JP2005228983A - アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 振動板を構成する各膜の剥がれ等を防止して信頼性を向上することができるアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置を提供する。
【解決手段】 振動板は、流路形成基板１０の一方面側に形成される第１の酸化膜（弾性膜５０）と、第１の酸化膜５０上にスパッタ法により形成される第２の酸化膜（絶縁体膜５５）とを有し、第１の酸化膜５０と第２の酸化膜５５との界面の一部のみに、第１の酸化膜５０に含まれる酸素以外の構成元素である第１の元素と第２の酸化膜５５に含まれる酸素以外の構成元素である第２の元素とを有すると共に、第１の元素５０の占める割合が第１の酸化膜５０よりも低く且つ第２の元素の占める割合が第２の酸化膜５５よりも低い層である変質層が形成され、この変質層の第１の酸化膜５０と第２の酸化膜５５との界面全体に対して占める割合が１０％以下となっている。
【選択図】 図２
【解決手段】 振動板は、流路形成基板１０の一方面側に形成される第１の酸化膜（弾性膜５０）と、第１の酸化膜５０上にスパッタ法により形成される第２の酸化膜（絶縁体膜５５）とを有し、第１の酸化膜５０と第２の酸化膜５５との界面の一部のみに、第１の酸化膜５０に含まれる酸素以外の構成元素である第１の元素と第２の酸化膜５５に含まれる酸素以外の構成元素である第２の元素とを有すると共に、第１の元素５０の占める割合が第１の酸化膜５０よりも低く且つ第２の元素の占める割合が第２の酸化膜５５よりも低い層である変質層が形成され、この変質層の第１の酸化膜５０と第２の酸化膜５５との界面全体に対して占める割合が１０％以下となっている。
【選択図】 図２
Description
本発明は、圧力発生室が形成された基板の一面側に振動板を設け、この振動板を介して設けられる圧電素子を備えたアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置に関する。
電圧を印加することにより変位する圧電素子を具備するアクチュエータ装置は、例えば、液滴を噴射する液体噴射ヘッド等に搭載される。このような液体噴射ヘッドとしては、例えば、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インクジェット式記録ヘッドが知られている。そして、インクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータ装置を搭載したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータ装置を搭載したものの２種類が実用化されている。
ここで、後者のインクジェット式記録ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた圧電素子とを具備するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このインクジェット式記録ヘッドの振動板は、流路形成基板の一方面を熱酸化することで形成された酸化シリコン膜と、この酸化シリコン膜上に形成された酸化ジルコニウム膜とから構成されている。
このようなインクジェット式記録ヘッドにおいては、振動板を構成する酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との密着力が十分でなく、両者が剥がれてしまう等の問題がある。なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置においても同様に存在する。
本発明は、このような事情に鑑み、振動板を構成する各膜の剥がれ等を防止して信頼性を向上することができるアクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、圧力発生室が形成される基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備するアクチュエータ装置であって、前記振動板は、前記流路形成基板の一方面側に形成される第１の酸化膜と、該第１の酸化膜上にスパッタ法により形成される第２の酸化膜とを有し、前記第１の酸化膜と前記第２の酸化膜との界面の一部のみに、前記第１の酸化膜に含まれる酸素以外の構成元素である第１の元素と前記第２の酸化膜に含まれる酸素以外の構成元素である第２の元素とを有すると共に、前記第１の元素の占める割合が前記第１の酸化膜よりも低く且つ前記第２の元素の占める割合が前記第２の酸化膜よりも低い層である変質層が形成され、該変質層の前記第１の酸化膜と前記第２の酸化膜との界面全体に対して占める割合が１０％以下となっていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第１の態様では、第１の酸化膜と第２の酸化膜との界面に形成される変質層の占める割合が１０％以下となっているため、第１の酸化膜と第２の酸化膜との密着力を高めることができる。これにより、第１の酸化膜と第２の酸化膜とが剥がれてしまうのを防止することができ、信頼性を向上することができる。
かかる第１の態様では、第１の酸化膜と第２の酸化膜との界面に形成される変質層の占める割合が１０％以下となっているため、第１の酸化膜と第２の酸化膜との密着力を高めることができる。これにより、第１の酸化膜と第２の酸化膜とが剥がれてしまうのを防止することができ、信頼性を向上することができる。
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記変質層の最大厚さは、１５ｎｍ以下となっていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第２の態様では、変質層の最大厚さが１５ｎｍ以下となっているため、この変質層の影響を受けて第２の酸化膜の表面に形成される凸部の高さを低くすることができる。これにより、凸部が、第２の酸化膜上に形成される圧電素子の各層に与える影響を小さくすることができる。
かかる第２の態様では、変質層の最大厚さが１５ｎｍ以下となっているため、この変質層の影響を受けて第２の酸化膜の表面に形成される凸部の高さを低くすることができる。これにより、凸部が、第２の酸化膜上に形成される圧電素子の各層に与える影響を小さくすることができる。
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記第１の酸化膜が酸化シリコン膜であると共に前記第２の酸化膜が酸化ジルコニウム膜であり、且つ前記変質層は、前記第１の元素であるＳｉの占める割合と前記第２の元素であるＺｒの占める割合との比Ｓｉ／Ｚｒが１．５／１．０〜２．０／１．０の範囲内となっていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第３の態様では、Ｓｉの占める割合とＺｒの占める割合との比Ｓｉ／Ｚｒが所定の範囲内である変質層の占める割合が１０％以下となっているため、酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との密着力を高めることができ、両者が剥がれてしまうのを防止することができる。
かかる第３の態様では、Ｓｉの占める割合とＺｒの占める割合との比Ｓｉ／Ｚｒが所定の範囲内である変質層の占める割合が１０％以下となっているため、酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との密着力を高めることができ、両者が剥がれてしまうのを防止することができる。
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様のアクチュエータ装置の前記基板の他方面側に、前記圧力発生室に連通するノズル開口を有するノズルプレートが接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第４の態様では、高い信頼性を有する液体噴射ヘッドを比較的容易に且つ確実に実現することができる。
かかる第４の態様では、高い信頼性を有する液体噴射ヘッドを比較的容易に且つ確実に実現することができる。
本発明の第５の態様は、第４の態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第５の態様では、高い信頼性を有する液体噴射装置を比較的容易に且つ確実に実現することができる。
かかる第５の態様では、高い信頼性を有する液体噴射装置を比較的容易に且つ確実に実現することができる。
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって酸化シリコン膜である厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、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、各圧力発生室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３０のリザーバ部３２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１００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。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及び断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって酸化シリコン膜である厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、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、各圧力発生室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３０のリザーバ部３２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１００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、流路形成基板１０の開口面側には、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられたマスク膜５１を介して、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を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。
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、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、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜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、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、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。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。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。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板としての役割を果たす。
以下、このような振動板の少なくとも一部を構成する弾性膜５０及び絶縁体膜５５について詳しく説明する。本実施形態では、第１の酸化膜である弾性膜５０上に、例えば、ＲＦスパッタ法やＤＣスパッタ法等のスパッタ法により第２の酸化膜である絶縁体膜５５が形成されており、弾性膜５０と絶縁体膜５５との界面の一部には変質層（図示なし）が形成されている。そして、変質層の弾性膜５０と絶縁体膜５５との界面全体に対して占める割合（存在比率）は、１０％以下、好ましくは５％以下となっている。
ここで、「変質層」とは、弾性膜（第１の酸化膜）５０に含まれる酸素以外の構成元素である第１の元素と、絶縁体膜（第２の酸化膜）５５に含まれる酸素以外の構成元素である第２の元素とを有し、第１の元素の占める割合が弾性膜５０よりも低く且つ第２の元素の占める割合が絶縁体膜５５よりも低い複合酸化物からなる層のことである。なお、ここでいう「元素の占める割合」とは、酸化物を構成する元素の組成比のことである。
例えば、弾性膜５０を酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜とし、このような弾性膜５０上に形成される絶縁体膜５５を酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜とする場合には、弾性膜５０と絶縁体膜５５との界面の一部に、第１の元素となるＳｉと、第２の元素となるＺｒとを有し、Ｓｉの占める割合が弾性膜５０よりも低く、Ｚｒの占める割合が絶縁体膜５５よりも低い変質層が形成されることになる。この場合、変質層のＳｉの占める割合とＺｒの占める割合との比Ｓｉ／Ｚｒは、１．５／１．０〜２．０／１．０の範囲内となっている。
そして、本発明は、このような変質層が弾性膜５０と絶縁体膜５５との密着性に悪影響を及ぼすことが分かり、弾性膜５０と絶縁体膜５５との密着力を高めるためには、変質層の占める割合が低い方がよいという知見に基づきなされたものである。具体的には、変質層の占める割合は、第２の酸化膜である弾性膜５０を形成する際のスパッタ条件、弾性膜５０及び絶縁体膜５５の膜質、材料等に依存して変化するので、これらの条件を適宜決定して変質層の占める割合を１０％以下としている。これにより、弾性膜５０と絶縁体膜５５との十分な密着力を得ることができる。
（試験例）
ここで、変質層の酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との界面全体に対して占める割合が１０％以下のもの（サンプルＡ）と、１０％より大きいもの（サンプルＢ）とで、酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との密着力を比較する試験を行った。
ここで、変質層の酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との界面全体に対して占める割合が１０％以下のもの（サンプルＡ）と、１０％より大きいもの（サンプルＢ）とで、酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との密着力を比較する試験を行った。
具体的には、シリコン単結晶基板の一方面を熱酸化して酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜を形成した後に、この酸化シリコン膜上にスパッタ法により酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜を形成したサンプルＡ及びＢを用意し、これらサンプルＡ及びＢについて、変質層の酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との界面全体に対して占める割合を求めたところ、サンプルＡが約５％であり、サンプルＢが約５０％であった。なお、ここでは、変質層の酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との界面全体に対して占める割合として、図３に示すサンプルＡ及びＢのＳＥＭ写真から酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との界面の長さに対する変質層の長さの割合を求めた。
そして、これらサンプルＡ及びＢについて、酸化ジルコニウム膜に対するスクラッチ試験を行って密着力を比較する試験を行ったところ、サンプルＡは約１５０ｍＮ以上の密着力が得られたのに対し、サンプルＢは約７０ｍＮの密着力しか得られなかった。このことから、変質層の占める割合が１０％以下のサンプルＡは、変質層の占める割合が１０％より大きいサンプルＢと比べて、酸化シリコン膜と酸化ジルコニウム膜との十分な密着力が得られていることが分かった。
また、上記のサンプルＡ及びＢの変質層（図３の点線部分）、酸化シリコン膜、及び酸化ジルコニウム膜の各部分について元素分析を行い、Ｓｉ及びＺｒの占める割合を求めた。具体的には、図３の番号１及び４で示す部分の酸化シリコン膜と、図３の番号２及び５で示す部分の変質層と、図３の番号３及び６で示す部分の酸化ジルコニウム膜とについて元素分析をそれぞれ行い、各番号１〜６で示す部分のＳｉ及びＺｒの占める割合を求めた。その結果を下記表１に示す。
上記表１に示す結果から、サンプルＡ及びＢの変質層（番号２及び５で示す部分）は、酸化シリコン膜のＳｉの占める割合よりも低く且つ酸化ジルコニウム膜のＺｒの占める割合よりも低い層となっており、また、Ｓｉの占める割合とＺｒの占める割合との比Ｓｉ／Ｚｒが１．５／１．０〜２．０／１．０の範囲内となっていることが確認できた。
以上説明したように、本発明では、変質層の弾性膜５０（第１の酸化膜）と絶縁体膜５５（第２の酸化膜）との界面全体に対して占める割合が１０％以下となっているので、弾性膜５０と絶縁体膜５５との密着力を高めることができ、弾性膜５０と絶縁体膜５５とが剥がれてしまうのを防止することができる。また、ヘッドの信頼性を向上することができる。
また、本発明では、このような変質層の最大厚さ、すなわち、変質層の弾性膜５０の表面からの最大高さが約１５ｎｍ以下となっているのが好ましい。具体的には、絶縁体膜５５は、弾性膜５０上に形成される際、弾性膜５０の表面上に形成された変質層の影響を受けて、変質層に対向する部分の表面に凸部が形成されてしまう。このため、変質層の最大厚さが大きくなると、絶縁体膜５５の表面に形成される凸部の最大高さ、すなわち、凸部の絶縁体膜５５の表面からの最大高さも大きくなる。そして、このような凸部は、絶縁体膜５５上に形成される圧電素子３００の各層に影響を与えてしまう。特に、本実施形態では、圧電素子３００を構成する各層が薄膜で形成されるため、絶縁体膜５５の表面の凸部がその上に形成される圧電素子３００の各層に与える影響は大きくなる。これらのことから、変質層の最大高さが約１５ｎｍ以下となっているのが好ましい。
なお、圧電素子３００を構成する圧電体層７０を形成する材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイッテルビウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その組成は、圧電素子３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ３（ＰＺ）、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｔａ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。
また、流路形成基板１０上の圧電素子３００側の面には、圧電素子３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接着されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。
さらに、保護基板３０には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２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、その連通部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のリザーバ部３２と圧電素子保持部３１との間の領域には、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は、その端部近傍が貫通孔３３内で露出されている。なお、このような保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、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。
また、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。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。
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からインクを取り込み、リザーバ１００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、図示しない駆動ＩＣ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下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、圧電素子３００及び振動板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からインクが吐出する。
ここで、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及び図５を参照して説明する。なお、図４及び図５は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板である流路形成基板１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、流路形成基板１０の表面に弾性膜５０及びマスク膜５１を構成する酸化シリコン膜５２を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（酸化シリコン膜５２）上に、本実施形態では、ＤＣスパッタ法によって絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０上にジルコニウム（Ｚｒ）層を形成した後、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することで酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜である絶縁体膜５５を形成する。次に、図４（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４（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、イリジウムからなる上電極膜８０とを流路形成基板１０の全面に形成する。
次に、図５（ａ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングすることで、圧電素子３００を形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、流路形成基板１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなる金属層を形成した後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して金属層を各圧電素子３００毎にパターニングすることでリード電極９０が形成される。次いで、流路形成基板１０の圧電素子３００側の面に保護基板３０を接着剤３５によって接着した後、図５（ｃ）に示すように、所定形状にパターニングしたマスク膜５１を介して流路形成基板１０の他方面を異方性エッチングすることにより圧力発生室１２、インク供給路１４及び連通部１３を形成する。次に、保護基板３０のリザーバ部３２と流路形成基板１０の連通部１３とを連通させることで、リザーバ部３２と連通部１３とからなるリザーバ１００を形成する。
なお、その後は、流路形成基板１０にマスク膜５１を介してノズルプレート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、流路形成基板１０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とする。
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態１に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、弾性膜５０が酸化シリコン膜であり、絶縁体膜５５が酸化ジルコニウム膜であるインクジェット式記録ヘッドを例示して説明したが、勿論これに限定されず、弾性膜が酸化シリコン膜以外の酸化膜であり、絶縁体膜が酸化ジルコニウム膜以外の酸化膜であるインクジェット式記録ヘッドであってもよい。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態１に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、弾性膜５０が酸化シリコン膜であり、絶縁体膜５５が酸化ジルコニウム膜であるインクジェット式記録ヘッドを例示して説明したが、勿論これに限定されず、弾性膜が酸化シリコン膜以外の酸化膜であり、絶縁体膜が酸化ジルコニウム膜以外の酸化膜であるインクジェット式記録ヘッドであってもよい。
なお、上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図６は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図６に示すように、インクジェット式記録ヘッド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。そして、駆動モータ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上を搬送されるようになっている。
また、上述した実施形態においては、本発明の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説明したが、液体噴射ヘッド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。本発明は、広く液体噴射ヘッドの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もの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。また、本発明は、液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）に搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置に適用できる。例えば、アクチュエータ装置は、上述したヘッドの他に、センサー等にも適用することができる。
１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ リザーバ部、 ３２ 圧電素子保持部、 ３５ 接着剤層、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 １００ リザーバ、 ３００ 圧電素子
Claims (5)
- 圧力発生室が形成される基板の一方面側に設けられる振動板と、該振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備するアクチュエータ装置であって、
前記振動板は、前記流路形成基板の一方面側に形成される第１の酸化膜と、該第１の酸化膜上にスパッタ法により形成される第２の酸化膜とを有し、前記第１の酸化膜と前記第２の酸化膜との界面の一部のみに、前記第１の酸化膜に含まれる酸素以外の構成元素である第１の元素と前記第２の酸化膜に含まれる酸素以外の構成元素である第２の元素とを有すると共に、前記第１の元素の占める割合が前記第１の酸化膜よりも低く且つ前記第２の元素の占める割合が前記第２の酸化膜よりも低い層である変質層が形成され、該変質層の前記第１の酸化膜と前記第２の酸化膜との界面全体に対して占める割合が１０％以下となっていることを特徴とするアクチュエータ装置。 - 請求項１において、前記変質層の最大厚さが１５ｎｍ以下となっていることを特徴とするアクチュエータ装置。
- 請求項１又は２において、前記第１の酸化膜が酸化シリコン膜であると共に前記第２の酸化膜が酸化ジルコニウム膜であり、且つ前記変質層は、前記第１の元素であるＳｉの占める割合と前記第２の元素であるＺｒの占める割合との比Ｓｉ／Ｚｒが１．５／１．０〜２．０／１．０の範囲内となっていることを特徴とするアクチュエータ装置。
- 請求項１〜３の何れかのアクチュエータ装置の前記基板の他方面側に、前記圧力発生室に連通するノズル開口を有するノズルプレートが接合されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 請求項４の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
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