２）によるインクプール室３８の封止とバンプ６４の接続が容易にできる。
【００７８】
隔壁４２とバンプ６４の接合が終了したら、図１０（Ｂ）で示すように、駆動ＩＣ６０に封止用樹脂材５８（例えば、エポキシ樹脂）を注入する。すなわち、天板４０に穿設されている注入口４０Ｂ（図５参照）から樹脂材５８を流し込む。このように樹脂材５８を注入して駆動ＩＣ６０を封止すると、駆動ＩＣ６０を水分等の外部環境から保護できるとともに、圧電素子基板７０と天板４０との接着強度を向上させることができ、更には、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板７０をダイシングによってインクジェット記録ヘッド３２に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。
【００７９】
次に、図１０（Ｃ）で示すように、第１支持基板７６の貫通孔７６Ａから接着剤剥離溶液を注入して接着剤７８を選択的に溶解させることで、その第１支持基板７６を圧電素子基板７０から剥離処理する。これにより、図１０（Ｄ）で示すように、天板４０が結合（接合）された圧電素子基板７０が完成する。そして、この状態から、天板４０が圧電素子基板７０の支持体となる。
【００８０】
一方、流路基板７２は、図１１（Ａ）で示すように、まず、貫通孔１００Ａが複数穿設されたガラス製の第２支持基板１００を用意する。第２支持基板１００は第１支持基板７６と同様、撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第２支持基板１００の作製方法としては、ガラス基板のフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。
【００８１】
そして、図１１（Ｂ）で示すように、その第２支持基板１００の上面（表面）に接着剤１０４を塗布し、図１１（Ｃ）で示すように、その上面（表面）に樹脂基板１０２（例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのアミドイミド基板）を接着する。そして次に、図１１（Ｄ）で示すように、その樹脂基板１０２の上面を金型１０６に押し付け、加熱・加圧処理する。その後、図１１（Ｅ）で示すように、金型１０６を樹脂基板１０２から離型処理することにより、圧力室５０やノズル５６等が形成される流路基板７２が完成する。
【００８２】
こうして、流路基板７２が完成したら、図１２（Ａ）で示すように、圧電素子基板７０と流路基板７２とを熱圧着により結合（接合）する。そして次に、図１２（Ｂ）で示すように、第２支持基板１００の貫通孔１００Ａから接着剤剥離溶液を注入して接着剤１０４を選択的に溶解させることで、その第２支持基板１００を流路基板７２から剥離処理する。
【００８３】
その後、図１２（Ｃ）で示すように、第２支持基板１００が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたＲＩＥ処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル５６が開口される。そして、図１２（Ｄ）で示すように、そのノズル５６が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材１０８（例えば、旭ガラス社製のＣｙｔｏｐ）を塗布することにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図１２（Ｅ）で示すように、インクプール室３８や圧力室５０内にインク１１０が充填可能とされる。
【００８４】
なお、感光性ドライフィルム９６（エアダンパー４４）は、天板４０の内側のインクプール室３８内に設けられるものに限定されるものではなく、例えば図１３で示すように、天板４０の外側に設けられる構成としてもよい。すなわち、インク１１０の充填工程の直前に、インクプール室３８の外側から天板４０に感光性ドライフィルム９６（エアダンパー４４）を貼り付ける構成としてもよい。
【００８５】
以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、給紙トレイ２６から記録紙Ｐが１枚ピックアップされ、副走査機構１８により、所定の位置へ搬送される。
【００８６】
一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンク３４からインク供給ポート３６を介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入（充填）され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク流路６６、６８を経て圧力室５０へ供給（充填）されている。そして、このとき、ノズル５６の先端（吐出口）では、インク１１０の表面が圧力室５０側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
【００８７】
そして、キャリッジ１２に搭載されたインクジェット記録ヘッド３２が主走査方向に移動しながら、複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Ｐの所定のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４６に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室５０内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。
【００８８】
こうして、記録紙Ｐに画像データに基づく画像の一部が記録されたら、副走査機構１８により、記録紙Ｐを所定ピッチ搬送させ、上記と同様に、インクジェット記録ヘッド３２を主走査方向に移動しながら、再度複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Ｐの次のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。そして、このような動作を繰り返し行い、記録紙Ｐに画像データに基づく画像が完全に記録されたら、副走査機構１８により、記録紙Ｐを最後まで搬送し、排紙トレイ２８上に記録紙Ｐを排出する。これにより、記録紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。
【００８９】
ここで、このインクジェット記録ヘッド３２は、インクプール室３８が、振動板４８（圧電素子４６）を間に置いて圧力室５０の反対側（上側）に設けられている。換言すれば、インクプール室３８と圧力室５０の間に振動板４８（圧電素子４６）が配置され、インクプール室３８と圧力室５０が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室５０が互いに近接配置され、ノズル５６が高密度に配設されている。
【００９０】
そして、圧電素子４６の表面（インクプール室３８側の表面）上には、低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２からなる保護膜を設けている。このため、上述のように、保護膜の下層として低透水性絶縁膜により圧電素子に耐湿性を付与し、保護膜の上層として樹脂絶縁膜により圧電素子に耐インク性を付与し、耐インク性及び耐湿性の双方を同時改善し、長期に渡り高い信頼性を確保している。
【００９１】
特に、振動板４８を間に置いて圧力室５０と反対側にインクプール室３８を設けると共に、振動板４８を間に置いて圧電素子４６をインクプール室３８側に設けて、高密度化を図った構成においては、圧電素子４６がインクプール室３８に充填されるインクに覆われる構成となるため、特に効果的に耐インク性及び耐湿性の双方が改善される。
【００９２】
また、低透水性絶縁膜８０はその膜厚を薄くすることができると共に、樹脂絶縁膜８２は柔軟性を有するため、圧電素子４６の変移を阻害することもない。また、耐湿性を改善するために用いられた高価な金属を使用することなく、耐インク性及び耐湿性の双方を同時に改善している。
【００９３】
なお、低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２からなる保護膜を設けて形態を説明したが、圧電素子４６の表面（インクプール室３８側の表面）上には、保護膜として低透水性絶縁膜８０のみを設けた形態であってもよい。これにより、上述のように圧電素子に十分な耐湿性を付与され、長期に渡り高い信頼性を確保することができる。
【００９４】
以上、インクジェット記録ヘッド３２を構成する圧電素子基板７０及び流路基板７２は、常に硬い支持基板７６、１００上でそれぞれ製造され、かつ、それらの製造工程において、支持基板７６、１００がそれぞれ不要となった時点で、各支持基板７６、１００が取り除かれるという製造方法が採用されているので、極めて製造しやすい構成となっている。なお、製造された（完成した）インクジェット記録ヘッド３２は、天板４０によって支持されるので（天板４０が支持体とされるので）、その剛性は確保される。
【００９５】
その他、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット３０がそれぞれキャリッジ１２に搭載され、それら各色のインクジェット記録ヘッド３２から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Ｐに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙Ｐ上への文字や画像の記録に限定されるものではない。
【００９６】
すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド３２を適用することができる。
【００９７】
また、上記実施例のインクジェット記録装置１０では、主走査機構１６と副走査機構１８を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）の例で説明したが、本発明におけるインクジェット記録は、これに限定されず、紙幅対応のいわゆるＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＦＷＡ）であってもよい。むしろ、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、１パス印字を必要とするＦＷＡには好適である。
【００９８】
（試験例）
以下、上記実施例において、圧電素子４６をダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3以上の低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２を順次積層した保護膜で被覆した構成１、この構成１と比較するために圧電素子４６を樹脂絶縁膜８２のみで被覆した構成２を作製し、以下の評価を行った。また、ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3未満の低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２を順次積層した保護膜で被覆した構成３を作製し、同様に評価した。
【００９９】
−構成１−
次のようにして、ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3以上の低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２を順次積層して、圧電素子４６を被覆した。
低透水性絶縁膜（ＳＩＯｘ膜）はＥＣＲ ＣＶＤ法でＯ2／ＳｉＨ4比＝１．２、マイクロ波電力＝３００Ｗ、着膜温度＝１００℃、ガス圧力＝０．１３Ｐａ）の条件で膜厚０．５μｍ成膜する。この時の膜中におけるダングリングボンド密度は５×１０18ｃｍ-3である。続いてポリイミド樹脂膜を塗布法により膜厚１μｍ成膜し、硬化熱処理をＮ2ガス中で３００℃、２０分間実施する。この熱処理によりポリイミド材料の耐インク性が大きく向上する。
【０１００】
−構成２−
次のようにして、樹脂絶縁膜８２を積層して、圧電素子４６を被覆した。
ポリイミド樹脂膜を塗布法により膜厚１μｍ成膜し、硬化熱処理をＮ2ガス中で３００℃、２０分間実施する。この熱処理によりポリイミド材料の耐インク性が大きく向上する。上記構成例１におけるポリイミド樹脂膜と同じ条件で形成している。
【０１０１】
−構成３−
ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3未満の低透水性絶縁膜８０と樹脂絶縁膜８２を順次積層して、圧電素子４６を被覆した。
絶縁膜（ＳｉＯｘＮｙ膜）はＲＦプラズマＣＶＤ法でＮ2Ｏ／ＳｉＨ4比＝４５、ＲＦ電力＝１２０Ｗ、着膜温度＝３００℃、ガス圧力＝１３０Ｐａ）の条件で膜厚０．５μｍ成膜する。この時の膜中におけるダングリングボンド密度は１×１０17ｃｍ-3である。続いてポリイミド樹脂膜を塗布法により膜厚１μｍ成膜し、硬化熱処理をＮ2ガス中で３００℃、２０分間実施する。この熱処理によりポリイミド材料の耐インク性が大きく向上する。上記構成例１および構成例２におけるポリイミド樹脂膜と同じ条件で形成している。
【０１０２】
―評価―
上記３つの構成で作製したインクジェットヘッドを用いて下記２つの試験を実施した。
１．耐湿性試験：湿度８５％、温度５０℃の環境条件のもとで通電パルス試験を実施した（インクは充填しない）。圧電体は封止していないため、前記環境条件に直接さらされている。寿命の判定基準は圧電特性（静電容量）が初期値から２０％低下した時のパルスの数とした。
２．耐インク性試験：ヘッドをｐＨ９、６５℃、のインクに所定時間浸漬した後、圧電素子部の腐食を光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡で観察した。圧電素子上の保護膜（耐湿性絶縁膜とポリイミド樹脂）が消失し、電極が露出した段階を寿命と判定した。
【０１０３】
―評価結果―
構成１では耐湿性試験において１×１０10パルスの通電試験後においても特性劣化はほとんど無く、所定の範囲内におさまった。また耐インク性試験においては４００時間放置後も保護膜（ポリイミド膜）の劣化はみられなかった。
構成２では耐湿性試験において５×１０6パルスの通電試験後において２０％特性劣化が見られた。一方、耐インク性試験においては４００時間放置後も保護膜（ポリイミド膜）の劣化はみられなかった。
構成３では耐湿性試験において２×１０7パルスの通電試験後において２０％特性劣化が見られた。一方、耐インク性試験においては４００時間放置後も保護膜（ポリイミド膜）の劣化はみられなかった。
【０１０４】
この評価結果から、構成１は、低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２で被覆しているため、耐インク性及び耐湿性の双方に優れていることがわかる。これに対し、構成２では、耐インク性は改善されているものの、耐湿性は改善されてなかった。
【０１０５】
また、構成３では、低透水性絶縁膜８０及び樹脂絶縁膜８２で被覆しているものの、低透水性絶縁膜８０のダングリングボンド密度が低いため、十分な耐湿性が付与されていないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】インクジェット記録装置を示す概略斜視図
【図２】キャリッジに搭載されたインクジェット記録ユニットを示す概略斜視図
【図３】インクジェット記録ヘッドの構成を示す概略平面図
【図４】図３のＸ−Ｘ線概略断面図
【図５】インクジェット記録ヘッドとして切断される前の天板を示す概略平面図
【図６】駆動ＩＣのバンプを示す概略平面図
【図７】インクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図
【図８−１】圧電素子基板を製造する工程（Ａ）〜（Ｆ）を示す説明図
【図８−２】圧電素子基板を製造する工程（Ｇ）〜（Ｊ）を示す説明図
【図９−１】天板を製造する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示す説明図
【図９−２】天板を製造する工程（Ｅ）〜（Ｈ）を示す説明図
【図１０−１】圧電素子基板に天板を接合する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図
【図１０−２】圧電素子基板に天板を接合する工程（Ｃ）〜（Ｄ）を示す説明図
【図１１】流路基板を製造する工程を示す説明図
【図１２−１】圧電素子基板に流路基板を接合する工程（Ａ）〜（Ｂ）を示す説明図
【図１２−２】圧電素子基板に流路基板を接合する工程（Ｃ）〜（Ｅ）を示す説明図
【図１３】エアダンパーの配置が異なるインクジェット記録ヘッドを示す説明図
【図１４】従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略断面図
【図１５】従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略平面図
【符号の説明】
【０１０７】
１０ インクジェット記録装置
３０ インクジェット記録ユニット
３２ インクジェット記録ヘッド
３６ インク供給ポート
３８ インクプール室
４０ 天板
４２ 隔壁
４４ エアダンパー
４６ 圧電素子
４８ 振動板
５０ 圧力室
５６ ノズル
６０ 駆動ＩＣ
６６ インク流路
６８ インク流路
７０ 圧電素子基板
７２ 流路基板
７６ 第１支持基板
８０ 低透水性絶縁膜（保護膜）
８２ 樹脂絶縁膜（保護膜）
８８ 樹脂保護膜（第２樹脂絶縁膜）
８６ 金属配線（第二配線）
９０ 金属配線
１００ 第２支持基板
１１０ インク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、前記圧電体を挟む二つの電極と、を有する圧電素子であって、
前記圧電素子は、保護膜として低透水性絶縁膜で被覆されていることを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
圧電体と、前記圧電体を挟む二つの電極と、を有する圧電素子であって、
前記圧電素子は、低透水性絶縁膜と樹脂絶縁膜とを順次積層した保護膜で被覆されていることを特徴とする圧電素子。
【請求項３】
前記樹脂絶縁膜は、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、又はシリコーン系の樹脂膜で構成されることを特徴とする請求項２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記低透水性絶縁膜は、ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記低透水性絶縁膜は、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項６】
前記低透水性絶縁膜は、Ｓｉ系酸化膜、Ｓｉ系窒化膜、又はＳｉ系酸窒化膜で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項７】
前記電極の一方に接続される第一配線が設けられ、
前記保護膜は、さらに前記第一配線を被覆し層間絶縁膜として機能させることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項８】
前記保護膜上には前記電極の一方に接続される第二配線が設けられ、さらに当該配線を覆うように第２樹脂絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項９】
前記第２樹脂絶縁膜は、前記保護膜として設けられる前記樹脂絶縁膜と同一の樹脂膜で構成されることを特徴とする請求項８に記載の圧電素子。
【請求項１０】
インク滴を吐出するノズルと、
前記ノズルと連通し、インクが充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記圧力室へインク流路を介して供給するインクをプールするインクプール室と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記圧電素子は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧電素子であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１】
圧電体と、前記圧電体を挟む二つの電極と、を有する圧電素子であって、
前記圧電素子は、保護膜として低透水性絶縁膜で被覆されていることを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
圧電体と、前記圧電体を挟む二つの電極と、を有する圧電素子であって、
前記圧電素子は、低透水性絶縁膜と樹脂絶縁膜とを順次積層した保護膜で被覆されていることを特徴とする圧電素子。
【請求項３】
前記樹脂絶縁膜は、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、又はシリコーン系の樹脂膜で構成されることを特徴とする請求項２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記低透水性絶縁膜は、ダングリングボンド密度が１×１０18ｃｍ-3以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記低透水性絶縁膜は、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）法で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項６】
前記低透水性絶縁膜は、Ｓｉ系酸化膜、Ｓｉ系窒化膜、又はＳｉ系酸窒化膜で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項７】
前記電極の一方に接続される第一配線が設けられ、
前記保護膜は、さらに前記第一配線を被覆し層間絶縁膜として機能させることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項８】
前記保護膜上には前記電極の一方に接続される第二配線が設けられ、さらに当該配線を覆うように第２樹脂絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項９】
前記第２樹脂絶縁膜は、前記保護膜として設けられる前記樹脂絶縁膜と同一の樹脂膜で構成されることを特徴とする請求項８に記載の圧電素子。
【請求項１０】
インク滴を吐出するノズルと、
前記ノズルと連通し、インクが充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記圧力室へインク流路を介して供給するインクをプールするインクプール室と、
前記振動板を変位させる圧電素子と、
を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記圧電素子は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧電素子であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１１】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１１】
【図１２−１】
【図１２−２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−３２９００（Ｐ２００６−３２９００Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７０８（Ｐ２００５−７０８）
【出願日】平成１７年１月５日（２００５．１．５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月５日（２００５．１．５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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