液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】 所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有することが確認された液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及びその製造工程において所望のばらつきの少ない液体吐出特性を有するか否かを簡易にかつ高精度に検査することができる製造方法を提供する。
【解決手段】 液体噴射ヘッドは、圧電素子の並設方向の両外側には、少なくとも第１電極からなる検査用パターンと、第１電極、圧電体層及び第２電極とをこの順で備えてなる検査用圧電素子とが設けられ、検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と検査用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、検査用パターンの第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と検査用圧電素子の第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内である。
【解決手段】 液体噴射ヘッドは、圧電素子の並設方向の両外側には、少なくとも第１電極からなる検査用パターンと、第１電極、圧電体層及び第２電極とをこの順で備えてなる検査用圧電素子とが設けられ、検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と検査用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、検査用パターンの第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と検査用圧電素子の第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させる圧電素子の撓み振動モードを使用したものがある。
【０００３】
圧電素子としては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィー法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５５２０１３号公報（第４頁、第４図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたヘッド構造では、圧電体膜をパターニングして圧電体層とする時に、第１電極がオーバーエッチングされて、第１電極が所望の厚さよりも薄くなってしまい、これにより圧電素子の変位特性が低下してしまうおそれがある。このような変位特性の低下に起因して圧電素子の並設方向において噴射特性のばらつきが生じると、ライン幅傾きが生じるという問題がある。ここで、ライン幅傾きは、一本の直線を描画した場合にその線幅のばらつきを示すものである。ライン幅傾きが大きいほど線幅のばらつきが大きく印字品質が落ち、特に、ライン幅傾きが６％を超えると、肉眼で見ても視認性が低下するので、ライン幅傾きは６％以内であることが好ましい。
【０００６】
さらに、このような圧電素子の並設方向における噴射特性のばらつきがあるインクジェット式記録ヘッドについては廃棄しなければならず、歩留まりが低下してしまい、コストアップしてしまうという問題がある。
【０００７】
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だけでなく、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。
【０００８】
そこで、本発明はこのような事情に鑑み、所望の圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射特性を有する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置、及び製造工程において所望の圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射特性を有するか否かを簡易にかつ高精度に検査して所望の圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射特性を有する液体噴射ヘッドを製造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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液体噴射ヘッドは、液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子とを備え、前記圧電素子が、第１電極と、圧電体層と、第２電極とをこの順で備えてなり、前記圧電素子の、圧電素子の並設方向の両外側には、少なくとも前記第１電極からなる検査用パターンと、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極をこの順で備えてなるシート抵抗測定用圧電素子とがそれぞれ設けられ、前記圧電素子の並設方向の一端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、前記圧電素子の並設方向の他端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と他の前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の液体噴射ヘッドは、シート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１とシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることにより、液体噴射ヘッドにおける第１電極のシート抵抗値、即ち第２電極の膜厚が液体噴射ヘッド内においてばらつきが少ないものとなっている。従って、本発明の液体噴射ヘッドは、所望のばらつきのない変位特性、即ち液体噴射特性を備えており、これにより、ライン幅傾きを６％以内に収めることができる。
【００１１】
また、前記シート抵抗測定用圧電素子の圧電体層に対する前記圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることが好ましい。この範囲であることで、圧電体層の圧電特性にもばらつきが少ないので、よりばらつきのない変位特性とすることができる。なお、これらの飽和分極、残留分極及び抗電界については、圧電素子のヒステリシス特性を示す図８に詳細に規定している。
【００１２】
本発明の好適な実施形態としては、前記圧電素子及び前記シート抵抗測定用圧電素子は、無機絶縁材料からなる被覆膜に覆われ、該被覆膜には、前記圧電素子及び前記シート抵抗測定用圧電素子の第２電極の上面の主要部を露出させる開口部が設けられていることが挙げられる。被覆膜が設けられていることで、湿気等の外部環境に起因して圧電素子が破壊されることを抑制することができる。
【００１３】
本発明の液体噴射装置は、前記いずれかの液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。前記いずれかの液体噴射ヘッドを備えることで、圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射特性を有する液体噴射装置とすることができる。
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子と、該圧電素子を覆うと共に該圧電素子の上面を露出させる開口部が設けられた無機絶縁材料からなる被覆膜とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極を積層形成した後、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極をパターニングすることで、複数の圧電素子を形成すると共に、該圧電素子の並設方向の両外側に、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極で構成される一対のシート抵抗測定用圧電素子を形成し、かつ、少なくとも前記第１電極を含む検査用パターンを形成する形成工程と、前記被覆膜に前記第２電極の上面を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、前記圧電素子の第２電極のシート抵抗Ｒ及び前記シート抵抗測定用圧電素子の第２電極のシート抵抗Ｒｓを測定する測定工程と、前記圧電素子の並設方向の一端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、前記圧電素子の並設方向の他端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と他の前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であるかどうかを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。本発明の液体噴射ヘッドの製造方法においては、かかる判定工程を備えたことで、コストをかけずに簡易にかつ高精度に液体噴射特性が圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射ヘッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る測定結果であるヒステリシス曲線を示すグラフである。
【図９】実施形態１に係る駆動波形の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図であり、図３（ａ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ′断面図であり、図３（ｂ）は要部断面図である。
【００１７】
図示するように、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１８】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２が隔壁１１により区画されて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、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部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ー４００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。
【００１９】
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、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、例えば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。
【００２０】
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、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。絶縁体膜５５としては、本実施形態においては、酸化ジルコニウムを用いている。さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極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、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極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。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極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。また、ここでは、駆動により変位が生じる圧電素子３００をアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２１】
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成され、電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜である圧電体膜を積層してなるものであり、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒを少なくとも含むものである。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電性材料（強誘電性材料）や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適であり、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等も用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０は、チタン酸ジルコン酸鉛を用いており、（１００）面に優先配向している。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度（０．５〜５μｍ）に厚く形成する。
【００２２】
また、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、圧電素子３００が並設された各列の両外側（並設された圧電素子３００の並設方向における外側）には、圧電素子３００と同じ膜構成、すなわち、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０からなる検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂが設けられている。
【００２３】
さらに、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを含めた圧電素子３００が形成された領域の外側には、詳しくは詳述するが第１電極６０のシート抵抗比を求めるためのシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子（検査用パターン）５０２が形成されている。シート抵抗測定用圧電素子５０１は、圧電素子３００と同様、第１電極６０、圧電体層７０、第２電極８０をこの順で備えている。さらにシート抵抗測定用圧電素子５０１は、圧電体層７０の側面と第２電極８０の上面の周縁が被覆膜１００により覆われ、被覆膜１００には第２電極８０の上面の主要部を露出するための開口部１０１が設けられている。
【００２４】
また、検査用基準圧電素子５０２は、第１電極６０、圧電体層７０、第２電極８０をこの順で備えると共に被覆膜１００により覆われている。この検査用基準圧電素子５０２は、例えば本実施形態に示すようにファンデルポール（van der pol）構造となっており、４つの端部を四端子法（四深針法）によって測定することで、十字形状が交差する領域のみの電気抵抗値を測定することができる。即ち、検査用基準圧電素子５０２の交差する領域は、その四方にそれぞれ端部が設けられていることで、交差する領域の周囲はオーバーエッチングがなされていない。従って、この交差する領域においては、第１電極６０の厚みは形成された時と同一となる。なお、第１電極がオーバーエッチングされないように形成することができれば、検査用基準圧電素子５０２の形状は限定されない。また、４つの端部にはそれぞれ被覆膜１００、第２電極８０及び圧電体層７０を貫通する開口が設けられて、交差する領域における第１電極６０のシート抵抗を四端子法により測定することができるようになっている。
【００２５】
なお、これらのシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２の第１電極６０は、圧電素子３００の第１電極６０と同一の膜からなるが、それぞれ個別に構成されているものである。即ち、シート抵抗測定用圧電素子５０１の第１電極６０と、検査用基準圧電素子５０２の第１電極６０と、圧電素子の第１電極６０とはそれぞれ離間して設けられている。
【００２６】
これらのシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２が形成されているのは、以下の理由による。圧電素子３００の断面図である図３（ｂ）に示すように、通常、圧電素子３００では、詳細は後述するが第１電極６０が圧電体層７０及び第２電極８０の形成時のエッチングによりオーバーエッチングされて薄くなる。この第１電極６０が薄くなっていると、圧電素子３００の駆動時に変位しやすくなって変位特性に大きな影響を与えてしまうので、このオーバーエッチング量が圧電素子３００の並設方向において傾くと（ばらつきが生じると）、このばらつきに起因して変位特性のばらつきが生じる。このオーバーエッチング量のばらつきによる膜厚のばらつきは、圧電素子３００の各列の並設方向両端で差が最も大きくなるものであり、このときの残膜率はシート抵抗を求めることで算出できる。そこで、本実施形態においては、圧電素子３００の製造時におけるこのような変位特性のばらつきについて製造時に予め検査して、所望のばらつきの少ない液体吐出特性を有する液体噴射ヘッドを得るものである。このため、本実施形態においては、オーバーエッチング量を測定するために検査用基準圧電素子５０２と、シート抵抗測定用圧電素子５０１とを備える。即ち、本実施形態においては、圧電素子３００が並設された並設方向の両外側に、圧電素子３００と同一構成のシート抵抗測定用圧電素子５０１と、開口部１０１の設けられていない検査用基準圧電素子５０２とを設け、これらシート抵抗測定用圧電素子５０１の第１電極６０のシート抵抗Ｒと検査用基準圧電素子５０２の第１電極６０のシート抵抗Ｒｓからシート抵抗比Ｒｓ／Ｒを算出し、これらのシート抵抗比の差から、オーバーエッチングによる変位特性のばらつきを判別する。つまり、もっともばらつきが大きい圧電素子３００が並設された並設方向の両外側に設けたシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２との差が所望の範囲にあるものは、良品であると判別し、この差が所望の範囲外にあるものは不良品であると判別し、ばらつきを判別する。従って、不良品は取り除くことができるので所望のばらつきの少ない変位量の液体噴射ヘッドＩを得ることができる。このように、第１電極６０がオーバーエッチングされていない検査用基準圧電素子５０２のシート抵抗と、圧電素子が形成された時に第１電極６０がオーバーエッチングされたシート抵抗測定用圧電素子５０１のシート抵抗とから、圧電素子３００の両端側でどのくらいオーバーエッチングによる第１電極６０の残膜率がばらついているかを比較することで、圧電素子３００の並設方向におけるオーバーエッチングによる変位特性のばらつきを判別している。
【００２７】
圧電素子３００の傾きが所望のばらつきの少ない範囲、即ちライン幅傾きが６％以内になるためには、圧電素子３００の並設方向における一端側の検査用基準圧電素子５０２Ａの第１電極６０のシート抵抗Ｒｓ１とシート抵抗測定用圧電素子５０１Ａの第１電極６０のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、圧電素子３００の並設方向における他端側の検査用基準圧電素子５０２Ｂの第１電極６０のシート抵抗Ｒｓ２とシート抵抗測定用圧電素子５０１Ｂの第１電極６０のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることが挙げられる。即ち、本実施形態では、シート抵抗比の差が０．２０以内であれば、オーバーエッチングによる変位特性のばらつきが小さいものと判定し、シート抵抗比の差が０．２０を超えている場合には、オーバーエッチングによる変位特性のばらつきが大きくライン幅傾きが６％以内とならないと判定し、このような所望のばらつきの少ない変位量とならないものを製造工程で除いて、ばらつきの少ないインクジェット式記録ヘッドＩが製造される。
【００２８】
また、本実施形態においては、上述のようにヒステリシス特性検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ（以下、単に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂという）を備えている。この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、詳しくは後述するが、検査工程において圧電素子３００の圧電特性（ヒステリシス特性）を測定する際に用いられるものであり、圧電素子３００を形成する際に同時に形成される。検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、圧電素子３００と同じ膜構成、製造条件で形成されるため、当該検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定すると、圧電素子３００とほぼ同等の圧電特性を備えているといえる。ここで、検査用圧電素子３００Ａに最も近い圧電素子３００と、検査用圧電素子３００Ｂに最も近い圧電素子３００とでは、製造の際などによって生じる膜厚みなどの微細な構成ばらつきによって圧電特性に違いが生じる。しかしながら、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の傾きよりも検査用圧電素子３００Ａに最も近い圧電素子３００と検査用圧電素子３００Ｂに最も近い圧電素子３００間の圧電特性の傾きの方が小さいので、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ間の圧電特性の傾きが所定の範囲内にあることを確認できれば、圧電素子３００も圧電特性の傾きが所定の範囲内にあるといえ、ヘッドが製品として使用可能であると判断できる。本実施形態では、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定し、これらの変動幅を導出することによって液体噴射ヘッド内の圧電素子３００の圧電特性傾きを得て、変動幅が所定値を超えればばらつきがあると判定し、変動幅が所定値を超えなければばらつきがないと判定する。即ち、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを両端に設けたのは、圧電素子３００は並設方向において圧電特性に傾き（ばらつき）が生じることがあるので、ばらつきが生じた場合には最もそのばらつきが大きくなる両端に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを設け、この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を調べることで、複数の圧電素子３００の圧電特性のばらつきを得ることができるようにしている。
【００２９】
この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの測定結果から得られる本実施形態の圧電素子３００の圧電特性は、飽和分極の変動幅が５％以下であり、残留分極の変動幅が１５％以下であり、抗電界強度の変動幅が１５％以下である。このような範囲に入るためには、例えば、検査用圧電素子３００Ａと３００Ｂとの、飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下である。
【００３０】
このように、本実施形態においては、第１電極６０のシート抵抗比の差が所定範囲であることで、圧電素子３００の並設方向においてばらつきの少ない吐出特性を有するインクジェット式記録ヘッドＩとなっているので、ライン幅傾きが６％以内となる。さらに、圧電特性（ヒステリシス特性）の変動幅も所定範囲であることで、より圧電素子３００の並設方向においてばらつきの少ない吐出特性を有するインクジェット式記録ヘッドＩとなっている。
【００３１】
この被覆膜１００上には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている。リード電極９０は、被覆膜１００に設けられた別の開口部１０１Ａを介して一端部が第２電極８０に接続されると共に、他端部が流路形成基板１０の端部近傍まで延設され、延設された先端部は、後述する圧電素子を駆動する駆動回路と接続配線を介して接続されている。
【００３２】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバー４００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー４００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバー４００と各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００３４】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用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。
【００３５】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３６】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が固定されている。この駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路２００とリード電極９０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００３７】
また、このような保護基板３０上には、封止膜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。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバー部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（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバー４００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバー４００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３８】
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と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー４００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、駆動回路２００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第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０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からインク滴が吐出する。
【００３９】
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４〜図７を参照して説明する。なお、図４〜図７は、本発明の実施形態１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及び検査方法を示す圧力発生室の幅方向の断面図である。
【００４０】
まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図４（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上の全面に第１電極６０を形成すると共に、所定形状にパターニングする。この第１電極６０の材料は、特に限定されないが、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、第１電極６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。
【００４１】
次に、図５（ａ）に示すように、第１電極６０上に圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層形成する。ここで、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・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７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、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（Physi
cal Vapor Deposition）法等を用いてもよい。また、第２電極８０は、導電性の高い金属
、例えば、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。
【００４２】
次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングすることで、圧電素子３００及び検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、及びシート抵抗測定用圧電素子５０１、検査用基準圧電素子５０２（図１参照）を形成する。具体的には、圧電体層７０及び第２電極８０をパターニングすることで、流路形成基板用ウェハー１１０の各圧力発生室１２が形成される領域に相対向する領域に圧電素子３００を形成し、圧電素子３００が並設された両側に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成する。また、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ近傍にはシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２が形成される。すなわち、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、及びシート抵抗測定用圧電素子５０１、検査用基準圧電素子５０２は、圧電素子３００と同時に形成される。
【００４３】
また、本実施形態では、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを、並設された両端部の圧電素子３００からの距離が、互いに隣接する圧電素子３００の間隔と同一になるように設けている。これは、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを互いに隣接する圧電素子３００と同じ間隔で設けることで、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂが隣接した圧電素子から受ける引っ張り、圧縮等の応力を、圧電素子３００間で生じる応力と同一とすることができるからである。これと同様に、シート抵抗測定用圧電素子５０１、検査用基準圧電素子５０２についても圧電素子３００間の距離と同一になるように圧電素子３００から離間して形成している。
【００４４】
また、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２は、本実施形態では、保護基板３０が接合される領域に設けられている。これにより流路形成基板１０の面積が広くなるのを防止して、インクジェット式記録ヘッドＩが大型化するのを防止することができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを流路形成基板１０と保護基板３０とが接合されない領域、例えば、圧電素子保持部３２内又は保護基板３０の外側に設けるようにしてもよい。これにより、流路形成基板１０に保護基板３０を接合した後であっても、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定することができる。
【００４５】
このように圧電素子３００と共に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成した後、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定する（圧電特性測定工程）。本実施形態では、圧電素子を数億パルス駆動させる中で安定して変位条件を測定することができるように、印加電圧強度：１５０〜３００ｋＶ／ｃｍ、印加周波数：１０〜１０００００Ｈｚの測定条件において、検査用圧電素子３００Ａの分極（Ｐ）−電界強度（Ｅ）でのヒステリシス測定を行って飽和分極、残留分極及び抗電界強度を導出した。なお、測定条件はこの範囲に限定されるものではない。検査用圧電素子３００Ａの測定結果であるヒステリシス曲線の一例を図８に示す。
【００４６】
そして、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの測定結果の差、即ち変動幅を求め、飽和分極の変動幅が５％以下であり、残留分極の変動幅が１５％以下であり、かつ抗電界強度の変動幅が１５％以下であるかどうかを導出し、変動幅が所定値以下であるかどうかを検査する（圧電特性検査工程）。この場合に、変動幅を求めずにより簡易に検査するために、単に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差を求め、この差が上述した変動幅に相当する所定値に含まれるかどうか検査してもよい。即ち、図９に示す三角波である駆動波形（条件：周期６６Ｈｚ、印加電圧±３５Ｖ、駆動波形間０．１秒）を用いて検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定し、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下であるかどうかを検査する。そして、圧電特性がこの変動幅範囲であれば、インクの吐出特性にばらつきが少ないので、ライン幅傾きが６％であり、画質ムラが抑制されているインクジェット式記録ヘッドとすることができる。
【００４７】
すなわち、本実施形態では、初めに、２つの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定して、２つの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差を導出することで、これらの値に基づいて検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの並設方向の傾きが規定の傾き以下か検査して、並設方向の圧電素子３００の圧電特性においてばらつきのないインクジェット式記録ヘッドかどうかを判別することができる。即ち、圧電特性に起因したインク吐出特性が均一化又は略均一化されているかを判別することができる。
【００４８】
次いで、図５（ｃ）に示すように、被覆膜１００を例えばスパッタリング法により形成し、その後被覆膜１００にマスクを設けてエッチングして開口部１０１を形成する（開口部形成工程）。なお、被覆膜１００のエッチングは、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングにより行うことができる。
【００４９】
このようにして圧電素子３００及びシート抵抗測定用圧電素子５０１上に被覆膜１００及び開口１０１を形成すると同時に検査用基準圧電素子５０２上にも被覆膜１００を形成する。
【００５０】
次いで、これらのシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２とのシート抵抗を測定する（測定工程）。ここで、オーバーエッチングによる膜厚の変化については測定が難しいので、変位に影響するが簡易に測定することができるシート抵抗を測定することで、簡易に変位特性のばらつきがあるかどうか検査を行うことができる。なお、本実施形態においては、図示しないシート抵抗測定用圧電素子５０１の第１電極６０に設けられた引き出し電極でシート抵抗を抵抗計（商品名：半導体パラメトリックテスタ４０７２Ａ、アジレント社製）により測定した。
【００５１】
次いで、これらの測定値からシート抵抗比Ｒｓ／Ｒを導出し、シート抵抗比の差が０．２０以内かどうかを検査する（検査工程、判定工程）。即ち、振動板の変位は、圧電素子３００の第１電極６０の膜厚に依存するが、この第１電極６０の膜厚は、上述のように圧電体層７０及び第２電極８０の形成時のオーバーエッチングにより減少してしまう。このオーバーエッチング後の第１電極６０の膜厚のばらつきにより、変位特性がばらついてしまい、所望の均一又は略均一なインク吐出特性を得ることができない場合がある。しかしながら、上述のようにオーバーエッチングによる膜厚の変化については測定が難しいので、変位に影響するが簡易に測定することができるシート抵抗を測定し、これらの第１電極６０のシート抵抗比の差を導出することで圧電体層７０及び第２電極８０の形成時のオーバーエッチングによりどの程度第１電極６０の膜厚がばらついてしまったかを検査するのである。並設方向におけるばらつきを抑制するためには、即ちライン幅傾きが６％以内となるためには、第１電極６０のシート抵抗比の差が、０．２０以内であることが必要である。具体的には、検査用基準圧電素子５０２Ａの第１電極６０のシート抵抗Ｒｓ１とシート抵抗測定用圧電素子５０１の第１電極６０のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、検査用基準圧電素子５０２Ｂの第１電極６０のシート抵抗Ｒｓ２と検査用基準圧電素子５０２Ｂの第１電極６０のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることが必要である。
【００５２】
本実施形態では、このようにシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２とのシート抵抗比から膜厚の変化を簡易に検査して、並設方向の圧電素子３００の第１電極６０の膜厚のばらつきのないインクジェット式記録ヘッドかどうかを判定することができる。その結果、インク吐出特性が均一化又は略均一化され、ライン幅傾きが６％以内となった結果視認性のよいインクジェット式記録ヘッドのみを製造することができる。さらに、圧電素子３００の圧電特性（ヒステリシス特性）が均一又は略均一であるかどうかを判定していることで、よりインク吐出特性がばらつきの少ないものとなる。
【００５３】
また、本発明では、流路形成基板１０（流路形成基板用ウェハー１１０）に圧力発生室１２を形成する前に、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２（圧電素子３００）の第１電極６０のシート抵抗比の差を導出するようにしたため、圧電素子３００（検査用圧電素子３００Ａ）の成膜工程、焼成工程及びリソグラフィー法等の製造工程における不具合を直ちに検知して、圧電素子３００の製造工程にフィードバックをかけることができ、圧電素子３００の製造工程の不具合による不良製品の発生を減少させることができる。すなわち、圧力発生室１２等を形成した後にシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２の変位量を測定すると、圧力発生室１２を形成した際の製造ばらつきが圧電特性に反映されてしまうため、測定した圧電特性に基づいて圧電素子３００の製造工程の不具合か、圧力発生室１２の製造工程の不具合か判別することが困難である。また、圧力発生室１２を形成する前に圧電素子３００の検査を行って、良否判定をすることで、その後の保護基板３０を接合する工程や、圧力発生室１２を形成する工程等が無駄になることがない。従って、圧電素子３００の製造工程の不具合を早期に発見して、高精度な圧電素子３００の検査を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態においては検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂに電圧を印加して圧電特性を測定することで、実際にインクの吐出に用いられる圧電素子３００に電圧を印加して検査することがなく、圧電素子３００の分極方向が一部固定される、いわゆる疲労現象が発生することがない。すなわち、実際にインクの吐出に用いる圧電素子３００で圧電特性の測定を行うと、測定のために電圧を印加した圧電素子３００が、電圧を印加していない圧電素子３００に比べて圧電特性が劣化し、より圧電特性にばらつきが生じる可能性があるので、これを抑制しているのである。
【００５５】
このように検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性（即ち、圧電素子３００の圧電特性）を検査し、さらにシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２とのシート抵抗比を検査した後は、リード電極９０を形成する。具体的には、図５（ｄ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘ってリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００５６】
なお、本実施形態では、リード電極９０を形成する前に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の検査及びシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２とのシート抵抗比の検査を行うようにしたため、検査用圧電素子３００Ａにはリード電極９０を形成していないが、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２にリード電極９０を形成してもよい。これにより、例えば、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２を接合領域以外、すなわち圧電素子保持部３２内に設けた場合には、流路形成基板用ウェハー１１０（流路形成基板１０）に保護基板用ウェハー１３０（保護基板３０）を接合した後で検査用圧電素子３００Ａの圧電特性の測定を行うことができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２にリード電極９０を設けた場合であっても、設けていない場合であっても、圧電素子３００にリード電極９０を形成した後で、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２の特性の測定を行うようにしてもよい。
【００５７】
なお、本実施形態では、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２は、圧力発生室１２が形成されない領域に設けるようにした。これにより、流路形成基板１０の剛性が低下して流路形成基板１０に亀裂等の破壊が発生することや、流路形成基板１０と保護基板３０とが熱により膨張・収縮した際の反りにより、基板に亀裂等の破壊が発生するのを抑制することができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２に相対向する領域に圧力発生室１２を形成するようにしてもよい。ちなみに、圧力発生室１２を形成した後に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを測定する場合には、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを流路形成基板１０と保護基板３０とが接着されない領域、例えば、圧電素子保持部３２内や保護基板３０の外側などに設ける必要がある。
【００５８】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハー１３０を接着剤３５を介して接合する。
【００５９】
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００６０】
そして、図７に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５２を介して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、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２等を形成する。
【００６１】
その後は、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー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ー１１０の保護基板用ウェハー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、保護基板用ウェハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハー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、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩとする。
【００６２】
以下、実施例を用いて測定工程及び検査工程を説明する。複数の図５（ｃ）に示す状態の流路形成基板用ウェハー１１０（分割されると流路形成基板１０が３８枚形成される）のシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２のシート抵抗Ｒ、Ｒｓを測定した。その後、測定結果からシート抵抗比Ｒ／Ｒｓを導出した。結果を図１０に示す。図１０は、実施例の結果を示すグラフであり、縦軸はシート抵抗比を、横軸は各流路形成基板用ウェハーを示す。例えば、図１０は、各流路形成基板用ウェハー１１０における各流路形成基板１０（１〜３８）のそれぞれのシート抵抗比を示している。図１０に示すように、各ウェハーのシート抵抗比Ｒ／Ｒｓは０．２０以内となっており、全てのウェハーで好ましいシート抵抗比となっていることが分かった。また、これらのうち二つの流路形成基板用ウェハー１１０の全ての流路形成基板１０を液体噴射ヘッドＩとして作製しライン幅の傾きを調べたところ、ライン幅は全て５％以内に収まった。従って、上述したように変動幅が所定の値以下であれば、ライン幅の傾きが６％以内に収まることが分かった。従って、得られたインクジェット式記録ヘッドＩは全て所望の均一化されたインク噴射特性を有することが分かった。
【００６３】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、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。本実施形態では、検査用基準圧電素子５０２として、圧電体層７０及び第２電極８０を備えたものを示したが、検査用基準圧電素子５０２としては、少なくとも第１電極６０を備えていればよい。また、圧電体層７０及び第２電極８０を備えずに第１電極６０を四探針法による測定を可能にするためのファンデルポール構造となるように構成してもよい。また、本実施形態では検査工程は、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００側に、保護基板用ウェハー１３０を接合する前に行ったが、圧電素子３００の形成後に行ってもよい。例えば、各検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにそれぞれリード電極９０を設ける構成とし、チップサイズの流路形成基板１０等に分割することにより本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとした後に検査工程を行ってもよい。
【００６４】
また、本実施形態においては検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成し検査工程を行ったが、並設された圧電素子３００のうち、並設方向両端の圧電素子３００を用いて検査工程を行ってもよい。
【００６５】
上述した実施形態では、流路形成基板１０として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、結晶面方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００６６】
なお、上述した実施形態では、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、液晶ディスプレー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ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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。
【００６７】
図１１に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００６８】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００６９】
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバー部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ 被覆膜、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３００ 圧電素子、 ３００Ａ、３００Ｂ 検査用圧電素子、 ５０１ シート抵抗測定用圧電素子、 ５０２ 検査用基準圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させる圧電素子の撓み振動モードを使用したものがある。
【０００３】
圧電素子としては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィー法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５５２０１３号公報（第４頁、第４図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたヘッド構造では、圧電体膜をパターニングして圧電体層とする時に、第１電極がオーバーエッチングされて、第１電極が所望の厚さよりも薄くなってしまい、これにより圧電素子の変位特性が低下してしまうおそれがある。このような変位特性の低下に起因して圧電素子の並設方向において噴射特性のばらつきが生じると、ライン幅傾きが生じるという問題がある。ここで、ライン幅傾きは、一本の直線を描画した場合にその線幅のばらつきを示すものである。ライン幅傾きが大きいほど線幅のばらつきが大きく印字品質が落ち、特に、ライン幅傾きが６％を超えると、肉眼で見ても視認性が低下するので、ライン幅傾きは６％以内であることが好ましい。
【０００６】
さらに、このような圧電素子の並設方向における噴射特性のばらつきがあるインクジェット式記録ヘッドについては廃棄しなければならず、歩留まりが低下してしまい、コストアップしてしまうという問題がある。
【０００７】
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だけでなく、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。
【０００８】
そこで、本発明はこのような事情に鑑み、所望の圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射特性を有する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置、及び製造工程において所望の圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射特性を有するか否かを簡易にかつ高精度に検査して所望の圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射特性を有する液体噴射ヘッドを製造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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液体噴射ヘッドは、液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子とを備え、前記圧電素子が、第１電極と、圧電体層と、第２電極とをこの順で備えてなり、前記圧電素子の、圧電素子の並設方向の両外側には、少なくとも前記第１電極からなる検査用パターンと、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極をこの順で備えてなるシート抵抗測定用圧電素子とがそれぞれ設けられ、前記圧電素子の並設方向の一端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、前記圧電素子の並設方向の他端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と他の前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の液体噴射ヘッドは、シート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１とシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることにより、液体噴射ヘッドにおける第１電極のシート抵抗値、即ち第２電極の膜厚が液体噴射ヘッド内においてばらつきが少ないものとなっている。従って、本発明の液体噴射ヘッドは、所望のばらつきのない変位特性、即ち液体噴射特性を備えており、これにより、ライン幅傾きを６％以内に収めることができる。
【００１１】
また、前記シート抵抗測定用圧電素子の圧電体層に対する前記圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることが好ましい。この範囲であることで、圧電体層の圧電特性にもばらつきが少ないので、よりばらつきのない変位特性とすることができる。なお、これらの飽和分極、残留分極及び抗電界については、圧電素子のヒステリシス特性を示す図８に詳細に規定している。
【００１２】
本発明の好適な実施形態としては、前記圧電素子及び前記シート抵抗測定用圧電素子は、無機絶縁材料からなる被覆膜に覆われ、該被覆膜には、前記圧電素子及び前記シート抵抗測定用圧電素子の第２電極の上面の主要部を露出させる開口部が設けられていることが挙げられる。被覆膜が設けられていることで、湿気等の外部環境に起因して圧電素子が破壊されることを抑制することができる。
【００１３】
本発明の液体噴射装置は、前記いずれかの液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。前記いずれかの液体噴射ヘッドを備えることで、圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射特性を有する液体噴射装置とすることができる。
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子と、該圧電素子を覆うと共に該圧電素子の上面を露出させる開口部が設けられた無機絶縁材料からなる被覆膜とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極を積層形成した後、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極をパターニングすることで、複数の圧電素子を形成すると共に、該圧電素子の並設方向の両外側に、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極で構成される一対のシート抵抗測定用圧電素子を形成し、かつ、少なくとも前記第１電極を含む検査用パターンを形成する形成工程と、前記被覆膜に前記第２電極の上面を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、前記圧電素子の第２電極のシート抵抗Ｒ及び前記シート抵抗測定用圧電素子の第２電極のシート抵抗Ｒｓを測定する測定工程と、前記圧電素子の並設方向の一端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、前記圧電素子の並設方向の他端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と他の前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であるかどうかを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。本発明の液体噴射ヘッドの製造方法においては、かかる判定工程を備えたことで、コストをかけずに簡易にかつ高精度に液体噴射特性が圧電素子の並設方向においてばらつきの少ない液体噴射ヘッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る測定結果であるヒステリシス曲線を示すグラフである。
【図９】実施形態１に係る駆動波形の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図であり、図３（ａ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ′断面図であり、図３（ｂ）は要部断面図である。
【００１７】
図示するように、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１８】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２が隔壁１１により区画されて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、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部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ー４００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。
【００１９】
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、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、例えば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。
【００２０】
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、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。絶縁体膜５５としては、本実施形態においては、酸化ジルコニウムを用いている。さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極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、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極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。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極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。また、ここでは、駆動により変位が生じる圧電素子３００をアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２１】
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成され、電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜である圧電体膜を積層してなるものであり、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒを少なくとも含むものである。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電性材料（強誘電性材料）や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適であり、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等も用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０は、チタン酸ジルコン酸鉛を用いており、（１００）面に優先配向している。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度（０．５〜５μｍ）に厚く形成する。
【００２２】
また、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、圧電素子３００が並設された各列の両外側（並設された圧電素子３００の並設方向における外側）には、圧電素子３００と同じ膜構成、すなわち、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０からなる検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂが設けられている。
【００２３】
さらに、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを含めた圧電素子３００が形成された領域の外側には、詳しくは詳述するが第１電極６０のシート抵抗比を求めるためのシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子（検査用パターン）５０２が形成されている。シート抵抗測定用圧電素子５０１は、圧電素子３００と同様、第１電極６０、圧電体層７０、第２電極８０をこの順で備えている。さらにシート抵抗測定用圧電素子５０１は、圧電体層７０の側面と第２電極８０の上面の周縁が被覆膜１００により覆われ、被覆膜１００には第２電極８０の上面の主要部を露出するための開口部１０１が設けられている。
【００２４】
また、検査用基準圧電素子５０２は、第１電極６０、圧電体層７０、第２電極８０をこの順で備えると共に被覆膜１００により覆われている。この検査用基準圧電素子５０２は、例えば本実施形態に示すようにファンデルポール（van der pol）構造となっており、４つの端部を四端子法（四深針法）によって測定することで、十字形状が交差する領域のみの電気抵抗値を測定することができる。即ち、検査用基準圧電素子５０２の交差する領域は、その四方にそれぞれ端部が設けられていることで、交差する領域の周囲はオーバーエッチングがなされていない。従って、この交差する領域においては、第１電極６０の厚みは形成された時と同一となる。なお、第１電極がオーバーエッチングされないように形成することができれば、検査用基準圧電素子５０２の形状は限定されない。また、４つの端部にはそれぞれ被覆膜１００、第２電極８０及び圧電体層７０を貫通する開口が設けられて、交差する領域における第１電極６０のシート抵抗を四端子法により測定することができるようになっている。
【００２５】
なお、これらのシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２の第１電極６０は、圧電素子３００の第１電極６０と同一の膜からなるが、それぞれ個別に構成されているものである。即ち、シート抵抗測定用圧電素子５０１の第１電極６０と、検査用基準圧電素子５０２の第１電極６０と、圧電素子の第１電極６０とはそれぞれ離間して設けられている。
【００２６】
これらのシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２が形成されているのは、以下の理由による。圧電素子３００の断面図である図３（ｂ）に示すように、通常、圧電素子３００では、詳細は後述するが第１電極６０が圧電体層７０及び第２電極８０の形成時のエッチングによりオーバーエッチングされて薄くなる。この第１電極６０が薄くなっていると、圧電素子３００の駆動時に変位しやすくなって変位特性に大きな影響を与えてしまうので、このオーバーエッチング量が圧電素子３００の並設方向において傾くと（ばらつきが生じると）、このばらつきに起因して変位特性のばらつきが生じる。このオーバーエッチング量のばらつきによる膜厚のばらつきは、圧電素子３００の各列の並設方向両端で差が最も大きくなるものであり、このときの残膜率はシート抵抗を求めることで算出できる。そこで、本実施形態においては、圧電素子３００の製造時におけるこのような変位特性のばらつきについて製造時に予め検査して、所望のばらつきの少ない液体吐出特性を有する液体噴射ヘッドを得るものである。このため、本実施形態においては、オーバーエッチング量を測定するために検査用基準圧電素子５０２と、シート抵抗測定用圧電素子５０１とを備える。即ち、本実施形態においては、圧電素子３００が並設された並設方向の両外側に、圧電素子３００と同一構成のシート抵抗測定用圧電素子５０１と、開口部１０１の設けられていない検査用基準圧電素子５０２とを設け、これらシート抵抗測定用圧電素子５０１の第１電極６０のシート抵抗Ｒと検査用基準圧電素子５０２の第１電極６０のシート抵抗Ｒｓからシート抵抗比Ｒｓ／Ｒを算出し、これらのシート抵抗比の差から、オーバーエッチングによる変位特性のばらつきを判別する。つまり、もっともばらつきが大きい圧電素子３００が並設された並設方向の両外側に設けたシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２との差が所望の範囲にあるものは、良品であると判別し、この差が所望の範囲外にあるものは不良品であると判別し、ばらつきを判別する。従って、不良品は取り除くことができるので所望のばらつきの少ない変位量の液体噴射ヘッドＩを得ることができる。このように、第１電極６０がオーバーエッチングされていない検査用基準圧電素子５０２のシート抵抗と、圧電素子が形成された時に第１電極６０がオーバーエッチングされたシート抵抗測定用圧電素子５０１のシート抵抗とから、圧電素子３００の両端側でどのくらいオーバーエッチングによる第１電極６０の残膜率がばらついているかを比較することで、圧電素子３００の並設方向におけるオーバーエッチングによる変位特性のばらつきを判別している。
【００２７】
圧電素子３００の傾きが所望のばらつきの少ない範囲、即ちライン幅傾きが６％以内になるためには、圧電素子３００の並設方向における一端側の検査用基準圧電素子５０２Ａの第１電極６０のシート抵抗Ｒｓ１とシート抵抗測定用圧電素子５０１Ａの第１電極６０のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、圧電素子３００の並設方向における他端側の検査用基準圧電素子５０２Ｂの第１電極６０のシート抵抗Ｒｓ２とシート抵抗測定用圧電素子５０１Ｂの第１電極６０のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることが挙げられる。即ち、本実施形態では、シート抵抗比の差が０．２０以内であれば、オーバーエッチングによる変位特性のばらつきが小さいものと判定し、シート抵抗比の差が０．２０を超えている場合には、オーバーエッチングによる変位特性のばらつきが大きくライン幅傾きが６％以内とならないと判定し、このような所望のばらつきの少ない変位量とならないものを製造工程で除いて、ばらつきの少ないインクジェット式記録ヘッドＩが製造される。
【００２８】
また、本実施形態においては、上述のようにヒステリシス特性検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ（以下、単に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂという）を備えている。この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、詳しくは後述するが、検査工程において圧電素子３００の圧電特性（ヒステリシス特性）を測定する際に用いられるものであり、圧電素子３００を形成する際に同時に形成される。検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、圧電素子３００と同じ膜構成、製造条件で形成されるため、当該検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定すると、圧電素子３００とほぼ同等の圧電特性を備えているといえる。ここで、検査用圧電素子３００Ａに最も近い圧電素子３００と、検査用圧電素子３００Ｂに最も近い圧電素子３００とでは、製造の際などによって生じる膜厚みなどの微細な構成ばらつきによって圧電特性に違いが生じる。しかしながら、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の傾きよりも検査用圧電素子３００Ａに最も近い圧電素子３００と検査用圧電素子３００Ｂに最も近い圧電素子３００間の圧電特性の傾きの方が小さいので、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ間の圧電特性の傾きが所定の範囲内にあることを確認できれば、圧電素子３００も圧電特性の傾きが所定の範囲内にあるといえ、ヘッドが製品として使用可能であると判断できる。本実施形態では、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定し、これらの変動幅を導出することによって液体噴射ヘッド内の圧電素子３００の圧電特性傾きを得て、変動幅が所定値を超えればばらつきがあると判定し、変動幅が所定値を超えなければばらつきがないと判定する。即ち、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを両端に設けたのは、圧電素子３００は並設方向において圧電特性に傾き（ばらつき）が生じることがあるので、ばらつきが生じた場合には最もそのばらつきが大きくなる両端に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを設け、この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を調べることで、複数の圧電素子３００の圧電特性のばらつきを得ることができるようにしている。
【００２９】
この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの測定結果から得られる本実施形態の圧電素子３００の圧電特性は、飽和分極の変動幅が５％以下であり、残留分極の変動幅が１５％以下であり、抗電界強度の変動幅が１５％以下である。このような範囲に入るためには、例えば、検査用圧電素子３００Ａと３００Ｂとの、飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下である。
【００３０】
このように、本実施形態においては、第１電極６０のシート抵抗比の差が所定範囲であることで、圧電素子３００の並設方向においてばらつきの少ない吐出特性を有するインクジェット式記録ヘッドＩとなっているので、ライン幅傾きが６％以内となる。さらに、圧電特性（ヒステリシス特性）の変動幅も所定範囲であることで、より圧電素子３００の並設方向においてばらつきの少ない吐出特性を有するインクジェット式記録ヘッドＩとなっている。
【００３１】
この被覆膜１００上には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている。リード電極９０は、被覆膜１００に設けられた別の開口部１０１Ａを介して一端部が第２電極８０に接続されると共に、他端部が流路形成基板１０の端部近傍まで延設され、延設された先端部は、後述する圧電素子を駆動する駆動回路と接続配線を介して接続されている。
【００３２】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバー４００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー４００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバー４００と各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００３４】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用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。
【００３５】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００３６】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が固定されている。この駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路２００とリード電極９０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００３７】
また、このような保護基板３０上には、封止膜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。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバー部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（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバー４００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバー４００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３８】
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と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー４００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、駆動回路２００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第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０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からインク滴が吐出する。
【００３９】
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４〜図７を参照して説明する。なお、図４〜図７は、本発明の実施形態１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及び検査方法を示す圧力発生室の幅方向の断面図である。
【００４０】
まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図４（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上の全面に第１電極６０を形成すると共に、所定形状にパターニングする。この第１電極６０の材料は、特に限定されないが、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、第１電極６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。
【００４１】
次に、図５（ａ）に示すように、第１電極６０上に圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層形成する。ここで、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・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７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、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（Physi
cal Vapor Deposition）法等を用いてもよい。また、第２電極８０は、導電性の高い金属
、例えば、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。
【００４２】
次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングすることで、圧電素子３００及び検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、及びシート抵抗測定用圧電素子５０１、検査用基準圧電素子５０２（図１参照）を形成する。具体的には、圧電体層７０及び第２電極８０をパターニングすることで、流路形成基板用ウェハー１１０の各圧力発生室１２が形成される領域に相対向する領域に圧電素子３００を形成し、圧電素子３００が並設された両側に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成する。また、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ近傍にはシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２が形成される。すなわち、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、及びシート抵抗測定用圧電素子５０１、検査用基準圧電素子５０２は、圧電素子３００と同時に形成される。
【００４３】
また、本実施形態では、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを、並設された両端部の圧電素子３００からの距離が、互いに隣接する圧電素子３００の間隔と同一になるように設けている。これは、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを互いに隣接する圧電素子３００と同じ間隔で設けることで、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂが隣接した圧電素子から受ける引っ張り、圧縮等の応力を、圧電素子３００間で生じる応力と同一とすることができるからである。これと同様に、シート抵抗測定用圧電素子５０１、検査用基準圧電素子５０２についても圧電素子３００間の距離と同一になるように圧電素子３００から離間して形成している。
【００４４】
また、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２は、本実施形態では、保護基板３０が接合される領域に設けられている。これにより流路形成基板１０の面積が広くなるのを防止して、インクジェット式記録ヘッドＩが大型化するのを防止することができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを流路形成基板１０と保護基板３０とが接合されない領域、例えば、圧電素子保持部３２内又は保護基板３０の外側に設けるようにしてもよい。これにより、流路形成基板１０に保護基板３０を接合した後であっても、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定することができる。
【００４５】
このように圧電素子３００と共に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成した後、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定する（圧電特性測定工程）。本実施形態では、圧電素子を数億パルス駆動させる中で安定して変位条件を測定することができるように、印加電圧強度：１５０〜３００ｋＶ／ｃｍ、印加周波数：１０〜１０００００Ｈｚの測定条件において、検査用圧電素子３００Ａの分極（Ｐ）−電界強度（Ｅ）でのヒステリシス測定を行って飽和分極、残留分極及び抗電界強度を導出した。なお、測定条件はこの範囲に限定されるものではない。検査用圧電素子３００Ａの測定結果であるヒステリシス曲線の一例を図８に示す。
【００４６】
そして、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの測定結果の差、即ち変動幅を求め、飽和分極の変動幅が５％以下であり、残留分極の変動幅が１５％以下であり、かつ抗電界強度の変動幅が１５％以下であるかどうかを導出し、変動幅が所定値以下であるかどうかを検査する（圧電特性検査工程）。この場合に、変動幅を求めずにより簡易に検査するために、単に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差を求め、この差が上述した変動幅に相当する所定値に含まれるかどうか検査してもよい。即ち、図９に示す三角波である駆動波形（条件：周期６６Ｈｚ、印加電圧±３５Ｖ、駆動波形間０．１秒）を用いて検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定し、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下であるかどうかを検査する。そして、圧電特性がこの変動幅範囲であれば、インクの吐出特性にばらつきが少ないので、ライン幅傾きが６％であり、画質ムラが抑制されているインクジェット式記録ヘッドとすることができる。
【００４７】
すなわち、本実施形態では、初めに、２つの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定して、２つの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差を導出することで、これらの値に基づいて検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの並設方向の傾きが規定の傾き以下か検査して、並設方向の圧電素子３００の圧電特性においてばらつきのないインクジェット式記録ヘッドかどうかを判別することができる。即ち、圧電特性に起因したインク吐出特性が均一化又は略均一化されているかを判別することができる。
【００４８】
次いで、図５（ｃ）に示すように、被覆膜１００を例えばスパッタリング法により形成し、その後被覆膜１００にマスクを設けてエッチングして開口部１０１を形成する（開口部形成工程）。なお、被覆膜１００のエッチングは、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングにより行うことができる。
【００４９】
このようにして圧電素子３００及びシート抵抗測定用圧電素子５０１上に被覆膜１００及び開口１０１を形成すると同時に検査用基準圧電素子５０２上にも被覆膜１００を形成する。
【００５０】
次いで、これらのシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２とのシート抵抗を測定する（測定工程）。ここで、オーバーエッチングによる膜厚の変化については測定が難しいので、変位に影響するが簡易に測定することができるシート抵抗を測定することで、簡易に変位特性のばらつきがあるかどうか検査を行うことができる。なお、本実施形態においては、図示しないシート抵抗測定用圧電素子５０１の第１電極６０に設けられた引き出し電極でシート抵抗を抵抗計（商品名：半導体パラメトリックテスタ４０７２Ａ、アジレント社製）により測定した。
【００５１】
次いで、これらの測定値からシート抵抗比Ｒｓ／Ｒを導出し、シート抵抗比の差が０．２０以内かどうかを検査する（検査工程、判定工程）。即ち、振動板の変位は、圧電素子３００の第１電極６０の膜厚に依存するが、この第１電極６０の膜厚は、上述のように圧電体層７０及び第２電極８０の形成時のオーバーエッチングにより減少してしまう。このオーバーエッチング後の第１電極６０の膜厚のばらつきにより、変位特性がばらついてしまい、所望の均一又は略均一なインク吐出特性を得ることができない場合がある。しかしながら、上述のようにオーバーエッチングによる膜厚の変化については測定が難しいので、変位に影響するが簡易に測定することができるシート抵抗を測定し、これらの第１電極６０のシート抵抗比の差を導出することで圧電体層７０及び第２電極８０の形成時のオーバーエッチングによりどの程度第１電極６０の膜厚がばらついてしまったかを検査するのである。並設方向におけるばらつきを抑制するためには、即ちライン幅傾きが６％以内となるためには、第１電極６０のシート抵抗比の差が、０．２０以内であることが必要である。具体的には、検査用基準圧電素子５０２Ａの第１電極６０のシート抵抗Ｒｓ１とシート抵抗測定用圧電素子５０１の第１電極６０のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、検査用基準圧電素子５０２Ｂの第１電極６０のシート抵抗Ｒｓ２と検査用基準圧電素子５０２Ｂの第１電極６０のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることが必要である。
【００５２】
本実施形態では、このようにシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２とのシート抵抗比から膜厚の変化を簡易に検査して、並設方向の圧電素子３００の第１電極６０の膜厚のばらつきのないインクジェット式記録ヘッドかどうかを判定することができる。その結果、インク吐出特性が均一化又は略均一化され、ライン幅傾きが６％以内となった結果視認性のよいインクジェット式記録ヘッドのみを製造することができる。さらに、圧電素子３００の圧電特性（ヒステリシス特性）が均一又は略均一であるかどうかを判定していることで、よりインク吐出特性がばらつきの少ないものとなる。
【００５３】
また、本発明では、流路形成基板１０（流路形成基板用ウェハー１１０）に圧力発生室１２を形成する前に、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２（圧電素子３００）の第１電極６０のシート抵抗比の差を導出するようにしたため、圧電素子３００（検査用圧電素子３００Ａ）の成膜工程、焼成工程及びリソグラフィー法等の製造工程における不具合を直ちに検知して、圧電素子３００の製造工程にフィードバックをかけることができ、圧電素子３００の製造工程の不具合による不良製品の発生を減少させることができる。すなわち、圧力発生室１２等を形成した後にシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２の変位量を測定すると、圧力発生室１２を形成した際の製造ばらつきが圧電特性に反映されてしまうため、測定した圧電特性に基づいて圧電素子３００の製造工程の不具合か、圧力発生室１２の製造工程の不具合か判別することが困難である。また、圧力発生室１２を形成する前に圧電素子３００の検査を行って、良否判定をすることで、その後の保護基板３０を接合する工程や、圧力発生室１２を形成する工程等が無駄になることがない。従って、圧電素子３００の製造工程の不具合を早期に発見して、高精度な圧電素子３００の検査を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態においては検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂに電圧を印加して圧電特性を測定することで、実際にインクの吐出に用いられる圧電素子３００に電圧を印加して検査することがなく、圧電素子３００の分極方向が一部固定される、いわゆる疲労現象が発生することがない。すなわち、実際にインクの吐出に用いる圧電素子３００で圧電特性の測定を行うと、測定のために電圧を印加した圧電素子３００が、電圧を印加していない圧電素子３００に比べて圧電特性が劣化し、より圧電特性にばらつきが生じる可能性があるので、これを抑制しているのである。
【００５５】
このように検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性（即ち、圧電素子３００の圧電特性）を検査し、さらにシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２とのシート抵抗比を検査した後は、リード電極９０を形成する。具体的には、図５（ｄ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘ってリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００５６】
なお、本実施形態では、リード電極９０を形成する前に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の検査及びシート抵抗測定用圧電素子５０１と検査用基準圧電素子５０２とのシート抵抗比の検査を行うようにしたため、検査用圧電素子３００Ａにはリード電極９０を形成していないが、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２にリード電極９０を形成してもよい。これにより、例えば、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２を接合領域以外、すなわち圧電素子保持部３２内に設けた場合には、流路形成基板用ウェハー１１０（流路形成基板１０）に保護基板用ウェハー１３０（保護基板３０）を接合した後で検査用圧電素子３００Ａの圧電特性の測定を行うことができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２にリード電極９０を設けた場合であっても、設けていない場合であっても、圧電素子３００にリード電極９０を形成した後で、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２の特性の測定を行うようにしてもよい。
【００５７】
なお、本実施形態では、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２は、圧力発生室１２が形成されない領域に設けるようにした。これにより、流路形成基板１０の剛性が低下して流路形成基板１０に亀裂等の破壊が発生することや、流路形成基板１０と保護基板３０とが熱により膨張・収縮した際の反りにより、基板に亀裂等の破壊が発生するのを抑制することができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ、シート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２に相対向する領域に圧力発生室１２を形成するようにしてもよい。ちなみに、圧力発生室１２を形成した後に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを測定する場合には、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを流路形成基板１０と保護基板３０とが接着されない領域、例えば、圧電素子保持部３２内や保護基板３０の外側などに設ける必要がある。
【００５８】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハー１３０を接着剤３５を介して接合する。
【００５９】
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００６０】
そして、図７に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５２を介して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、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２等を形成する。
【００６１】
その後は、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー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ー１１０の保護基板用ウェハー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、保護基板用ウェハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハー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、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩとする。
【００６２】
以下、実施例を用いて測定工程及び検査工程を説明する。複数の図５（ｃ）に示す状態の流路形成基板用ウェハー１１０（分割されると流路形成基板１０が３８枚形成される）のシート抵抗測定用圧電素子５０１及び検査用基準圧電素子５０２のシート抵抗Ｒ、Ｒｓを測定した。その後、測定結果からシート抵抗比Ｒ／Ｒｓを導出した。結果を図１０に示す。図１０は、実施例の結果を示すグラフであり、縦軸はシート抵抗比を、横軸は各流路形成基板用ウェハーを示す。例えば、図１０は、各流路形成基板用ウェハー１１０における各流路形成基板１０（１〜３８）のそれぞれのシート抵抗比を示している。図１０に示すように、各ウェハーのシート抵抗比Ｒ／Ｒｓは０．２０以内となっており、全てのウェハーで好ましいシート抵抗比となっていることが分かった。また、これらのうち二つの流路形成基板用ウェハー１１０の全ての流路形成基板１０を液体噴射ヘッドＩとして作製しライン幅の傾きを調べたところ、ライン幅は全て５％以内に収まった。従って、上述したように変動幅が所定の値以下であれば、ライン幅の傾きが６％以内に収まることが分かった。従って、得られたインクジェット式記録ヘッドＩは全て所望の均一化されたインク噴射特性を有することが分かった。
【００６３】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、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。本実施形態では、検査用基準圧電素子５０２として、圧電体層７０及び第２電極８０を備えたものを示したが、検査用基準圧電素子５０２としては、少なくとも第１電極６０を備えていればよい。また、圧電体層７０及び第２電極８０を備えずに第１電極６０を四探針法による測定を可能にするためのファンデルポール構造となるように構成してもよい。また、本実施形態では検査工程は、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００側に、保護基板用ウェハー１３０を接合する前に行ったが、圧電素子３００の形成後に行ってもよい。例えば、各検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにそれぞれリード電極９０を設ける構成とし、チップサイズの流路形成基板１０等に分割することにより本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとした後に検査工程を行ってもよい。
【００６４】
また、本実施形態においては検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成し検査工程を行ったが、並設された圧電素子３００のうち、並設方向両端の圧電素子３００を用いて検査工程を行ってもよい。
【００６５】
上述した実施形態では、流路形成基板１０として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、結晶面方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００６６】
なお、上述した実施形態では、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、液晶ディスプレー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ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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。
【００６７】
図１１に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００６８】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００６９】
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバー部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ 被覆膜、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３００ 圧電素子、 ３００Ａ、３００Ｂ 検査用圧電素子、 ５０１ シート抵抗測定用圧電素子、 ５０２ 検査用基準圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子とを備え、
前記圧電素子が、第１電極と、圧電体層と、第２電極とをこの順で備えてなり、
前記圧電素子の、圧電素子の並設方向の両外側には、少なくとも前記第１電極からなる検査用パターンと、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極をこの順で備えてなるシート抵抗測定用圧電素子とがそれぞれ設けられ、
前記圧電素子の並設方向の一端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、
前記圧電素子の並設方向の他端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と他の前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記シート抵抗測定用圧電素子の圧電体層に対する前記圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧電素子及び前記シート抵抗測定用圧電素子は、無機絶縁材料からなる被覆膜に覆われ、該被覆膜には、前記圧電素子及び前記シート抵抗測定用圧電素子の第２電極の上面の主要部を露出させる開口部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子と、該圧電素子を覆うと共に該圧電素子の上面を露出させる開口部が設けられた無機絶縁材料からなる被覆膜とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極を積層形成した後、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極をパターニングすることで、複数の圧電素子を形成すると共に、該圧電素子の並設方向の両外側に、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極で構成されるシート抵抗測定用圧電素子を形成し、かつ、少なくとも前記第１電極を含む検査用パターンをそれぞれ形成する形成工程と、
前記被覆膜に前記第２電極の上面を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、
前記圧電素子の第２電極のシート抵抗Ｒ及び前記シート抵抗測定用圧電素子の第２電極のシート抵抗Ｒｓを測定する測定工程と、
前記圧電素子の並設方向の一端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、前記圧電素子の並設方向の他端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と他の前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であるかどうかを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子とを備え、
前記圧電素子が、第１電極と、圧電体層と、第２電極とをこの順で備えてなり、
前記圧電素子の、圧電素子の並設方向の両外側には、少なくとも前記第１電極からなる検査用パターンと、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極をこの順で備えてなるシート抵抗測定用圧電素子とがそれぞれ設けられ、
前記圧電素子の並設方向の一端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、
前記圧電素子の並設方向の他端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と他の前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記シート抵抗測定用圧電素子の圧電体層に対する前記圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧電素子及び前記シート抵抗測定用圧電素子は、無機絶縁材料からなる被覆膜に覆われ、該被覆膜には、前記圧電素子及び前記シート抵抗測定用圧電素子の第２電極の上面の主要部を露出させる開口部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子と、該圧電素子を覆うと共に該圧電素子の上面を露出させる開口部が設けられた無機絶縁材料からなる被覆膜とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極を積層形成した後、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極をパターニングすることで、複数の圧電素子を形成すると共に、該圧電素子の並設方向の両外側に、前記第１電極、前記圧電体層及び前記第２電極で構成されるシート抵抗測定用圧電素子を形成し、かつ、少なくとも前記第１電極を含む検査用パターンをそれぞれ形成する形成工程と、
前記被覆膜に前記第２電極の上面を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、
前記圧電素子の第２電極のシート抵抗Ｒ及び前記シート抵抗測定用圧電素子の第２電極のシート抵抗Ｒｓを測定する測定工程と、
前記圧電素子の並設方向の一端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ１と前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ１とのシート抵抗比Ｒｓ１／Ｒ１と、前記圧電素子の並設方向の他端側の前記検査用パターンの前記第１電極のシート抵抗Ｒｓ２と他の前記シート抵抗測定用圧電素子の前記第１電極のシート抵抗Ｒ２とのシート抵抗比Ｒｓ２／Ｒ２との差が、０．２０以内であるかどうかを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−７３３５７（Ｐ２０１１−７３３５７Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２８６４９（Ｐ２００９−２２８６４９）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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