JP2007180249A

JP2007180249A - アクチュエータ装置の製造方法及び液体噴射装置

Info

Publication number: JP2007180249A
Application number: JP2005376594A
Authority: JP
Inventors: Maki Ito; マキ伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】振動板の割れ等の不良を防止して耐久性及び信頼性を向上したアクチュエータの製造方法を提供すること。
【解決手段】基板１０の一方面に振動板５０を形成する工程と、該振動板５０上に下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３００を形成する工程とを具備し、前記振動板５０を形成する工程が、前記基板３００の一方面側にジルコニウム層を形成すると共に該ジルコニウム層を１９０℃／ｓｅｃ以上の昇温レートで所定の温度まで加熱して熱酸化することにより酸化ジルコニウム層からなる絶縁体膜５５を形成する工程を少なくとも有する製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板上に圧電体層を有する圧電素子を形成して、圧電素子の変位により振動板を変形させるアクチュエータ装置の製造方法及びアクチュエータ装置を用いて液滴を吐出させる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装置に搭載される液体噴射ヘッドの液体吐出手段として用いられる。このような液体噴射装置としては、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を具備するインクジェット式記録装置が知られている。

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。そして、たわみ振動モードのアクチュエータ装置を使用したものとしては、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体膜を形成し、この圧電体層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けることによって各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ある。

このような圧電素子を構成する圧電材料層の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられる。この場合、圧電材料層を焼成する際に、圧電材料層の鉛成分が、シリコン（Ｓｉ）からなる流路形成基板の表面に設けられて振動板を構成する酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜に拡散してしまう。そして、この鉛成分の拡散によって酸化シリコンの融点が降下し、圧電材料層の焼成時の熱により溶融してしまうという問題がある。このような問題を解決するために、例えば、酸化シリコン膜上に振動板を構成し、所定の厚みを有する酸化ジルコニウム膜を設け、この酸化ジルコニウム膜上に圧電材料層を設けることで、圧電材料層から酸化シリコン膜への鉛成分の拡散を防止したものがある。（例えば、特許文献１参照）。

この酸化ジルコニウム膜は、例えば、スパッタ法によりジルコニウム膜を形成後、このジルコニウム膜を熱酸化することによって形成される。このため、ジルコニウム膜を熱酸化する際に発生する応力によって酸化ジルコニウム膜にクラックが発生する等の不良が発生するという問題がある。また、流路形成基板と酸化ジルコニウム膜との応力に差が大きいと、例えば、流路形成基板に圧力発生室を形成した後などに、流路形成基板等が変形することによりジルコニウム膜が剥がれてしまう等の問題も発生する。

特開平１１−２０４８４９号公報（第１〜２図、第５頁）

本発明は、このような事情に鑑み、振動板の割れ等の不良を防止して耐久性及び信頼性を向上した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。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、基板の一方面に振動板を形成する工程と、該振動板上に下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成する工程とを具備し、前記振動板を形成する工程が、前記基板の一方面側にジルコニウム層を形成すると共に該ジルコニウム層を１９０℃／ｓｅｃ以上の昇温レートで所定の温度まで加熱して熱酸化することにより酸化ジルコニウム層からなる絶縁体膜を形成する工程を少なくとも有することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第１の態様では、所定の昇温レート以上で加熱することによって振動板を構成する絶縁体膜の密着力が向上される。また、同一ウェハ内での絶縁体膜の密着力のばらつきも抑えることができ、圧電素子の変位特性を均一化したアクチュエータ装置を製造することができる。

本発明の第２の態様は、前記ジルコニウム層を熱酸化する際に、当該ジルコニウム層をＲＴＡ法によって加熱することを特徴とする第１の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第２の態様では、ＲＴＡ法を用いることで、ジルコニウム層を所望の昇温レートで加熱することができる。

本発明の第３の態様は、前記ジルコニウム層を熱酸化する際の温度を８００℃以上１０００℃以下とすることを特徴とする第１又は２の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第３の態様では、ジルコニウム層を良好に熱酸化することができ、絶縁体膜の密着力をより確実に向上させることができる。

本発明の第４の態様は、前記振動板を形成する工程では、前記絶縁体膜を形成する工程後、前記ジルコニウム層を熱酸化する際の最高温度以下の温度で前記絶縁体膜をアニール処理して当該絶縁体膜の応力を調整する工程を有することを特徴とする第１〜３の何れかの態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第４の態様では、絶縁体膜を所定温度でアニール処理することで、同一ウェハ内での絶縁体膜の密着力のばらつきをさらに確実に抑えることができ、圧電素子の変位特性を均一化したアクチュエータ装置を製造することができる。

本発明の第５の態様は、前記絶縁体膜をアニール処理する際の温度を８００℃以上９００℃以下とすることを特徴とする第４の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第５の態様では、密着力を低下させることなく絶縁体膜の応力を調整することができる。

本発明の第６の態様は、前記絶縁体膜をアニール処理する時間を０．５時間以上２時間以下の範囲で調整することを特徴とする第５の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第６の態様では、密着力を低下させることなく絶縁体膜の応力を確実に調整することができる。

本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様の製造方法によって製造されたアクチュエータ装置を液体吐出手段とする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にある。
かかる第７の態様では、振動板の耐久性を向上すると共に、圧電素子の駆動による振動板の変位量を向上することができ、液滴の吐出特性を向上した液体噴射装置を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。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、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の二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜５５が形成されている。また、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は圧電素子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。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としても良い。

また、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。

さらに、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が接合されている。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。なお、保護基板３０の圧電素子保持部３１は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間であればよく、圧電素子保持部３１は密封されていても、密封されていなくてもよい。

また、保護基板３０には、流路形成基板１０の連通部１３に対応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、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の並設方向に沿って設けられており、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の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２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、この貫通孔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、これら下電極膜６０及びリード電極９０には、図示しないが、駆動ＩＣから延設される接続配線の一端が接続される。

なお、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、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜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。

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３〜図５を参照して説明する。なお、図３〜図５は、圧力発生室１２の長手方向の断面図である。まず、図３（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。

次いで、図３（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。具体的には、弾性膜５０上に、例えば、ＤＣスパッタ法により所定厚さ、本実施形態では、約０．３μｍのジルコニウム層を形成する。そして、ジルコニウム層が形成された流路形成基板用ウェハ１１０を所定の昇温レートで所定の温度まで加熱してジルコニウム層を熱酸化することにより、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。

このようにジルコニウム層を熱酸化する際の昇温レートは１９０℃／ｓｅｃ以上と比較的速くすることが好ましい。また、このように比較的速い昇温レートでジルコニウム層を加熱する方法は、特に限定されないが、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法を用いることが好ましい。例えば、本実施形態では、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置を用いて、絶縁体膜５５を形成している。なお、ＲＴＡ装置としては、流路形成基板１０の両面に赤外線ランプが設けられたものを用いるのが好ましい。また、ジルコニウム層を熱酸化する際の温度は、８００℃以上１０００℃以下とすることが好ましく、本実施形態では、約９００℃とした。

このようにジルコニウム層を比較的速い昇温レートで加熱して熱酸化することで、絶縁体膜５５を緻密な膜に形成することができ、絶縁体膜５５にクラックが発生するのを防止できる。また、絶縁体膜５５の弾性膜５０との密着性が向上するため、圧電素子３００の駆動によって繰り返し変形した場合でも、絶縁体膜５５の剥がれを防止することができる。

また、本発明の製造方法では、このように形成した絶縁体膜５５を所定温度でさらにアニール処理し、絶縁体膜５５の応力を調整するようにした。具体的には、上述したジルコニウム層を熱酸化する際の最高温度以下、本実施形態では、９００℃以下の温度で絶縁体膜５５をアニール処理し、その際の温度及び時間等の条件を変えることによって絶縁体膜５５の応力を調整している。例えば、本実施形態では、加熱温度８５０℃、加熱時間１ｈの条件で絶縁体膜５５をアニール処理することにより、絶縁体膜５５の応力を調整した。熱酸化後の絶縁体膜５５の応力が１．７×１０^８Ｐａ程度の圧縮応力であったのに対し、アニール処理した結果、絶縁体膜５５の応力は２．９４×１０^８Ｐａ程度の引張応力となった。

このように、絶縁体膜５５をアニール処理して応力の調整を行うことで、後述する工程で形成される圧電素子を構成する各層を含む膜全体の応力バランスがとれるため、応力に起因する膜の剥がれや、クラックの発生を防止することができる。また、アニール処理時の加熱温度を、ジルコニウム層を熱酸化する際の最高温度以下とすることで、絶縁体膜５５の密着力も維持することができる。なお、アニール処理時の加熱温度は、上記最高温度以下であれば特に限定されないが、できるだけ高温とするのが好ましい。絶縁体膜の応力は、上述したようにアニール処理時の加熱温度、加熱時間等の条件によって決まる。このため、加熱温度を高くすることで、比較的短時間で応力の調整（アニール処理）を終わらせて製造効率を向上することができるからである。

ここで、昇温レートの違い及びアニール処理の有無による絶縁体膜の密着力について調べた。具体的には、弾性膜５０上にジルコニウム層を形成し、ジルコニウム層を加熱温度９００℃、加熱時間５ｓｅｃで且つ昇温レートを１９０℃／ｓｅｃで熱酸化して実施例１の絶縁体膜（酸化ジルコニウム層）を形成した。また、昇温レートを１５０℃／ｓｅｃとした以外、実施例１と同じ条件で熱酸化して比較例１の絶縁体膜を形成した。

また、実施例１及び比較例１と同じ条件で熱酸化したそれぞれの絶縁体膜を加熱温度８５０℃、加熱時間１ｈの条件でアニール処理して実施例２及び比較例２の絶縁体膜を形成した。

そして、これら実施例１及び２、比較例１及び２のそれぞれの絶縁体膜についてスクラッチ試験を行った。なお、スクラッチ試験は、図６に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の中心を基準点Ｐ０として、オリフラ面１１０ａに対して垂直方向のｙ軸上の３ヶ所、具体的には、流路形成基板用ウェハ１１０の基準点Ｐ０と、ｙ軸上の中心点からプラス方向に６０ｍｍ離れた位置Ｐ１と、ｙ軸上の中心点からマイナス方向に６０ｍｍ離れた位置Ｐ２とでそれぞれ行った。その結果を図７に示す。図７に示すように、昇温レートを１５０℃／ｓｅｃとした比較例１の絶縁体膜は、３３０ｍＮ程度の密着力であったのに対し、昇温レートを１９０℃／ｓｅｃとした実施例１の絶縁体膜では、４１０ｍＮ程度とさらに大きな密着力を得ることができた。このように絶縁体膜の弾性膜に対する密着力は、ジルコニウム層を熱酸化する際の昇温レートを早くするに連れて大きくなり、少なくとも昇温レートを１９０℃／ｓｅｃ以上とすることで十分な密着力を得ることができる。

また、昇温レートを１５０℃／ｓｅｃとし且つアニール処理を施した比較例２の絶縁体膜では、３５０ｍＮ程度の密着力となっており、アニール処理を施していない比較例１の絶縁体膜よりも密着力が上がったものの、アニール処理を施した比較例２の絶縁体膜よりも、昇温レートを１９０℃／ｓｅｃとし且つアニール処理を施していない実施例１の絶縁体膜の方が高い密着力（４１０ｍＮ程度）を得ることができた。

さらに、昇温レートを１９０℃／ｓｅｃとし且つアニール処理を施した実施例２の絶縁体膜は、４２５ｍＮ程度の密着力となっており、アニール処理を施していない実施例１の絶縁体膜の密着力（４１０ｍＮ程度）よりもさらに高い密着力を得ることができた。勿論、実施例１の絶縁体膜のように、アニール処理を施さなくても１９０℃／ｓｅｃの昇温レートとすることで、４１０ｍＮと十分に高い密着力を得ることができている。

また、図７に示すように、実施例１のアニール処理を施していない絶縁体膜では、密着力のばらつきに最大２４ｍＮ程度の差が生じているのに対し、実施例２のアニール処理を施した絶縁体膜では、密着力のばらつきに最大１０ｍＮ程度の差が生じていた。このため、熱酸化により絶縁体膜を形成後、絶縁体膜をさらにアニール処理することで、流路形成基板用ウェハの面内方向における絶縁体膜の密着力のばらつきを防止することができるが、アニール処理を施さなくても昇温レートを１９０℃／ｓｅｃと比較的速くすることで密着力のばらつきを１割未満と十分抑えることができている。

なお、このような絶縁体膜５５を形成した後は、図３（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３（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）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とを流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成する。ここで、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・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−ゲル法を用いてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成している。

また、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）等の強誘電性圧電性材料に、ニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等を用いてもよい。その組成は、圧電素子の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ_３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ_３（ＰＺ）、Ｐｂ（Ｚｒ_ｘＴｉ_１−ｘ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／２Ｔａ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。また、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)法等を用いてもよい。

ここで、本発明では、上述したように、絶縁体膜５５をアニール処理することにより応力の調整を行っている。例えば、圧電体層７０を形成する際に、その焼成温度の条件を変更することで、応力を調整することはできる。しかしながら、焼成温度等の条件を変更すると、圧電体層７０の物性が変わってしまい、所望の特性が得られない虞があるため好ましくない。

次いで、図４（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して圧電素子３００を形成する。次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図４（ｂ）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）等からなる金属層９１を形成する。その後、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９１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。

次に、図４（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハ１３０を接合する。なお、この保護基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、保護基板用ウェハ１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。

次いで、図４（ｄ）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、さらに弗化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５（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。そして、このマスク膜５２を介して流路形成基板用ウェハ１１０を異方性エッチングすることにより、図５（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及びインク供給路１４等を形成する。

その後は、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ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１１０の保護基板用ウェハ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とする。

以上説明したように、本発明では、弾性膜５０上に形成される酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する際に、ジルコニウム層を昇温レート１９０℃／ｓｅｃ以上で熱酸化後、さらに所定の条件でアニール処理するようにした。これにより、絶縁体膜５５の密着力を向上することができると共に、絶縁体膜５５の応力を調整することができる。したがって、振動板の耐久性が向上すると共に、圧電素子３００の駆動による振動板の変位量を向上することができ、インク吐出特性を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。

なお、上述した製造方法によって製造されたインクジェット式記録ヘッドは、その後、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８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８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。

（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、上述した実施形態に限定されるものではない。また、上述した実施形態においては、アクチュエータ装置を液体吐出手段として具備し液体噴射装置に搭載される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例示したが、本発明は、広くアクチュエータ装置の全般を対象としたものである。したがって、勿論、本発明は、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも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。なお、アクチュエータ装置が搭載される他の装置としては、上述した液体噴射ヘッドの他に、例えば、センサー等が挙げられる。

実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。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。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。密着力の測定位置を説明する図である。実施例及び比較例の絶縁体膜の密着力及びばらつきを示すグラフである。本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。

符号の説明

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圧電素子保持部、３２リザーバ部、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、１１０流路形成基板用ウェハ、３００圧電素子

Claims

基板の一方面に振動板を形成する工程と、該振動板上に下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を形成する工程とを具備し、前記振動板を形成する工程が、前記基板の一方面側にジルコニウム層を形成すると共に該ジルコニウム層を１９０℃／ｓｅｃ以上の昇温レートで所定の温度まで加熱して熱酸化することにより酸化ジルコニウム層からなる絶縁体膜を形成する工程を少なくとも有することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
前記ジルコニウム層を熱酸化する際に、当該ジルコニウム層をＲＴＡ法によって加熱することを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ装置の製造方法。
前記ジルコニウム層を熱酸化する際の温度を８００℃以上１０００℃以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ装置の製造方法。
前記振動板を形成する工程では、前記絶縁体膜を形成する工程後、前記ジルコニウム層を熱酸化する際の最高温度以下の温度で前記絶縁体膜をアニール処理して当該絶縁体膜の応力を調整する工程を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のアクチュエータ装置の製造方法。
前記絶縁体膜をアニール処理する際の温度を８００℃以上９００℃以下とすることを特徴とする請求項４記載のアクチュエータ装置の製造方法。
前記絶縁体膜をアニール処理する時間を０．５時間以上２時間以下の範囲で調整することを特徴とする請求項５記載のアクチュエータ装置の製造方法。
請求項１〜６の何れかに記載の製造方法によって製造されたアクチュエータ装置を液体吐出手段とする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。