(57)【要約】【課題】優れた結晶性を有する圧電素子によって長期間に亘って印刷品質を維持することができる液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】ノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が形成される流路形成基板１０の一方面側に第１電極６０を形成する工程と、前記流路形成基板１０の前記第１電極６０上に圧電体前駆体膜を形成する前駆体膜形成工程及び該圧電体前駆体膜を加熱して結晶化して圧電体膜を形成する焼成工程を有する圧電体膜形成工程を２回以上行って積層された複数の前記圧電体膜を形成する工程と、積層された複数の前記圧電体膜を再加熱して圧電体層７０を形成する再加熱工程と、前記圧電体層７０の前記第１電極６０とは反対側の面に第２電極８０を形成する工程と、を具備し、１回目の前記焼成工程及び前記再加熱工程は、２回目以降の焼成工程よりも高い温度で加熱する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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電極を形成する工程と、
前記流路形成基板の前記第１電極上に圧電体前駆体膜を形成する前駆体膜形成工程及び該圧電体前駆体膜を加熱して結晶化して圧電体膜を形成する焼成工程を有する圧電体膜形成工程を２回以上行って積層された複数の前記圧電体膜を形成する工程と、
積層された複数の前記圧電体膜を再加熱して圧電体層を形成する再加熱工程と、
前記圧電体層の前記第１電極とは反対側の面に第２電極を形成する工程と、を具備し、
１回目の前記焼成工程及び前記再加熱工程は、２回目以降の焼成工程よりも高い温度で加熱す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２回目以降の焼成工程では、前記圧電体前駆体膜を６００℃で加熱することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
１回目の前記圧電体膜形成工程では、前記圧電体前駆体膜形成工程を１回行ってから前記焼成工程を１回行うと共に、２回目以降の圧電体膜形成工程では、前記前駆体膜形成工程を２回以上繰り返し行ってから前記焼成工程を１回行うことを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
１回目の前記焼成工程は、前記再加熱工程の温度以上の温度で加熱することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の製造方法によって製造された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。
【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及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッド等に用いられる圧電素子は、電気機械変換機能を呈する圧電材料からなる誘電体膜を２つの電極で挟んだ素子であり、誘電体膜は、例えば、結晶化した圧電性セラミックスにより構成されている。
【０００３】
このような圧電素子の製造方法としては、基板（流路形成基板）の一方面側に第１電極をスパッタリング法等により形成した後、第１電極上に圧電体層をゾル−ゲル法又はＭＯＤ法等により形成すると共に、圧電体層上に第２電極をスパッタリング法により形成し、圧電体層及び第２電極をパターニングすることで圧電素子を形成している（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
圧電体層を上述したゾル−ゲル法又はＭＯＤ法で形成する場合、第１電極上に圧電体前駆体膜を形成する前駆体膜形成工程と、圧電体前駆体膜を焼成して圧電体膜を形成する焼成工程を有する圧電体膜形成工程とを有する圧電体膜形成工程を繰り返し行って、比較的厚さの厚い圧電体層を形成している。これは、比較的厚い圧電体前駆体膜を一気に焼成すると、圧電体膜にクラック等の破壊が生じてしまうからである。すなわち、圧電体前駆体膜形成工程を繰り返し行うことによって比較的厚さの厚い圧電体層を得ていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５３５５２号公報
【特許文献２】特許第３４０５４９８号公報
【特許文献３】特許第３１０５０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、さらに結晶性に優れ、繰り返し駆動を行っても変位低下率が低い圧電素子が望まれている。なお、圧電素子を繰り返し駆動した際に変位低下率が高いと、駆動時間の経過と共にインク吐出特性が低下し、均一な印刷品質を保つことができないという問題がある。
【０００７】
このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、優れた結晶性を有する圧電素子によって長期間に亘って印刷品質を維持することができる液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射装置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】
上記課題を解決する本発明の態様は、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電極を形成する工程と、前記流路形成基板の前記第１電極上に圧電体前駆体膜を形成する前駆体膜形成工程及び該圧電体前駆体膜を加熱して結晶化して圧電体膜を形成する焼成工程を有する圧電体膜形成工程を２回以上行って積層された複数の前記圧電体膜を形成する工程と、積層された複数の前記圧電体膜を再加熱して圧電体層を形成する再加熱工程と、前記圧電体層の前記第１電極とは反対側の面に第２電極を形成する工程と、を具備し、１回目の前記焼成工程及び前記再加熱工程は、２回目以降の焼成工程よりも高い温度で加熱することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、１回目の焼成工程と再加熱工程との加熱温度を、２回目以降の焼成工程の加熱温度よりも高くすることで、第１電極との密着性に優れ、且つ結晶性に優れた圧電体層を得ることができる。特に、（１００）面の半価幅が小さな圧電体層を得ることができ、第１電極、圧電体層及び第２電極で構成される圧電素子を繰り返し駆動しても、圧電素子の変位低下率を低くすることができる。これにより、長期間に亘って同じ液体噴射特性で維持することができる。
【００１０】
ここで、前記２回目以降の焼成工程では、前記圧電体前駆体膜を６００℃で加熱することが好ましい。これによれば、特に（１００）面の半価幅が小さな圧電体層を得ることができる。
【００１１】
また、１回目の前記圧電体膜形成工程では、前記圧電体前駆体膜形成工程を１回行ってから前記焼成工程を１回行うと共に、２回目以降の圧電体膜形成工程では、前記前駆体膜形成工程を２回以上繰り返し行ってから前記焼成工程を１回行うことが好ましい。これによれば、１回目の圧電体膜形成工程では、比較的薄い圧電体前駆体膜を形成することで、比較的高い温度で焼成して結晶化しても、表面に凹凸が形成される影響が少ない。また、２回目以降の圧電体膜形成工程では、２層以上の圧電体前駆体膜を形成することで、比較的厚い圧電体層を低コストで形成することができる。
【００１２】
また、１回目の前記焼成工程は、前記再加熱工程の温度以上の温度で加熱することが好ましい。これによれば、特に（１００）面の半価幅が小さな圧電体層を得ることができる。
【００１３】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の製造方法によって製造された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。
かかる態様では、長期間に亘って印刷品質が劣化しない液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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】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】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４】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】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】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】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】一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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′断面図である。
【００１６】
本実施形態では、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。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。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。このように、本実施形態では、流路形成基板１０に、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。
【００１７】
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、ステンレス鋼等からなる。
【００１８】
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。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、変位可能に設けられた圧電素子３００を有するもの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。
【００１９】
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料、特に圧電材料の中でも一般式がＡＢＯ３で表現されるペロブスカイト型結晶構造（Ａサイトは任意の金属元素、Ｂサイトは任意の金属元素）を有し、金属としてＰｂ、Ｚｒ、及びＴｉを含む強誘電体材料からなる。圧電体層７０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、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る。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、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）等を用いることができる。
【００２０】
また、圧電体層７０は、（１００）面、（１１０）面又は（１１１）面の何れに優先配向していてもよく、また、その結晶構造は、菱面体晶系（rhombohedral）、正方晶系（tetragonal）、単斜晶系（monoclinic）の何れであってもよい。なお、本実施形態の圧電体層７０は、（１００）面に優先配向しているものである。このように（１００）面に優先配向した圧電体層７０は、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる、所謂、変位特性に優れたものであり、インクジェット式記録ヘッドＩに好適に用いることができるものである。ちなみに、圧電体層７０を（１００）面又は（１１０）面に優先配向させるには、第１電極６０の下や上に所定の結晶配向を有する配向制御層を設けることや、第１電極６０上に第１電極６０の配向を無効にするチタンなどの結晶種層を設け、圧電体層７０を形成する際の熱処理温度等を調整することで形成できる。なお、本発明で「結晶が（１００）面に優先配向している」とは、全ての結晶が（１００）面に配向している場合と、ほとんどの結晶（例えば、９０％以上）が（１００）面に配向している場合と、を含むものである。
【００２１】
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に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を０．５〜５μｍ前後の厚さで形成した。
【００２２】
また、圧電素子３００の個別電極である各第２電極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。
【００２３】
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、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、リザーバー１００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１００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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１２０が固定されている。この駆動回路１２０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１２０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１２１を介して電気的に接続されている。
【００２８】
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、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー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、リザーバー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。
【００２９】
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、図示しない外部の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、駆動回路１２０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。
【００３０】
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３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図７は、本発明の実施形態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を示す圧力発生室の長手方向の断面図である。また、圧電体層７０として、チタン酸ジルコン酸鉛を用いて説明をするが、もちろん、この材料に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛に添加物を添加したものを含むことを付言する。
【００３１】
まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハーであり流路形成基板１０が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する酸化膜５１を形成する。
【００３２】
そして、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（酸化膜５１）上に、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００３３】
次いで、図３（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。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。また、第１電極６０は、例えば、スパッタリング法やＰＶＤ法（物理蒸着法）などにより形成することができる。
【００３４】
次に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成する。ここで、本実施形態では、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、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法を用いてもよい。
【００３５】
圧電体層７０の具体的な作成手順を説明する。まず、図４（ａ）に示すように、第１電極６０上にＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７１を成膜する（前駆体膜形成工程）。すなわち、第１電極６０が形成された流路形成基板用ウェハー１１０上に金属有機化合物を含むゾル（溶液）を塗布する（塗布工程）。
【００３６】
次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。例えば、本実施形態の乾燥工程では、流路形成基板用ウェハー１１０上に塗布されたゾルを１５０〜１７０℃で３〜３０分保持することで乾燥した。
【００３７】
次に、乾燥した圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。本実施形態では、乾燥された圧電体前駆体膜７１を３００〜４００℃に加熱して約３〜３０分保持することで脱脂した。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７１に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることであり、圧電体前駆体膜７１が結晶化しない程度に、すなわち、非晶質の圧電体前駆体膜７１を形成することを言う。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することにより結晶化させ、圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。本実施形態では、脱脂した圧電体前駆体膜７１を５００〜８００℃に加熱して焼成するのが好ましい。
【００３９】
次に、図４（ｃ）に示すように、第１電極６０上に１層目の圧電体膜７２を形成した段階で、第１電極６０及び１層目の圧電体膜７２をそれらの側面が傾斜するように同時にパターニングする。なお、第１電極６０及び１層目の圧電体膜７２のパターニングは、例えば、イオンミリング等のドライエッチングにより行うことができる。
【００４０】
ここで、例えば、第１電極６０をパターニングしてから１層目の圧電体膜７２を形成する場合、フォト工程・イオンミリング・アッシングして第１電極６０をパターニングするため、第１電極６０の表面や、表面に設けた図示しないチタン等の結晶種層などが変質してしまう。そうすると変質した面上に圧電体膜７２を形成しても当該圧電体膜７２の結晶性が良好なものではなくなり、２層目以降の圧電体膜７２も１層目の圧電体膜７２の結晶状態に影響して結晶成長するため、良好な結晶性を有する圧電体層７０を形成することができない。
【００４１】
それに比べ、１層目の圧電体膜７２を形成した後に第１電極６０と同時にパターニングすれば、１層目の圧電体膜７２はチタン等の結晶種に比べて２層目以降の圧電体膜７２を良好に結晶成長させる種（シード）としても性質が強く、たとえパターニングで表層に極薄い変質層が形成されていても２層目以降の圧電体膜７２の結晶成長に大きな影響を与えない。
【００４２】
そして、上述した前駆体膜形成工程（塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程）と、焼成工程とを有する圧電体膜形成工程を２回以上繰り返すことで、図４（ｄ）に示すように、２層以上の積層された圧電体膜７２を形成する。このとき、１回目の焼成工程の加熱温度を、２回目以降の焼成工程の温度よりも高くする。例えば、１回目の焼成工程では、５００〜８００℃で５〜３０分間加熱するのが好ましく、２回目以降の焼成工程では、５００〜７００℃で５〜３０分間加熱するのが好ましい。
【００４３】
ここで、各回の圧電体膜形成工程において、前駆体膜形成工程を複数回繰り返してもよい。すなわち、圧電体前駆体膜７１を２層以上積層した後、積層した圧電体前駆体膜７１を同時に加熱して結晶化する焼成工程を行ってもよい。したがって、１回目の焼成工程の加熱温度とは、１層の圧電体前駆体膜７１を焼成する際の温度や、複数層の圧電体前駆体膜７１を焼成する際の温度などを言う。同様に、２回目以降の焼成工程の温度も、１層の圧電体前駆体膜７１を焼成する際の温度や、複数層の圧電体前駆体膜７１を焼成する際の温度などを含むものである。勿論、１回目と２回目以降とで、前駆体膜形成工程を行う回数を変更してもよい。本実施形態では、１回目の圧電体膜形成工程では、１層の圧電体前駆体膜７１を形成し、１層の圧電体前駆体膜７１を加熱焼成して結晶化して１層目の圧電体膜７２を形成している。また、２回目以降の各圧電体膜形成工程では、２層以上の圧電体前駆体膜７１を形成した後、１回の焼成によって圧電体膜７２を形成している。したがって、１回目の圧電体膜形成工程では、２回目以降よりも厚さの薄い圧電体膜７２が形成されていることになる。そして、焼成工程の加熱温度を高くすると、圧電体膜７２の表面に凹凸が形成された荒れた表面となるものの、１回目の圧電体膜形成工程の焼成工程を高温としても、１回目の圧電体膜形成工程では、比較的薄い圧電体膜７２を形成するため、高温による凹凸の影響は生じにくい。また、１回目の圧電体膜形成工程の焼成工程を高温で行うことで、第１電極６０と圧電体膜７２との密着力を向上することができる。
【００４４】
次に、積層された圧電体膜７２を再加熱（ポストアニール）することで、複数層の圧電体膜７２で構成された圧電体層７０を形成する（再加熱工程）。再加熱工程では、２回目以降の焼成工程の温度よりも高い温度で行う。本実施形態の再加熱工程では、６７０〜８００℃で５〜３０分間加熱するのが好ましい。
【００４５】
また、再加熱温度は、１回目の焼成工程の加熱温度よりも低い温度で行うのが好ましい。すなわち、１回目の焼成工程は、再加熱工程の温度よりも高い温度で行うのが好ましい。ちなみに、焼成工程及び再加熱工程における加熱温度が高すぎると、圧電体層７０の表面に凹凸が形成されて表面が荒れるといった形状異常が発生するため、８００℃以下とするのが好適である。
【００４６】
なお、乾燥工程、脱脂工程、焼成工程、再加熱工程で用いられる加熱装置としては、例えば、ホットプレートや、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置などを用いることができる。
【００４７】
ここで、各加熱工程（焼成工程、再加熱工程）の温度の違いにより形成される圧電体層７０の特性の違いを測定した。
【００４８】
（実施例１）
上述した実施形態１と同様に、１回目の圧電体膜形成工程では、１層の圧電体前駆体膜を形成して焼成し、その後、２回目〜５回目の各圧電体膜形成工程では、３層の圧電体前駆体膜７１を形成した後、３層の圧電体前駆体膜７１を焼成する焼成工程を１回行った。すなわち、圧電体膜形成工程を５回繰り返し行い、最後に再加熱工程を行って圧電体層を形成した。
【００４９】
１回目の焼成工程では、７３７℃で３００秒間加熱し、２回目〜５回目の各焼成工程では、それぞれ６００℃で３００秒間加熱した。また、再加熱工程では、７３７℃で３００秒間加熱した。なお、各焼成工程及び再加熱工程では、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を用いて行った。
【００５０】
（実施例２）
１回目の焼成工程の加熱条件を７５０℃で３００秒に変更した以外は、実施例１と同様の工程・温度条件によって圧電体層を形成した。
【００５１】
（実施例３）
１回目の焼成工程の加熱条件を７６０℃で３００秒に変更した以外は、実施例１と同様の工程・温度条件によって圧電体層を形成した。
【００５２】
（比較例１）
２〜５回目の焼成工程の加熱条件を７３７℃で３００秒に変更し、再加熱工程を行わない以外は、上述した実施形態１と同様の工程・温度条件によって圧電体層を形成した。
【００５３】
（比較例２）
１回目の焼成工程の加熱条件を６００℃で３００秒に変更した以外は、実施例１と同様の工程・温度条件によって圧電体層を形成した。
【００５４】
（試験例）
上述した実施例１〜３と比較例１及び２の圧電体層について、再加熱工程前の積層された圧電体膜の（１００）面半価幅と、再加熱工程後の圧電体層の（１００）面半価幅を測定した。本実施形態では、半価幅をＸ線回折広角法（ＸＲＤ）によって測定した。この結果を下記表１に示す。
【００５５】
なお、Ｘ線回折広角法（ＸＲＤ）によって圧電体層（積層された圧電体膜を含む）を測定すると、（１００）面、（１１０）面、（１１１）面等に相当する回折強度のピークが発生する。そして、「半価幅」とは、Ｘ線回折広角法（ＸＲＤ）により測定されたＸ線回折チャートで示されるロッキングカーブの各結晶面に相当するピーク強度の半価での幅のことを言う。本実施形態では、流路形成基板用ウェハー１１０の面内で５〜９ポイントでＸ線回折広角法（ＸＲＤ）の半価幅を測定し、この平均を求めた。
【００５６】
ちなみに、（１００）面の半価幅は、圧電体層（積層された圧電体膜を含む）の厚さ方向（第１電極６０と第２電極８０とを結ぶ方向）の結晶格子のズレを示している。圧電体層の厚さ方向の結晶格子の大きさが揃っていた方が圧電体層の変位特性、特に繰り返し駆動した際の変位低下率が低いため、圧電体層の結晶格子の大きさのズレを示す（１００）面の半価幅は、できるだけ小さくするのが好ましい。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
表１に示すように、１回目の焼成工程の温度を２〜５回目の焼成工程の温度よりも高くした実施例１〜３では、１回目〜５回目まで同じ温度で加熱した比較例１及び２よりも焼成工程後の（１００）面の半価幅は小さい。
【００５９】
ここで、実施例１と比較例１とを比較すると、実施例１と比較例１とでは、１回目の焼成工程の加熱温度は同じなのに対し、２〜５回目の焼成工程では、比較例１の方が高い加熱温度で行っている。そして、５回目の焼成工程後の（１００）面の半価幅は、実施例１の方が比較例１よりも小さい。したがって、比較例１のように、単純に全ての焼成工程の加熱温度を上げただけでは、半価幅を小さくすることはできず、１回目の焼成工程の温度を、２〜５回目の焼成工程よりも高くすることで、（１００）面の半価幅を小さくすることができることが判明した。
【００６０】
また、比較例２では、実施例１の２〜５回目の焼成工程と加熱温度で、全ての焼成工程（１回目〜５回目）の加熱を行っているが、この比較例１では、５回目の焼成工程後の（１００）面の半価幅は大きい。
【００６１】
一方、表１に示す結果から、実施例１〜３、比較例２では、２〜５回目の焼成工程よりも高い温度で再加熱工程を行うことで、小さな（１００）面の半価幅を得ることができることが判明した。また、実施例３のように、１回目の焼成工程の温度に対して再加熱工程の温度を下げ、且つ実施例２よりも１回目の焼成工程の温度を上げることでさらに小さい半価幅を得ることができることが判明した。
【００６２】
このように、１回目の焼成工程及び再加熱工程の加熱温度を、２回目以降の加熱温度よりも高くすることで、（１００）面の半価幅を小さくすることができる。これにより、結晶性に優れ、変位低下率の低い圧電体層７０を得ることができる。
【００６３】
このように圧電体層７０を形成した後は、図５（ａ）に示すように、圧電体層７０上に亘って、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる第２電極８０を形成する。そして、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極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。圧電体層７０及び第２電極８０のパターニング方法としては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。
【００６４】
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図５（ｃ）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、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）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００６５】
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を接合する。そして、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚さにする。
【００６６】
次いで、図７（ａ）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。そして、図７（ｂ）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、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。
【００６７】
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とする。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、１回目の焼成工程と再加熱工程との加熱温度を２回目以降の焼成工程の加熱温度よりも高くすることで、（１００）面の半価幅が小さく、結晶性に優れた圧電体層７０を得ることができる。ちなみに、このように（１００）面の半価幅が小さい圧電体層７０は、繰り返し駆動した際に変位量が低下する変位低下率が低いという特性を有する。したがって、長期間に亘ってインク吐出特性（液体噴射特性）を均一に維持することができるインクジェット式記録ヘッドＩを製造することができる。
【００６９】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的な構成は上述したもの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、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、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００７０】
また、上述した実施形態１では、第１電極６０を流路形成基板用ウェハー１１０の一方面側（絶縁体膜５５上）の全面に亘って形成後、所定形状にパターニングしてから、圧電体膜７２を形成するようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、第１電極６０を流路形成基板用ウェハー１１０の一方面側（絶縁体膜５５上）の全面に亘って形成した後、第１電極６０上に１回の圧電体膜形成工程で圧電体膜７２を形成した段階で、第１電極６０及び圧電体膜７２を同時にパターニングしてもよい。このように、１回の圧電体膜形成工程によって圧電体膜７２を形成した後に第１電極６０と同時にパターニングすれば、１回の圧電体膜形成工程によって形成された圧電体膜７２は、２回目以降の圧電体膜形成工程で形成される圧電体膜７２を良好に結晶成長させる種（シード）としても性質が強く、たとえパターニングで表層に極薄い変質層が形成されていても２回目の圧電体膜形成工程以降で形成される圧電体膜７２の結晶成長に大きな影響を与えない。
【００７１】
また、これら実施形態で製造された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。
【００７２】
図８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。
【００７３】
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。
【００７４】
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を有するヘッドユニット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。
【００７５】
なお、上述した実施形態１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。
【符号の説明】
【００７６】
Ｉ  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  ＩＩ  インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、  １０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク供給路、  １５  連通路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板（結晶基板）、  ３１  リザーバー部、  ４０  コンプライアンス基板、  ５０  弾性膜、  ５５  絶縁体膜、  ６０  第１電極、  ７０  圧電体層、  ７１  圧電体前駆体膜、  ７２  圧電体膜、  ８０  第２電極、  ９０  リード電極、  １００  リザーバー、  １２０  駆動回路、  １２１  接続配線、  ３００  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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