JP2008034695A - 圧電装置の製造方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法並びに液滴吐出装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電特性の低下を防止する。
【解決手段】一対の電極間に圧電体層５を有する。酸素を含む雰囲気下で圧電体層５に所定の処理を行う工程と、所定の処理で圧電体層５に形成された酸化層５ａを除去する工程とを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧電装置の製造方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法並びに液滴吐出装置の製造方法に関するものである。

画像の形成やマイクロデバイスの製造に際して液滴吐出法（インクジェット法）が提案されている。この液滴吐出法は、半導体デバイスにおける配線を形成するための材料を含んだ機能液を液滴状にして液滴吐出ヘッドより吐出し、基体上に所望の配線パターンを形成する方法である。

このような液滴吐出ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、ノズルが連通するキャビティと該キャビティの壁面を形成する振動板と該振動板上に形成された圧電素子とを備えている。そして、前記圧電素子を駆動することにより、振動板を変位させてノズルからインク滴を吐出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。上記圧電素子は、下側電極と上部電極と、これら一対の電極間にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料からなる強誘電体薄膜（圧電体層）を挟持した構造を有したものである。一般的に液滴吐出ヘッドの振動板は、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる弾性膜が、例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等の金属酸化物により覆われることで構成されている。

ところで、上記の圧電体層をパターニングする際にプラズマ処理を行った場合、処理ガス中に含まれる水素により、圧電体層を構成するＰＺＴ膜が還元され、酸素が欠乏することでＰＺＴ膜の強誘電性が損なわれる。そこで、従来では、ＰＺＴ膜の回復処理として、酸素雰囲気下でのアニール処理（加熱処理）を行うことが考えられる。
また、圧電体層のパターニングを行う際にマスクとして用いられるフォトレジスト等は、後工程でアッシング処理等の酸素雰囲気下でのプラズマ処理により除去される。
特開２００６−１９５９２号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
酸素雰囲気下でＰＺＴ膜に対する処理を行った場合には、ＰＺＴ膜が酸化されてしまう。通常、ＰＺＴ膜は、変位量が多く取れることから、例えば面方位（１００）の配向率を有することが好ましいが、酸化することにより配向率、配向強度に変化が生じ圧電特性が低下する虞がある。例えば、液滴吐出ヘッドの場合は、ＰＺＴ膜の変位量が変動することにより、所定の液滴吐出特性が得られなくなる可能性がある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、圧電特性の低下を防止できる圧電装置の製造方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法並びに液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の圧電装置の製造方法は、一対の電極間に圧電体層を有する圧電装置の製造方法であって、酸素を含む雰囲気下で前記圧電体層に所定の処理を行う工程と、前記所定の処理で前記圧電体層に形成された酸化層を除去する工程と、を有することを特徴とするものである。
従って、本発明の圧電装置の製造方法では、酸素プラズマアッシング等により圧電体層の表面に酸化層が形成され、圧電体層の配向率、配向強度が変化した場合でも、表層の酸化層を除去することにより、非酸化層を露出させて所定の配向率、配向強度を回復させることが可能になり、圧電特性の低下を防止できる。

前記酸化層を除去する工程としては、前記圧電体層をアルカリ溶液に浸漬する手順を好適に採用できる。
これにより、本発明では、圧電体層の表層に形成された酸化層がエッチングされて、非酸化を露出させることができ、圧電体層の配向率、配向強度を回復させることができる。
このアルカリ溶液としては、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）や、コリン（CHOLINE;２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等の強アルカリ溶液を用いることが酸化層を効果的に除去するために好ましい。

また、本発明では、前記所定の処理が、前記圧電体層をパターニングする際に塗布されたレジストを酸素プラズマを用いて除去するアッシング処理を含む手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、アッシング処理後も圧電体層の表面に残留したレジスト等の有機物も除去することが可能になる。
また、本発明では、前記圧電体層がチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成される構成も採用できる。

そして、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、一対の電極間に圧電体層を有する圧電装置が振動板上に設けられた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、酸素を含む雰囲気下で前記圧電体層に所定の処理を行う工程と、前記所定の処理で前記圧電体層に形成された酸化層を除去する工程と、を有することを特徴とするものである。
従って、本発明では、圧電体層に所定の配向率、配向強度を回復させることが可能になり、圧電特性の低下を防止できるため、所定の液滴吐出特性を確保することができ、高品質の液滴吐出ヘッドを得ることができる。

また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、一対の電極間に圧電体層を有する圧電装置が振動板上に設けられた液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の製造方法であって、酸素を含む雰囲気下で前記圧電体層に所定の処理を行う工程と、前記所定の処理で前記圧電体層に形成された酸化層を除去する工程と、を有することを特徴とするものである。
従って、圧電体層に所定の配向率、配向強度を回復させることが可能になり、圧電特性の低下を防止できるため、所定の液滴吐出特性を確保することができ、高品質の液滴吐出装置を得ることができる。

なお、本発明に係る液滴吐出装置は、紙等に印刷するプリンタはもちろん、工業的に用いられる液滴吐出装置も含めたものとする。

以下、本発明の圧電装置の製造方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法並びに液滴吐出装置の製造方法の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
なお、以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、これらの図面に示される構造は特徴的な部分を分かり易く示すために実際の構造に対して、寸法・縮尺を異ならせて示す場合がある。

（液滴吐出ヘッド）
まず、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に先んじて、この製造方法によって得られた、インクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）について説明する。
図１は、液滴吐出ヘッドの分解斜視図であり、図２は、液滴吐出ヘッドの概略構成を示す側断面図であり、図３は、前記液滴吐出ヘッドにおける圧電体素子の構成を示す拡大図である。なお、図１は、通常使用される状態とは上下逆に示したものである。これらの図において符号５０は液滴吐出ヘッド（以下、ヘッドと記す）である。

このヘッド５０は、図１に示すようにヘッド本体とこれの上に設けられた圧電体素子（圧電装置）５４とを備えて構成されたものである。なお、このヘッド５０は、いわゆるインクジェット式記録ヘッドとして用いられるもので、後述する液滴吐出装置の一実施形態であるインクジェットプリンタで使用されるものである。

すなわち、このヘッド５０は、図１に示すように、ノズル板５１と、インク室基板５２と、振動板５５と、該振動板５５に接合された圧電体素子５４とを備え、これらが基体５６に収納されて構成されている。基体５６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で形成されたもので、図１に示したようにこの基体５６にインク室基板５２が固定、支持されている。

図１、図２に示すように、前記インク室基板５２をパターニングすることで形成された側壁（隔壁）５２２、ノズル板５１、及び振動板５５から、複数のキャビティ（インクキャビティ）５２１と、インクカートリッジ（図示せず）から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ５２３と、該リザーバ５２３から各キャビティ５２１にインクをそれぞれ供給する供給口５２４と、が区画形成されたものとなっている。

また、上記インク室基板５２を構成する母材（基板）としては、後述するように面方位（１１０）のシリコン単結晶基板が用いられている。なお、このような面方位は容易かつ確実な異方性エッチングを可能とするので、前記リザーバ５２３及び各キャビティ５２１の加工性及び信頼性が高いものとなっている。

図３に示すように、上記圧電体素子５４は、一対の電極の下部電極４と上部電極６との間に、例えば面方位（１００）のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層５が挟持された構造を有している。前記下部電極４は白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とが順に積層されて構成されたもので、前記上部電極６は導電性を有する材料、例えば白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等を採用することができ、本実施形態ではイリジウムを用いている。

なお、図３においては、下部電極４、圧電体層５及び上部電極６が同一形状で形成されるように図示しているが、実際には、下部電極４及び圧電体層５は同一形状でパターニングされ、また上部電極６は、下部電極４及び圧電体層５とは異なる形状でパターニングされる。

前記振動板５５は、少なくとも一方の面に金属酸化物層が形成された構成となっている。具体的に本実施形態では、前記振動板５５は、厚さが約１．０μｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる弾性膜４５と、該弾性膜４５上に設けられ、厚さが約０．４μｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる金属酸化物層６５とが積層されてなるものである。
この金属酸化物層６５は絶縁体膜として機能するものである。

前記振動板５５は、前記インク室基板５２の一方の面に配設されている。また、前記振動板５５上に圧電体素子５４が複数設けられたものとなっている。
ところで、前記振動板５５の表面には、後述する表面処理が施されていて、これにより前記振動板５５と下部電極４との密着性が高められたものとなっている。上記表面処理としては、少なくとも水素を含む処理ガスを用いてプラズマ処理を前記振動板５５の表面に施すことで、振動板５５の表面にＺｒ層を露出させている。

このような表面処理が施された振動板５５上に下部電極４が形成されたものとなっている。ここで、前記下部電極４は上述したようにＰｔ層とＩｒ層とが積層されたものとなっている。すなわち、前記下部電極４と振動板５５との界面ではＺｒとＰｔとが積層された状態となっている。よって、前記界面には金属酸化物（ＺｒＯ_２）が存在せず、金属同士が積層されていることから振動板５５と下部電極４との間で高い密着性を得ることができる。従って、振動板５５からの圧電体素子５４の剥離が防止されることで、液滴吐出ヘッド５０自体の信頼性も高いものと成っている。

各圧電体素子５４は、それぞれが各キャビティ５２１のほぼ中央部に対応して配設されたものとなっている。これら各圧電体素子５４は、後述する圧電体素子駆動回路に電気的に接続され、圧電体素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。すなわち、各圧電体素子５４はそれぞれ振動源（ヘッドアクチュエーター）として機能するものとなっており、振動板５５は、圧電体素子５４の振動（撓み）によって振動し（撓み）、キャビティ５２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能するものとなっている。

また、この振動板５５の所定位置には、図１に示したように振動板５５の厚さ方向に貫通して連通孔５３１が形成されている。そして、このような連通孔５３１により、後述するインクカートリッジからリザーバ５２３へのインクの供給がなされるようになっている。

前記ノズル板５１は、例えばステンレス製の圧延プレート等で構成されたもので、インク滴を吐出するための多数のノズル５１１が一列に形成されたものである。これらノズル５１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜に設定されている。

また、上記各キャビティ５２１は、図１に示したように各ノズル５１１に対応して配設されたもので、振動板５５の振動によってそれぞれ容積が可変となっており、この容積変化によって前記ノズル５１１からインク滴を吐出するようになっている。

インク室基板５２の平均厚さ、すなわちキャビティ５２１を含む厚さとしては、特に限定されないものの、１０〜１０００μｍ程度とするのが好ましく、１００〜５００μｍ程度とするのがより好ましい。また、キャビティ５２１の容積としては、特に限定されないものの、０．１〜１００ｎＬ程度とするのが好ましく、０．１〜１０ｎＬ程度とするのがより好ましい。

続いて、このような構成からなるヘッド５０からインク滴を吐出する場合について説明する。
上記ヘッド５０は、圧電体素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電体素子５４の下部電極４と上部電極６との間に電圧が印加されていない状態では圧電体層５に変形が生じない。このため、振動板５５にも変形が生じず、キャビティ５２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル５１１からインク滴は吐出されない。

一方、圧電体素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電体素子５４の下部電極４と上部電極６との間に一定電圧（例えば３０Ｖ程度）が印加された状態では、圧電体層５においてその短軸方向に撓み変形が生じる。これにより、振動板５５が例えば５００ｎｍ程度撓み、キャビティ５２１の容積変化が生じる。このとき、キャビティ５２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル５１１からインク滴を吐出できる。

すなわち、電圧を印加すると、圧電体層５の結晶格子は面に対して垂直な方向に引き伸ばされるが、同時に面に平行な方向には圧縮される。この状態では、圧電体層５にとっては面内に引っ張り応力が働いていることになる。したがって、この応力によって振動板５５をそらせ、撓ませることになる。キャビティ５２１の短軸方向での圧電体層５の変位量（絶対値）が大きければ大きいほど、振動板５５の撓み量が大きくなり、より効率的にインク滴を吐出することが可能になる。ここで、効率的とは、より少ない電圧で同じ量のインク滴を飛ばすことができることを意味する。

このようにして１回のインクの吐出が終了すると、圧電体素子駆動回路は、下部電極４と上部電極６との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電体素子５４は元の形状に戻り、キャビティ５２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、後述するインクカートリッジ６３１からノズル５１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル５１１からインク室５２１へと入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ６３１からリザーバ５２３を経てキャビティ５２１へ供給される。上記液滴吐出ヘッド５０によれば、圧電体素子５４と振動板５５との間の密着性が高く剥離しずらいため、長期間に亘って上述したインクの吐出を行うことが可能となっている。
このように、インク滴の吐出を行わせたい位置の圧電体素子５４に対して、圧電体素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。

（液滴吐出ヘッドの製造方法）
続いて、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法の一実施形態として、上記圧電体素子５４を含む液滴吐出ヘッド５０を製造する工程について図４乃至図６を参照して説明する。
まず、インク室基板５２となる母材、すなわち前述した（１１０）配向のシリコン単結晶基板（Ｓｉ基板）からなる基板２を用意する。そして、図４（ａ）に示しすようにこの基板２上に振動板５５を貼り合わせる。この振動板５５は、上述したように二酸化シリコンからなる弾性膜４５と、酸化ジルコニウムからなる金属酸化物層６５とが積層されて構成されたものである。なお、基板２には、前記振動板５５における前記弾性膜４５側が貼り合わされたものとなっている。

続いて、前記振動板５５における前記基板２に貼り合わされた面と反対側の面、すなわち前記金属酸化物層６５に対して表面処理を行う。具体的に本実施形態では、上記表面処理として、水素（Ｈ_２）を添加したアルゴン（Ａｒ）を処理ガスとして用いた雰囲気下で前記振動板５５にプラズマ処理を行っている。

このとき、上記プラズマ処理の処理ガスである水素（Ｈ_２）により、ＺｒＯ_２から構成される金属酸化物層６５に還元反応が生じ前記金属酸化物層（ＺｒＯ_２）５５から酸素（Ｏ_２）が還元される。よって、上記プラズマ処理が施された処理面５５ａはＺｒＯ_２が金属化され、Ｚｒが露出した状態となる。

次に、前記振動板５５上に圧電体素子５４を形成する。
まず、図４（ｂ）に示すように、上記プラズマ処理によって金属化された金属酸化物層６５上に下部電極４を形成する。具体的には、このようなプラズマ処理を施した振動板５５上に、スパッタ法等の公知の方法によって下部電極４の前駆層４Ａを成膜する。なお、前記下部電極４はＰｔ層４ａとＩｒ層４ｂとを積層して形成されるため、前記処理面５５ａ上にはＰｔ層４ａが積層される。このとき、前記処理面５５ａには、Ｚｒ層６５ａが露出した状態となっているので、下部電極４と金属酸化物層６５との界面では金属同士（ＺｒとＰｔ）が積層された状態となっている。このように、界面に金属酸化物（ＺｒＯ_２）が存在することなく金属同士が積層されることで振動板５５と下部電極４との間の密着性を高めることができる。

以下、前記下部電極４を含む圧電体素子５４を形成する工程について説明する。
図４（ｃ）に示すように、前記下部電極４の前駆層４Ａ上にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層５の前駆層５Ａを成膜する。
ここで、本実施形態では、金属有機物を溶解した溶液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前駆層５Ａを得る、いわゆるＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法を用いて前駆層５Ａを形成している。なお、下部電極４と圧電体層５との密着層としてＴｉを設けるようにしてもよい。また、圧電体層５の製造方法は、上述したＭＯＤ法に限定されず、例えば、ゾル−ゲル法等を用いてもよい。

なお、圧電体層５の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛等の強誘電性圧電性材料の他、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を用いてもよい。

このようにして下部電極４の前駆層４Ａ上に圧電体層５の前駆層５Ａを形成したら、公知のレジスト技術、露光・現像技術によって、図５（ａ）に示すように、圧電体素子５４の配置に応じてレジスト（レジストパターン）３を塗布・パターニングする。
そして、このレジストパターン３をマスクにして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを行い、形成される個々のキャビティ５２１に対応させるようにして下部電極４の前駆層４Ａ及び圧電体層５の前駆層５Ａをパターニングすることにより、図５（ｂ）に示すように、下部電極４及び圧電体層５を形成する。また、この後、酸素プラズマを用いたアッシング処理により、レジスト３を除去する。

このとき、アッシング処理は、酸素雰囲気下で行われるため、圧電体層５の表層部が酸化された酸化層５ａが形成される。
そこで、次工程では、この酸化層５ａを除去する工程を実施する。
具体的には、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）や、コリン（CHOLINE;２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等の強アルカリ溶液を、例えばスピンコーターにより圧電体層５の表層部（酸化層５ａ）に塗布し、常温で数分間（１〜４分程度）のエッチング処理を行う。これにより、図５（ｃ）に示すように、圧電体層５の表層部に存在する酸化層５ａが溶解・剥離して除去された圧電体層５が得られる。
なお、このとき用いる溶液としては、弱アルカリ溶液でも適用可能であるが、効果的に酸化層５ａを除去するためには強アルカリ溶液を用いることが好ましい。

また、実際には、上記アッシング処理工程と酸化層除去工程との間には、有機アルカリ溶液を用いてレジスト残渣を除去する工程が設けられるが、本実施形態のように強アルカリ溶液による酸化層除去工程を経ることにより、有機アルカリ溶液で除去しきれなかったレジスト残渣も除去可能となる。

この後、前記圧電体層５の前駆層５Ａ上に上部電極６の前駆層６Ａを、上記下部電極４の前駆層４Ａと同様にスパッタ法等の公知の方法によって全面的に成膜する。
この前駆層６Ａとしては導電性を有する材料、例えば白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等を採用できる。なお、アルミニウムが用いられる場合、電蝕対策のため、この上にイリジウム等が積層される。

その後、下部電極４及び圧電体層５と同様に、レジストを用いて上部電極６の前駆層６Ａを上述したように、下部電極４及び圧電体層５とは異なる所定形状にパターニングすることにより、図６（ａ）に示すように、図１に示したキャビティ５２１の数に対応した数の圧電体素子５４が形成される。

次いで、インク室基板５２となる母材となる基板２をパターニングし、前記圧電体素子５４に対応する位置にそれぞれキャビティ５２１となる凹部を、また、所定位置にリザーバ５２３および供給口５２４となる凹部を形成する。
なお、本実施形態では、このインク室基板５２を構成する前記基板２として、例えば面方位（１１０）のシリコン単結晶からなるものを用いている。このような面方位（１１０）を有した基板２は異方性エッチングに適しているために、容易かつ確実にインク室基板５２を形成することができる。

具体的には、キャビティ５２１、リザーバ５２３および供給口５２４を形成すべき位置に合せてマスク層を形成し、例えば５重量％〜４０重量％程度の水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の高濃度アルカリ水溶液によるウエットエッチングを行う。

このようにして基板２を、その厚さ方向に振動板５５が露出するまでエッチング除去することにより、インク室基板５２を形成することができる。また、このときエッチングされずに残った部分が側壁５２２となる。
なお、上記基板２をパターニングする方法としては、上述したウエットエッチングに限定されることはなく、例えば平行平板型反応性イオンエッチング、誘導結合型方式、エレクトロンサイクロトロン共鳴方式、ヘリコン波励起方式、マグネトロン方式、プラズマエッチング方式、イオンビームエッチング方式等のドライエッチングを採用することもできる。

次いで、複数のノズル５１１が形成されたノズル板５１を、各ノズル５１１が各キャビティ５２１となる凹部に対応するように位置合わせした状態で接合する。これにより、複数のキャビティ５２１、リザーバ５２３および複数の供給口５２４が形成される。なお、ノズル板５１の接合については、例えば接着剤による接着法や、融着法等を用いることができる。
その後、インク室基板５２を基体５６に取り付け、これにより液滴吐出ヘッド５０が製造される。

なお、上記実施形態では、別途用意した振動板５５を基板２に貼り合わせているが、例えば前記基板２と一体に振動板を形成するようにしてもよい。この場合、前記Ｓｉ基板を熱酸化処理することで、上記弾性膜４５として機能する二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層を形成し、該二酸化シリコン層上に金属酸化物層として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を形成する。そして、上記実施形態と同様に、前記基板２の裏面（前記二酸化シリコン層が形成されていない面）側から前記弾性膜４５を露出させるようにエッチングし、キャビティ５２１やリザーバ５２３を形成し、振動板を基板２と一体に形成することができる。

以上説明したように、本実施形態では、酸素雰囲気下での処理により圧電体層５（前駆層５Ａ）の表面に酸化層５ａが形成された場合でも、強アルカリ溶液により酸化層５ａを除去するので、圧電体層５の配向率、配向強度に変化が生じて圧電特性が低下することを抑制できる。従って、本実施形態では、所定の変位量を有する圧電体素子５４を製造することが可能になり、結果として、所定の変位特性を有する高品質の液滴吐出ヘッド５０を得ることができる。

特に、本実施形態では、圧電体層５を強アルカリ溶液に浸漬するという簡単な工程で酸化層５ａを除去できるため、生産性の低下を招くことなく、効率的に圧電体素子５４の圧電特性を確保することができる。
さらに、本実施形態では、酸化層除去工程により、パターニングの際に用いたレジスト（有機物）残渣も除去でき、残渣に起因する圧電特性の低下を未然に回避することが可能である。

なお、上記実施形態では、圧電体層５を単層で形成する構成として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図６（ｂ）に示すように、圧電体層５が複数回の成膜処理により形成される構成としてもよい。
この場合、下電極４Ａのみをパターニングすると、その上に成膜する圧電体層５Ａの特性が劣化する可能性があることから、一旦上記の手順で下電極４Ａ及び一層目の圧電体層５Ａを積層してパターニングした後に、二層目以降の圧電体層（５Ｂとする）及び上電極６Ａを図中、二点鎖線で示すように、全面的に塗布するとともに、レジストを用いたエッチングにより、圧電体層５Ｂ及び上電極６Ａを所定形状に一括してパターニングすることにより、図６（ｂ）中、実線で示すように、複数層で厚膜に形成され特性劣化が抑制された圧電体層５を有する圧電体素子５４を製造することができる。

（液滴吐出装置）
次に、前記液滴吐出ヘッド５０を備えた液滴吐出装置の一実施形態としてのインクジェットプリンタについて説明する。なお、インクジェットプリンタとは、紙等に印刷するものはもちろん、工業的に用いられる液滴吐出装置も含めたものとする。

図７は、インクジェットプリンタの概略構成図であり、図７中符号６０はインクジェットプリンタ（液滴吐出装置）である。なお、以下の説明では、図７中の上側を「上部」、下側を「下部」と言う。
インクジェットプリンタ６０は、装置本体６２０を備えたもので、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ６２１を有し、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排出口６２２を有し、上部面に操作パネル６７０を有したものである。

操作パネル６７０は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成されたもので、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えたものである。
装置本体６２０の内部には、主に、往復動するヘッドユニット６３０を備えた印刷装置６４０と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置６４０に送り込む給紙装置６５０と、印刷装置６４０および給紙装置６５０を制御する制御部６６０とが設けられている。

制御部６６０の制御により、給紙装置６５０は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りするようになっている。間欠送りされる記録用紙Ｐは、ヘッドユニット６３０の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット６３０が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動し、記録用紙Ｐへの印刷を行うようになっている。すなわち、ヘッドユニット６３０の往復動と、記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となり、インクジェット方式の印刷が行なわれるようになっている。

印刷装置６４０は、ヘッドユニット６３０と、ヘッドユニット６３０の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３０を往復動させる往復動機構６４２とを備えたものである。
ヘッドユニット６３０は、その下部に、多数のノズル５１１を備える前記液滴吐出ヘッド５０と、この液滴吐出ヘッド５０にインクを供給するインクカートリッジ６３１と、液滴吐出ヘッド５０およびインクカートリッジ６３１を搭載したキャリッジ６３２とを有したものである。

なお、インクカートリッジ６３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。この場合、ヘッドユニット６３０には、各色にそれぞれ対応した液滴吐出ヘッド５０が設けられることになる。

往復動機構６４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４３と、キャリッジガイド軸６４３と平行に延在するタイミングベルト６４４とを有したものである。
キャリッジ６３２は、キャリッジガイド軸６４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６４４の一部に固定されたものである。
キャリッジモータ６４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト６４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸６４３に案内されて、ヘッドユニット６３０が往復動する。そして、この往復動の際に、液滴吐出ヘッド５０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われるようになっている。

給紙装置６５０は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２とを有したものである。
給紙ローラ６５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａと、駆動ローラ６５２ｂとで構成されたものであり、駆動ローラ６５２ｂは、給紙モータ６５１に連結されたものである。このような構成によって給紙ローラ６５２は、トレイ６２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置６４０に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ６２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成としてもよい。

制御部６６０は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置６４０や給紙装置６５０等を制御することにより印刷を行うものである。
この制御部６６０には、いずれも図示しないものの、主に各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電体素子（振動源）５４を駆動してインクの吐出タイミングを制御する圧電体素子駆動回路、印刷装置６４０（キャリッジモータ６４１）を駆動する駆動回路、給紙装置６５０（給紙モータ６５１）を駆動する駆動回路、およびホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとが備えられている。

また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ６３１のインク残量、ヘッドユニット６３０の位置、温度、湿度等の印刷環境等を検出可能な各種センサが、それぞれ電気的に接続されている。
制御部６６０は、通信回路を介して印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理し、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づき、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電体素子５４、印刷装置６４０および給紙装置６５０は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに所望の印刷がなされる。

このようなインクジェットプリンタ６０にあっては、上述したように振動板５５と圧電体素子５４との密着性が高く、また、所定の圧電特性を有する信頼性の高い液滴吐出ヘッド５０を備えているので、このインクジェットプリンタ自体も吐出性能が良好な高性能かつ高信頼性なものとなる。
なお、本発明のインクジェットプリンタは、前述したように工業的に用いられる液滴吐出装置とすることもできる。その場合に吐出するインク（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整し、使用すればよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、圧電体素子を液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに用いる構成として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば強誘電体メモリ装置を構成する強誘電体キャパシタにも適用可能である。
また、上記実施形態では、圧電体層の酸化層に強アルカリ溶液をスピンコーターにより塗布する構成としたが、これに限られるものではなく、例えば強アルカリ溶液が貯留された溶液槽に圧電体層５が形成された基板２を浸漬する構成としてもよい。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。 同液滴吐出ヘッドの概略構成を示す側断面図である。 液滴吐出ヘッドにおける圧電体素子の構成を示す拡大図である。 液滴吐出ヘッドを製造する工程を説明する図である。 液滴吐出ヘッドを製造する工程を説明する図である。 液滴吐出ヘッドを製造する工程を説明する図である。 インクジェットプリンタの概略構成図である。

符号の説明

４…下部電極（電極）、 ５…圧電体層、 ６…上部電極（電極）、 ５０…液滴吐出ヘッド（ヘッド）、 ５４…圧電体素子（圧電装置）、 ５５…振動板、 ６０…インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）

Claims (7)

1. 一対の電極間に圧電体層を有する圧電装置の製造方法であって、
   酸素を含む雰囲気下で前記圧電体層に所定の処理を行う工程と、
   前記所定の処理で前記圧電体層に形成された酸化層を除去する工程と、
   を有することを特徴とする圧電装置の製造方法。
2. 請求項１記載の圧電装置の製造方法において、
   前記酸化層を除去する工程では、前記圧電体層をアルカリ溶液に浸漬することを特徴とする圧電装置の製造方法。
3. 請求項２記載の圧電装置の製造方法において、
   前記アルカリ溶液は、強アルカリ溶液であることを特徴とする圧電装置の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の圧電装置の製造方法において、
   前記所定の処理は、前記圧電体層をパターニングする際に塗布されたレジストを酸素プラズマを用いて除去するアッシング処理を含むことを特徴とする圧電装置の製造方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の圧電装置の製造方法において、
   前記圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛で形成されることを特徴とする圧電装置の製造方法。
6. 一対の電極間に圧電体層を有する圧電装置が振動板上に設けられた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
   酸素を含む雰囲気下で前記圧電体層に所定の処理を行う工程と、
   前記所定の処理で前記圧電体層に形成された酸化層を除去する工程と、
   を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
7. 一対の電極間に圧電体層を有する圧電装置が振動板上に設けられた液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の製造方法であって、
   酸素を含む雰囲気下で前記圧電体層に所定の処理を行う工程と、
   前記所定の処理で前記圧電体層に形成された酸化層を除去する工程と、
   を有することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
   

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