液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】歩留まりを向上して製造コストを削減する。
【解決手段】圧力発生室を含む溝部１１が流路形成基板１０に設けられ且つ各圧力発生室に対応して圧電素子７０が設けられた複数枚のチップを形成する工程と、各チップ上の圧電素子の電気的特性をそれぞれ検出する検査工程と、検査工程で検出された各圧電素子の電気的特性に基づいてチップを選択し、チップとノズルプレート２０Ａを含む他の構成部品との組み立てを行う組立工程とを具備し、組立工程では、検査工程で各圧電素子の電気的特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、選択した２枚のチップを流路形成基板の一方面側で接合して各流路形成基板の溝部同士を連通させて液体流路を形成し、圧力発生室を流路形成基板の端面側に開口させた後、ノズルプレートを流路形成基板の端面に接合して流路形成基板の端面でノズル開口と圧力発生室とを連通させるようにする。
【解決手段】圧力発生室を含む溝部１１が流路形成基板１０に設けられ且つ各圧力発生室に対応して圧電素子７０が設けられた複数枚のチップを形成する工程と、各チップ上の圧電素子の電気的特性をそれぞれ検出する検査工程と、検査工程で検出された各圧電素子の電気的特性に基づいてチップを選択し、チップとノズルプレート２０Ａを含む他の構成部品との組み立てを行う組立工程とを具備し、組立工程では、検査工程で各圧電素子の電気的特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、選択した２枚のチップを流路形成基板の一方面側で接合して各流路形成基板の溝部同士を連通させて液体流路を形成し、圧力発生室を流路形成基板の端面側に開口させた後、ノズルプレートを流路形成基板の端面に接合して流路形成基板の端面でノズル開口と圧力発生室とを連通させるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【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、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室等のインク流路が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に各圧力発生室に対応して設けられる圧電素子とを具備するものがある。そして、このようなインクジェット式記録ヘッドは、例えば、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ上に圧電素子を形成し、この流路形成基板用ウェハにエッチングにより圧力発生室等のインク流路を形成し、その後、この流路形成基板用ウェハを各チップサイズに分割することによって形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、流路形成基板用ウェハを複数のチップ（流路形成基板）に分割した後には、各圧電素子の電気的特性を検出して各圧電素子の良否を判定する検査工程が実施される。そして、この検査工程で「良」と判定された圧電素子を有するチップのみを用いてインクジェット式記録ヘッドを製造し、「不良」と判定された圧電素子を有するチップはこの段階で廃棄していた。
【０００４】
圧電素子の不良の原因としては、圧電素子の製造工程において異物が付着したり、あるいは異物が付着してパターン不良となったりすることが挙げられる。また、このような圧電素子の不良は、ランダムに発生するものであり、各チップに設けられている圧電素子のうち多くても数個程度しか発生しない。すなわち、「不良」である圧電素子が検出された場合でも、同一チップ上の他のほとんどの圧電素子は良好な電気的特性を有する。
【０００５】
しかしながら、複数の圧電素子のうちの一つにでも不良が検出されれば、他の圧電素子が良好な特性を有するものであっても、そのチップは廃棄処分しなければならない。そして、このことが歩留まりを大幅に低下させるという問題がある。なお、このような問題はインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法においても同様に存在する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０５０４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、歩留まりを向上して製造コストを削減することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液滴を噴射するノズル開口を有するノズルプレートと、少なくとも一方面側に開口して前記ノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路となる溝部を有すると共に他方面側に振動板を介して設けられる圧電素子が複数並設された流路形成基板を少なくとも含むチップとを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記圧力発生室を含む溝部が前記一方面側に開口して前記流路形成基板に設けられ且つ各圧力発生室に対応して前記圧電素子が設けられた複数枚の前記チップを形成する工程と、各チップ上の前記圧電素子の電気的特性をそれぞれ検出する検査工程と、該検査工程で検出された各圧電素子の電気的特性に基づいて前記チップを選択し、当該チップと前記ノズルプレートを含む他の構成部品との組み立てを行う組立工程とを具備し、
該組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の電気的特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、選択した２枚のチップを前記流路形成基板の一方面側で接合して各流路形成基板の前記溝部同士を連通させて前記液体流路を形成し、前記圧力発生室を当該流路形成基板の端面側に開口させた後、前記ノズルプレートを前記流路形成基板の端面に接合して当該流路形成基板の端面で前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１の態様では、検査工程において、圧電素子の電気的特性のばらつきが検出されたチップを有効利用することができるため、歩留まりが向上して製造コストを大幅に削減することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、前記組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の特性にばらつきが検出されなかったチップを選択した場合に、このチップの前記流路形成基板の一方面側に前記ノズルプレートを接合して当該流路形成基板の一方面側で前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通させることを特徴とする第１の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第２の態様では、圧電素子の電気的特性のばらつきが検出されたチップは２枚組み合わせて使用され、圧電素子の電気的特性のばらつきが検出されなかったチップは単独で使用され、全てのチップが有効利用される。
【００１０】
本発明の第３の態様は、前記圧電素子の並設方向の中央線に対して実質的に線対称となるように前記チップを形成することを特徴とする第１又は２の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第３の態様では、２枚のチップを組み合わせて使用する際、その組み合わせを考慮しなくても、常に同一構造の液体噴射ヘッドが製造される。したがって、製造工程の煩雑化を抑えることができる。
【００１１】
本発明の第４の態様は、前記チップを形成する工程では、前記溝部の一部を構成し前記圧力発生室の側端面に連通する延設部を前記流路形成基板に形成し、前記組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、前記流路形成基板の端面側の一部を除去して前記延設部を前記流路形成基板の端面に開口させることを特徴とする第１〜３の何れかの態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第４の態様では、延設部を予め設けておくことで、２枚のチップを組み合わせて液体噴射ヘッドを製造する場合に、この延設部を介して圧力発生室を流路形成基板の端面に比較的容易に開口させることができる。また、１枚のチップで液体噴射ヘッドを製造する場合でも、この延設部が吐出特性に大きな影響を与えることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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）
本実施形態では、液体噴射ヘッドの一例として、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）について説明する。本実施形態に係る記録ヘッドの製造方法では、圧電素子の特性に応じて２種類の構造の記録ヘッド（第１の記録ヘッド及び第２の記録ヘッド）が製造される。まずは、これら第１及び第２の記録ヘッドの構造について説明する。なお、図１は、第１の記録ヘッドの概略構成を示す斜視図であり、図２は、その要部平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。また、図３は、第２の記録ヘッドの概略構成を示す斜視図であり、図４は、その要部平面図及びそのＢ−Ｂ′断面図である。
【００１３】
第１の記録ヘッド１を構成する流路形成基板１０は、例えば、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、図１及び図２に示すように、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００１４】
また、この流路形成基板１０には、インクが供給されるインク流路となる溝部１１が形成されている。具体的には、流路形成基板１０には、隔壁によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部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の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。また、圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部には、圧力発生室１２と連通する延設部１５が設けられている。この延設部１５の幅は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、インク供給路１４と同様に圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されている。なお、この延設部１５は、後述する第２の記録ヘッドにおいて機能する部分である。すなわち、第１の記録ヘッド１において特に機能するものではないが、インク吐出特性に大きな影響を与えることもない。
【００１５】
そして、第１の記録ヘッド１では、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する面に、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、ステンレス鋼などで形成されている。なお、本実施形態では、圧力発生室１２に連通する延設部１５が設けられているため、ノズル開口２１がこの延設部１５に連通するようにしてよい。
【００１６】
一方、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、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなり厚さが例えば、約０．３〜０．４μｍの絶縁体膜５５が積層形成されている。また、絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．１〜０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜５μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。ここで、圧電素子３００とは、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、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を圧力発生室１２毎にパターニングすることで圧電素子３００が形成されている。例えば、本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、本実施形態では、弾性膜５０及び絶縁体膜５５と共に下電極膜６０が振動板として機能する。また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００１７】
圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域に圧電素子３００を保護するための圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が、例えば、接着剤３５によって接合されている。なお、圧電素子保持部３１は密封されていてもよいし、もちろん密封されていなくてもよい。また保護基板３０には、連通部１３に対向する領域にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、上述した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１００を構成している。また保護基板３０には、圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間の領域に、保護基板３０を厚さ方向に貫通する接続孔３３が設けられており、この接続孔３３内に下電極膜６０の一部及びリード電極９０の先端部が露出されている。そして、図示しないが、この接続孔３３内に延設されるボンディングワイヤ等からなる接続配線によって、圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣと各リード電極９０及び下電極膜６０とが接続されている。
【００１８】
このような保護基板３０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、セラミック材料等で形成されていることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００１９】
なお、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、厚さが６μｍの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によってリザーバ部３２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、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００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１００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。
【００２０】
一方、第２の記録ヘッド１Ａは、図３及び図４に示すように、実質的に第１の記録ヘッド１を２つ組み合わせることによって形成されたものである。すなわち、第２の記録ヘッド１Ａは、ノズルプレート２０を除く２つの第１の記録ヘッド１を、流路形成基板１０同士で接合し、且つその端面側にノズルプレート２０Ａを接合したものである。第２の記録ヘッド１Ａでは、延設部１５Ａが流路形成基板１０の端面に開口して設けられており、この延設部１５Ａに連通するノズル開口２１Ａを有するノズルプレート２０Ａが流路形成基板１０の端面に接着剤等によって接合されている。すなわち、第２の記録ヘッド１Ａでは、各ノズル開口２１Ａと各圧力発生室１２Ａとが、延設部１５Ａを介してそれぞれ連通している。
【００２１】
このような構成の第２の記録ヘッド１Ａでは、各流路形成基板１０の溝部１１同士がそれぞれ連通して各圧力発生室１２Ａ、連通部１３Ａ、インク供給路１４Ａ及び延設部１５Ａが形成されることになる。このため、第２の記録ヘッド１Ａにおいては、これら圧力発生室１２Ａ等のインク流路は、第１の記録ヘッド１Ａの約２倍の容積を有することになる。
【００２２】
そして、これら第１及び第２の記録ヘッド１，１Ａは何れも、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１，２１Ａに至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧力発生室１２，１２Ａに対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０、すなわち圧電素子３００をたわみ変形させて各圧力発生室１２内の圧力を高めることで各ノズル開口２１，２１Ａからインク滴を吐出する。
【００２３】
なお、第２の記録ヘッド１Ａでは、各圧力発生室１２Ａに対応してそれぞれ２つの圧電素子３００が設けられているが、これら２つの圧電素子３００の何れか一方を駆動することによってノズル開口２１Ａからインク滴を吐出させる。この点については、詳しく後述する。
【００２４】
以下、本発明に係る記録ヘッドの製造方法について、図５〜図８を参照して説明する。まずは、第１の記録ヘッドの製造方法について説明する。なお、図５〜図７は、第１の記録ヘッドの製造工程を示す図であり圧力発生室の長手方向の断面図である。また、図８は、第２の記録ヘッドの製造工程を示す図であり圧力発生室の長手方向の断面図である。
【００２５】
まずは、複数の流路形成基板１０が一体的に形成される流路形成基板用ウェハ１１０上に振動板を介して圧電素子３００を形成する。具体的には、図５（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５１を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。次に、図５（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。次に、図５（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次いで、図５（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、白金（Ｐｔ）又はイリジウム（Ｉｒ）等からなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成後、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。さらに、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極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）を介して圧電素子３００毎にパターニングする。
【００２６】
このように圧電素子３００を形成した後は、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０に複数の保護基板３０が一体的に形成された保護基板用ウェハ１３０を流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側の面に接着剤３５によって接合して接合体２００を形成する。次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、約７０μｍ厚になるように流路形成基板用ウェハ１１０をエッチング加工した。次いで、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる絶縁膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、この絶縁膜５２をマスクと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、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０に、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び延設部１５を構成する溝部１１を形成する。
【００２７】
次に、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０との接合体２００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した後、この接合体２００を複数のチップ２０１に分割する。
【００２８】
次に、このように形成されたチップ２０１毎に各圧電素子３００の電気的特性を検出する検査工程を実施する。この検査工程では、例えば、各圧電素子３００の導通検査を行うと共に、圧電体層７０の静電容量等を検出している。また検査工程では、各圧電素子３００の個別の電気的特性を検出すると共に、その結果から並設された各圧電素子３００の電気的特性のばらつきを検出する。
【００２９】
そして、各チップ２０１を、圧電素子３００の電気的特性のばらつきが検出されなかったものと、圧電素子３００の電気的特性にばらつきが検出されたものとに分類し、分類した各チップ２０１をそれぞれ別の組立工程で他の構成部品と組み立てて第１及び第２の記録ヘッド１，１Ａを製造する。なお、圧電素子３００の電気的特性にばらつきがあるとは、例えば、各圧電素子３００の静電容量等の測定値の差が所定の範囲を超えていることをいい、例えば、圧電素子３００の導通が確認されなかった場合も含まれる。
【００３０】
組立工程では、まず圧電素子３００の電気的特性にばらつきが検出されなかったチップ２０１を用いて上述した第１の記録ヘッド１を製造する。すなわち、チップ２０１の流路形成基板１０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３０上にコンプライアンス基板４０を接合して、上述した第１の記録ヘッド１を製造する（図２参照）。一方、圧電素子３００の特性にばらつきが検出されたチップ２０１を用いて上述した第２の記録ヘッド１Ａを製造する。具体的には、まず圧電素子３００の電気的特性にばらつきが検出された２つのチップ２０１を選択して、図８（ａ）に示すように、これら２つのチップ２０１の流路形成基板１０同士を接合する。このとき、各チップ２０１の溝部１１同士がそれぞれ連通して各圧力発生室１２Ａ、連通部１３Ａ、インク供給路１４Ａ及び延設部１５Ａが形成される。
【００３１】
次いで、図８（ｂ）に示すように、例えば、研削等により流路形成基板１０の延設部１５Ａ側の端部の一部を除去し、流路形成基板１０の端面に延設部１５Ａを開口させる。なお、本実施形態では、チップ２０１全体を研削して流路形成基板１０と共に保護基板３０の一部も除去しているが、勿論、流路形成基板１０のみを除去するようにしてもよい。例えば、保護基板３０は、予め流路形成基板１０よりも小さく形成しておき、流路形成基板１０のみを除去するようにしてもよい。その後、この流路形成基板１０の延設部１５Ａが開口する端面に、各延設部１５Ａに連通するノズル開口２１Ａが穿設されたノズルプレート２０Ａを接合すると共に、各保護基板３０上にコンプライアンス基板４０を接合して、上述した第２の記録ヘッド１Ａを製造する（図４参照）。
【００３２】
ここで、このように製造した第２の記録ヘッド１Ａでは、上述したように各圧電素子３００の電気的特性にばらつきが生じている。すなわち、複数の圧電素子３００のうちインク滴の吐出に使用できない圧電素子３００が含まれている。しかしながら、第２の記録ヘッド１Ａでは、各圧力発生室１２に対応して設けられた２つの圧電素子３００の一方を駆動させることによってインク滴を吐出させているため、一方の圧電素子３００が使用できなくても、他方の圧電素子３００を駆動させることでインク滴を良好に吐出することができる。
【００３３】
インク滴の吐出に用いることができない圧電素子３００は、ランダムに発生しその数は各チップで多くても数個程度であるため、同一の圧力発生室１２に対応する２つの圧電素子３００の両方を使用できないことは殆どない。したがって、圧電素子３００の電気的特性にばらつきが生じているチップを用いて製造した第２の記録ヘッド１Ａであっても、各ノズル開口２１Ａから良好にインク滴を吐出させることができる。
【００３４】
なお、上述したように第２の記録ヘッド１Ａの各圧力発生室１２Ａは、第１の記録ヘッド１の圧力発生室１２の約２倍の大きさを有するが、一方の圧電素子３００のみを駆動することによっても良好にインク滴を吐出することができる。勿論、第２の記録ヘッド１Ａを製造する場合には、各圧電素子３００の変位特性に応じて、例えば、流路形成基板１０の厚さを第１の記録ヘッド１よりも薄くする等して、圧力発生室１２の体積を適宜調整するようにしてもよい。
【００３５】
また、本発明では、２つのチップ２０１を接合して第２の記録ヘッド１Ａを製造するようにしているため、図９に示すように、各チップ２０１は、圧電素子３００の並設方向の中央線（図中Ｃ−Ｃ′線）に対して略線対称となるように形成しておくことが好ましい。具体的には、溝部１１の形状、圧電素子３００を構成する各層のパターン形状等が、上記中央線に対して略線対称となっていることが好ましい。これにより、２つのチップ２０１を選択する際に、チップの組み合わせを考慮しなくても、常に同一構造の第２の記録ヘッド１Ａを製造することができる。
【００３６】
そして、以上の説明したように本発明に係る記録ヘッドの製造方法では、従来は廃棄処分としていた圧電素子の電気的特性にばらつきのあるチップを有効に利用することができるため、歩留まりが向上し製造コストを大幅に削減することができるという効果を奏する。
【００３７】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、流路形成基板上に接合される保護基板を有する構造を例示したが、勿論、保護基板は設けられていなくてもよいことはいうまでもない。また、例えば、上述した実施形態では、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッド等にも本発明を採用することができる。
【００３８】
さらに、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、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１の記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。
【図３】第２の記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図４】第２の記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。
【図５】実施形態１に係る各記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係る各記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】実施形態１に係る各記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る各記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図９】各記録ヘッドを構成するチップの概略平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 第１の記録ヘッド、 １Ａ 第２の記録ヘッド、 １０ 流路形成基板、 １１ 溝部、 １２，１２Ａ 圧力発生室、 １３，１３Ａ 連通部、 １４，１４Ａ インク供給路、 ２０，２０Ａ ノズルプレート、 ２１，２１Ａ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ 圧電素子保持部、 ３２ リザーバ部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 １１０ 流路形成基板用ウェハ、 １３０ 保護基板用ウェハ、 ２００ 接合体、 ２０１ チップ、 ３００ 圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【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、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室等のインク流路が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に各圧力発生室に対応して設けられる圧電素子とを具備するものがある。そして、このようなインクジェット式記録ヘッドは、例えば、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ上に圧電素子を形成し、この流路形成基板用ウェハにエッチングにより圧力発生室等のインク流路を形成し、その後、この流路形成基板用ウェハを各チップサイズに分割することによって形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、流路形成基板用ウェハを複数のチップ（流路形成基板）に分割した後には、各圧電素子の電気的特性を検出して各圧電素子の良否を判定する検査工程が実施される。そして、この検査工程で「良」と判定された圧電素子を有するチップのみを用いてインクジェット式記録ヘッドを製造し、「不良」と判定された圧電素子を有するチップはこの段階で廃棄していた。
【０００４】
圧電素子の不良の原因としては、圧電素子の製造工程において異物が付着したり、あるいは異物が付着してパターン不良となったりすることが挙げられる。また、このような圧電素子の不良は、ランダムに発生するものであり、各チップに設けられている圧電素子のうち多くても数個程度しか発生しない。すなわち、「不良」である圧電素子が検出された場合でも、同一チップ上の他のほとんどの圧電素子は良好な電気的特性を有する。
【０００５】
しかしながら、複数の圧電素子のうちの一つにでも不良が検出されれば、他の圧電素子が良好な特性を有するものであっても、そのチップは廃棄処分しなければならない。そして、このことが歩留まりを大幅に低下させるという問題がある。なお、このような問題はインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法だけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法においても同様に存在する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０５０４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、歩留まりを向上して製造コストを削減することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液滴を噴射するノズル開口を有するノズルプレートと、少なくとも一方面側に開口して前記ノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路となる溝部を有すると共に他方面側に振動板を介して設けられる圧電素子が複数並設された流路形成基板を少なくとも含むチップとを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記圧力発生室を含む溝部が前記一方面側に開口して前記流路形成基板に設けられ且つ各圧力発生室に対応して前記圧電素子が設けられた複数枚の前記チップを形成する工程と、各チップ上の前記圧電素子の電気的特性をそれぞれ検出する検査工程と、該検査工程で検出された各圧電素子の電気的特性に基づいて前記チップを選択し、当該チップと前記ノズルプレートを含む他の構成部品との組み立てを行う組立工程とを具備し、
該組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の電気的特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、選択した２枚のチップを前記流路形成基板の一方面側で接合して各流路形成基板の前記溝部同士を連通させて前記液体流路を形成し、前記圧力発生室を当該流路形成基板の端面側に開口させた後、前記ノズルプレートを前記流路形成基板の端面に接合して当該流路形成基板の端面で前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第１の態様では、検査工程において、圧電素子の電気的特性のばらつきが検出されたチップを有効利用することができるため、歩留まりが向上して製造コストを大幅に削減することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、前記組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の特性にばらつきが検出されなかったチップを選択した場合に、このチップの前記流路形成基板の一方面側に前記ノズルプレートを接合して当該流路形成基板の一方面側で前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通させることを特徴とする第１の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第２の態様では、圧電素子の電気的特性のばらつきが検出されたチップは２枚組み合わせて使用され、圧電素子の電気的特性のばらつきが検出されなかったチップは単独で使用され、全てのチップが有効利用される。
【００１０】
本発明の第３の態様は、前記圧電素子の並設方向の中央線に対して実質的に線対称となるように前記チップを形成することを特徴とする第１又は２の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第３の態様では、２枚のチップを組み合わせて使用する際、その組み合わせを考慮しなくても、常に同一構造の液体噴射ヘッドが製造される。したがって、製造工程の煩雑化を抑えることができる。
【００１１】
本発明の第４の態様は、前記チップを形成する工程では、前記溝部の一部を構成し前記圧力発生室の側端面に連通する延設部を前記流路形成基板に形成し、前記組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、前記流路形成基板の端面側の一部を除去して前記延設部を前記流路形成基板の端面に開口させることを特徴とする第１〜３の何れかの態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第４の態様では、延設部を予め設けておくことで、２枚のチップを組み合わせて液体噴射ヘッドを製造する場合に、この延設部を介して圧力発生室を流路形成基板の端面に比較的容易に開口させることができる。また、１枚のチップで液体噴射ヘッドを製造する場合でも、この延設部が吐出特性に大きな影響を与えることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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）
本実施形態では、液体噴射ヘッドの一例として、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）について説明する。本実施形態に係る記録ヘッドの製造方法では、圧電素子の特性に応じて２種類の構造の記録ヘッド（第１の記録ヘッド及び第２の記録ヘッド）が製造される。まずは、これら第１及び第２の記録ヘッドの構造について説明する。なお、図１は、第１の記録ヘッドの概略構成を示す斜視図であり、図２は、その要部平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。また、図３は、第２の記録ヘッドの概略構成を示す斜視図であり、図４は、その要部平面図及びそのＢ−Ｂ′断面図である。
【００１３】
第１の記録ヘッド１を構成する流路形成基板１０は、例えば、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、図１及び図２に示すように、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００１４】
また、この流路形成基板１０には、インクが供給されるインク流路となる溝部１１が形成されている。具体的には、流路形成基板１０には、隔壁によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバ部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の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。また、圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部には、圧力発生室１２と連通する延設部１５が設けられている。この延設部１５の幅は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、インク供給路１４と同様に圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されている。なお、この延設部１５は、後述する第２の記録ヘッドにおいて機能する部分である。すなわち、第１の記録ヘッド１において特に機能するものではないが、インク吐出特性に大きな影響を与えることもない。
【００１５】
そして、第１の記録ヘッド１では、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する面に、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、ステンレス鋼などで形成されている。なお、本実施形態では、圧力発生室１２に連通する延設部１５が設けられているため、ノズル開口２１がこの延設部１５に連通するようにしてよい。
【００１６】
一方、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、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなり厚さが例えば、約０．３〜０．４μｍの絶縁体膜５５が積層形成されている。また、絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．１〜０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜５μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。ここで、圧電素子３００とは、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、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を圧力発生室１２毎にパターニングすることで圧電素子３００が形成されている。例えば、本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、本実施形態では、弾性膜５０及び絶縁体膜５５と共に下電極膜６０が振動板として機能する。また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００１７】
圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域に圧電素子３００を保護するための圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が、例えば、接着剤３５によって接合されている。なお、圧電素子保持部３１は密封されていてもよいし、もちろん密封されていなくてもよい。また保護基板３０には、連通部１３に対向する領域にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、上述した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１００を構成している。また保護基板３０には、圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間の領域に、保護基板３０を厚さ方向に貫通する接続孔３３が設けられており、この接続孔３３内に下電極膜６０の一部及びリード電極９０の先端部が露出されている。そして、図示しないが、この接続孔３３内に延設されるボンディングワイヤ等からなる接続配線によって、圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣと各リード電極９０及び下電極膜６０とが接続されている。
【００１８】
このような保護基板３０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、セラミック材料等で形成されていることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００１９】
なお、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、厚さが６μｍの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によってリザーバ部３２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、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００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１００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。
【００２０】
一方、第２の記録ヘッド１Ａは、図３及び図４に示すように、実質的に第１の記録ヘッド１を２つ組み合わせることによって形成されたものである。すなわち、第２の記録ヘッド１Ａは、ノズルプレート２０を除く２つの第１の記録ヘッド１を、流路形成基板１０同士で接合し、且つその端面側にノズルプレート２０Ａを接合したものである。第２の記録ヘッド１Ａでは、延設部１５Ａが流路形成基板１０の端面に開口して設けられており、この延設部１５Ａに連通するノズル開口２１Ａを有するノズルプレート２０Ａが流路形成基板１０の端面に接着剤等によって接合されている。すなわち、第２の記録ヘッド１Ａでは、各ノズル開口２１Ａと各圧力発生室１２Ａとが、延設部１５Ａを介してそれぞれ連通している。
【００２１】
このような構成の第２の記録ヘッド１Ａでは、各流路形成基板１０の溝部１１同士がそれぞれ連通して各圧力発生室１２Ａ、連通部１３Ａ、インク供給路１４Ａ及び延設部１５Ａが形成されることになる。このため、第２の記録ヘッド１Ａにおいては、これら圧力発生室１２Ａ等のインク流路は、第１の記録ヘッド１Ａの約２倍の容積を有することになる。
【００２２】
そして、これら第１及び第２の記録ヘッド１，１Ａは何れも、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１，２１Ａに至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧力発生室１２，１２Ａに対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０、すなわち圧電素子３００をたわみ変形させて各圧力発生室１２内の圧力を高めることで各ノズル開口２１，２１Ａからインク滴を吐出する。
【００２３】
なお、第２の記録ヘッド１Ａでは、各圧力発生室１２Ａに対応してそれぞれ２つの圧電素子３００が設けられているが、これら２つの圧電素子３００の何れか一方を駆動することによってノズル開口２１Ａからインク滴を吐出させる。この点については、詳しく後述する。
【００２４】
以下、本発明に係る記録ヘッドの製造方法について、図５〜図８を参照して説明する。まずは、第１の記録ヘッドの製造方法について説明する。なお、図５〜図７は、第１の記録ヘッドの製造工程を示す図であり圧力発生室の長手方向の断面図である。また、図８は、第２の記録ヘッドの製造工程を示す図であり圧力発生室の長手方向の断面図である。
【００２５】
まずは、複数の流路形成基板１０が一体的に形成される流路形成基板用ウェハ１１０上に振動板を介して圧電素子３００を形成する。具体的には、図５（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５１を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。次に、図５（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。次に、図５（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。次いで、図５（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層７０と、例えば、白金（Ｐｔ）又はイリジウム（Ｉｒ）等からなる上電極膜８０とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成後、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。さらに、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極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）を介して圧電素子３００毎にパターニングする。
【００２６】
このように圧電素子３００を形成した後は、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０に複数の保護基板３０が一体的に形成された保護基板用ウェハ１３０を流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側の面に接着剤３５によって接合して接合体２００を形成する。次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、約７０μｍ厚になるように流路形成基板用ウェハ１１０をエッチング加工した。次いで、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる絶縁膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、この絶縁膜５２をマスクと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、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０に、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び延設部１５を構成する溝部１１を形成する。
【００２７】
次に、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０と保護基板用ウェハ１３０との接合体２００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した後、この接合体２００を複数のチップ２０１に分割する。
【００２８】
次に、このように形成されたチップ２０１毎に各圧電素子３００の電気的特性を検出する検査工程を実施する。この検査工程では、例えば、各圧電素子３００の導通検査を行うと共に、圧電体層７０の静電容量等を検出している。また検査工程では、各圧電素子３００の個別の電気的特性を検出すると共に、その結果から並設された各圧電素子３００の電気的特性のばらつきを検出する。
【００２９】
そして、各チップ２０１を、圧電素子３００の電気的特性のばらつきが検出されなかったものと、圧電素子３００の電気的特性にばらつきが検出されたものとに分類し、分類した各チップ２０１をそれぞれ別の組立工程で他の構成部品と組み立てて第１及び第２の記録ヘッド１，１Ａを製造する。なお、圧電素子３００の電気的特性にばらつきがあるとは、例えば、各圧電素子３００の静電容量等の測定値の差が所定の範囲を超えていることをいい、例えば、圧電素子３００の導通が確認されなかった場合も含まれる。
【００３０】
組立工程では、まず圧電素子３００の電気的特性にばらつきが検出されなかったチップ２０１を用いて上述した第１の記録ヘッド１を製造する。すなわち、チップ２０１の流路形成基板１０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３０上にコンプライアンス基板４０を接合して、上述した第１の記録ヘッド１を製造する（図２参照）。一方、圧電素子３００の特性にばらつきが検出されたチップ２０１を用いて上述した第２の記録ヘッド１Ａを製造する。具体的には、まず圧電素子３００の電気的特性にばらつきが検出された２つのチップ２０１を選択して、図８（ａ）に示すように、これら２つのチップ２０１の流路形成基板１０同士を接合する。このとき、各チップ２０１の溝部１１同士がそれぞれ連通して各圧力発生室１２Ａ、連通部１３Ａ、インク供給路１４Ａ及び延設部１５Ａが形成される。
【００３１】
次いで、図８（ｂ）に示すように、例えば、研削等により流路形成基板１０の延設部１５Ａ側の端部の一部を除去し、流路形成基板１０の端面に延設部１５Ａを開口させる。なお、本実施形態では、チップ２０１全体を研削して流路形成基板１０と共に保護基板３０の一部も除去しているが、勿論、流路形成基板１０のみを除去するようにしてもよい。例えば、保護基板３０は、予め流路形成基板１０よりも小さく形成しておき、流路形成基板１０のみを除去するようにしてもよい。その後、この流路形成基板１０の延設部１５Ａが開口する端面に、各延設部１５Ａに連通するノズル開口２１Ａが穿設されたノズルプレート２０Ａを接合すると共に、各保護基板３０上にコンプライアンス基板４０を接合して、上述した第２の記録ヘッド１Ａを製造する（図４参照）。
【００３２】
ここで、このように製造した第２の記録ヘッド１Ａでは、上述したように各圧電素子３００の電気的特性にばらつきが生じている。すなわち、複数の圧電素子３００のうちインク滴の吐出に使用できない圧電素子３００が含まれている。しかしながら、第２の記録ヘッド１Ａでは、各圧力発生室１２に対応して設けられた２つの圧電素子３００の一方を駆動させることによってインク滴を吐出させているため、一方の圧電素子３００が使用できなくても、他方の圧電素子３００を駆動させることでインク滴を良好に吐出することができる。
【００３３】
インク滴の吐出に用いることができない圧電素子３００は、ランダムに発生しその数は各チップで多くても数個程度であるため、同一の圧力発生室１２に対応する２つの圧電素子３００の両方を使用できないことは殆どない。したがって、圧電素子３００の電気的特性にばらつきが生じているチップを用いて製造した第２の記録ヘッド１Ａであっても、各ノズル開口２１Ａから良好にインク滴を吐出させることができる。
【００３４】
なお、上述したように第２の記録ヘッド１Ａの各圧力発生室１２Ａは、第１の記録ヘッド１の圧力発生室１２の約２倍の大きさを有するが、一方の圧電素子３００のみを駆動することによっても良好にインク滴を吐出することができる。勿論、第２の記録ヘッド１Ａを製造する場合には、各圧電素子３００の変位特性に応じて、例えば、流路形成基板１０の厚さを第１の記録ヘッド１よりも薄くする等して、圧力発生室１２の体積を適宜調整するようにしてもよい。
【００３５】
また、本発明では、２つのチップ２０１を接合して第２の記録ヘッド１Ａを製造するようにしているため、図９に示すように、各チップ２０１は、圧電素子３００の並設方向の中央線（図中Ｃ−Ｃ′線）に対して略線対称となるように形成しておくことが好ましい。具体的には、溝部１１の形状、圧電素子３００を構成する各層のパターン形状等が、上記中央線に対して略線対称となっていることが好ましい。これにより、２つのチップ２０１を選択する際に、チップの組み合わせを考慮しなくても、常に同一構造の第２の記録ヘッド１Ａを製造することができる。
【００３６】
そして、以上の説明したように本発明に係る記録ヘッドの製造方法では、従来は廃棄処分としていた圧電素子の電気的特性にばらつきのあるチップを有効に利用することができるため、歩留まりが向上し製造コストを大幅に削減することができるという効果を奏する。
【００３７】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、流路形成基板上に接合される保護基板を有する構造を例示したが、勿論、保護基板は設けられていなくてもよいことはいうまでもない。また、例えば、上述した実施形態では、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッド等にも本発明を採用することができる。
【００３８】
さらに、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、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１の記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。
【図３】第２の記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図４】第２の記録ヘッドの要部平面図及び断面図である。
【図５】実施形態１に係る各記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係る各記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】実施形態１に係る各記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る各記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図９】各記録ヘッドを構成するチップの概略平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 第１の記録ヘッド、 １Ａ 第２の記録ヘッド、 １０ 流路形成基板、 １１ 溝部、 １２，１２Ａ 圧力発生室、 １３，１３Ａ 連通部、 １４，１４Ａ インク供給路、 ２０，２０Ａ ノズルプレート、 ２１，２１Ａ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ 圧電素子保持部、 ３２ リザーバ部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 １１０ 流路形成基板用ウェハ、 １３０ 保護基板用ウェハ、 ２００ 接合体、 ２０１ チップ、 ３００ 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を有するノズルプレートと、少なくとも一方面側に開口して前記ノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路となる溝部を有すると共に他方面側に振動板を介して設けられる圧電素子が複数並設された流路形成基板を少なくとも含むチップとを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記圧力発生室を含む溝部が前記一方面側に開口して前記流路形成基板に設けられ且つ各圧力発生室に対応して前記圧電素子が設けられた複数枚の前記チップを形成する工程と、各チップ上の前記圧電素子の電気的特性をそれぞれ検出する検査工程と、該検査工程で検出された各圧電素子の電気的特性に基づいて前記チップを選択し、当該チップと前記ノズルプレートを含む他の構成部品との組み立てを行う組立工程とを具備し、
該組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の電気的特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、選択した２枚のチップを前記流路形成基板の一方面側で接合して各流路形成基板の前記溝部同士を連通させて前記液体流路を形成し、前記圧力発生室を当該流路形成基板の端面側に開口させた後、前記ノズルプレートを前記流路形成基板の端面に接合して当該流路形成基板の端面で前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の特性にばらつきが検出されなかったチップを選択した場合に、このチップの前記流路形成基板の一方面側に前記ノズルプレートを接合して当該流路形成基板の一方面側で前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通させることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記圧電素子の並設方向の中央線に対して実質的に線対称となるように前記チップを形成す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の製造方法。
【請求項４】
前記チップを形成する工程では、前記溝部の一部を構成し前記圧力発生室の側端面に連通する延設部を前記流路形成基板に形成し、前記組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、前記流路形成基板の端面側の一部を除去して前記延設部を前記流路形成基板の端面に開口させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の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を有するノズルプレートと、少なくとも一方面側に開口して前記ノズル開口に連通する圧力発生室を含む液体流路となる溝部を有すると共に他方面側に振動板を介して設けられる圧電素子が複数並設された流路形成基板を少なくとも含むチップとを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記圧力発生室を含む溝部が前記一方面側に開口して前記流路形成基板に設けられ且つ各圧力発生室に対応して前記圧電素子が設けられた複数枚の前記チップを形成する工程と、各チップ上の前記圧電素子の電気的特性をそれぞれ検出する検査工程と、該検査工程で検出された各圧電素子の電気的特性に基づいて前記チップを選択し、当該チップと前記ノズルプレートを含む他の構成部品との組み立てを行う組立工程とを具備し、
該組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の電気的特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、選択した２枚のチップを前記流路形成基板の一方面側で接合して各流路形成基板の前記溝部同士を連通させて前記液体流路を形成し、前記圧力発生室を当該流路形成基板の端面側に開口させた後、前記ノズルプレートを前記流路形成基板の端面に接合して当該流路形成基板の端面で前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通させることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の特性にばらつきが検出されなかったチップを選択した場合に、このチップの前記流路形成基板の一方面側に前記ノズルプレートを接合して当該流路形成基板の一方面側で前記ノズル開口と前記圧力発生室とを連通させることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記圧電素子の並設方向の中央線に対して実質的に線対称となるように前記チップを形成す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の製造方法。
【請求項４】
前記チップを形成する工程では、前記溝部の一部を構成し前記圧力発生室の側端面に連通する延設部を前記流路形成基板に形成し、前記組立工程では、前記検査工程で各圧電素子の特性にばらつきが検出されたチップを選択した場合に、前記流路形成基板の端面側の一部を除去して前記延設部を前記流路形成基板の端面に開口させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−３２０２６３（Ｐ２００７−３２０２６３Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５５２１９（Ｐ２００６−１５５２１９）
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【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１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【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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