(57)【要約】      （修正有）【課題】下電極および／または上電極がＳｒＲｕＯ３層を含む圧電アクチュエータを製造する際に膜剥がれの発生を抑制することが可能な圧電アクチュエータの製造方法を提供する。【解決手段】下電極１１と上電極１３との間に圧電層１２が配置された構造を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、下電極１１および／または上電極１３がＳｒＲｕＯ３層を含んでおり、ＳｒＲｕＯ３層を形成する工程の後にアニール処理を行うアニール処理工程を有する。【選択図】図１
2014179573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下電極と上電極との間に圧電層が配置された構造を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記下電極および／または前記上電極がＳｒＲｕＯ３層を含んでおり、
前記ＳｒＲｕＯ３層を形成する工程の後にアニール処理を行うアニール処理工程を有する圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記圧電アクチュエータの製造方法は、
層間絶縁層を形成する層間絶縁層形成工程を有しており、
前記アニール処理工程は、前記層間絶縁層形成工程直後までに行う請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記アニール処理の温度は、前記圧電層を構成する材料のキュリー温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記アニール処理は、所望の温度まで昇温後、室温まで降温する処理であることを特徴とする請求項１乃至３記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記アニール処理は、前記所望の温度まで昇温後、室温まで降温する工程を複数回繰り返す処理であることを特徴とする請求項４記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載の圧電アクチュエータの製造方法により製造された圧電アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッド、及び、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、電極を構成する材料としてＳｒＲｕＯ３を含む圧電アクチュエータが製造されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電極を構成する材料としてＳｒＲｕＯ３を含む圧電アクチュエータを製造する際に、電極を構成するＳｒＲｕＯ３の層と、電極を構成する他の層や、圧電層との界面において膜剥がれが発生する場合があった。このような膜剥がれが発生すると、膜剥がれの程度によっては圧電アクチュエータとして機能できないため、歩留まり低下の原因となる。
【０００４】
本発明は上記従来技術が有する問題に鑑み、下電極および／または上電極がＳｒＲｕＯ３層を含む圧電アクチュエータを製造する際に膜剥がれの発生を抑制することが可能な圧電アクチュエータの製造方法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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は下電極と上電極との間に圧電層が配置された構造を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記下電極および／または前記上電極がＳｒＲｕＯ３層を含んでおり、
前記ＳｒＲｕＯ３層を形成する工程の後にアニール処理を行うアニール処理工程を有する圧電アクチュエータの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、下電極および／または上電極がＳｒＲｕＯ３層を含む圧電アクチュエータを製造する際にＳｒＲｕＯ３層と、電極を構成する他の層や、圧電層との界面において膜剥がれ発生を抑制可能な圧電アクチュエータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の圧電アクチュエータの構成例の説明図
【図２】本発明に係る第１の実施形態の液滴吐出ヘッドの斜視図
【図３】本発明に係る第１の実施形態の液滴吐出ヘッドの断面図
【図４】本発明に係る第１の実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程の説明図（その１）
【図５】本発明に係る第１の実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程の説明図（その２）
【図６】本発明に係る第１の実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程の説明図（その３）
【図７】本発明に係る第１の実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程の説明図（その４）
【図８】本発明に係る第１の実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程の説明図（その５）
【図９】本発明に係る第１の実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程の説明図（その６）
【図１０】本発明に係る第２の実施形態の画像形成装置の側面説明図
【図１１】本発明に係る第２の実施形態の画像形成装置の要部平面説明図
【図１２】本発明に係る実施例において、アニール処理を施した際のＳｒＲｕＯ３層の膜応力変化
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、発明を実施するための形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【０００９】
本実施形態では、本発明の圧電アクチュエータの製造方法の構成例について説明する。また、本発明の液滴吐出ヘッドの構成例についても説明する。
【００１０】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、下電極と上電極との間に圧電層が配置された構造を有する圧電アクチュエータに関するものである。そして、前記下電極および／または上電極がＳｒＲｕＯ３層を含んでおり、前記ＳｒＲｕＯ３層を形成する工程の後にアニール処理を行うアニール処理工程を有している。
【００１１】
本発明の発明者らは、ＳｒＲｕＯ３層（以下「ＳＲＯ層」とも記載する）を含む電極を有する圧電アクチュエータの製造時に、ＳＲＯ層周辺で膜剥がれが発生する原因の検討を行ったところ、ＳＲＯ層が熱ヒステリシスを有していることが分かった。そして、従来の製造方法においては、ＳＲＯ層形成後、ＳＲＯ層の熱ヒステリシスが安定する前に熱処理を伴う後段の製造工程を実施するため、工程の内容によってはＳＲＯ層に変形が生じ、膜剥がれが発生すると推認された。このため、ＳＲＯ層を形成した後にアニール処理を行い、ヒステリシス特性を安定させることにより膜剥がれの発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
図１に本実施形態の圧電アクチュエータの構成例を示す。図１は本実施形態の圧電アクチュエータの断面図を示しており、該圧電アクチュエータは、下電極１１、圧電層１２、上電極１３が積層された構造を有している。そして、更に層間絶縁層１４や、図示しない下電極１１、上電極１３に接続された引出し配線等を設けることができる。
【００１３】
圧電アクチュエータを構成する各部材について説明する。
【００１４】
下電極１１、上電極１３について説明する。上述のように下電極１１および／または上電極１３はＳｒＲｕＯ３層を含んでいる。すなわち、ＳｒＲｕＯ３層は下電極１１、上電極１３の何れかに含まれていればよく、両電極に含まれていてもよい。
【００１５】
ＳＲＯ層を有する電極については、ＳＲＯ層のみから構成されていても良いが、他の材料から構成される層も有する構成、すなわち、多層電極とすることもできる。ＳＲＯ層以外の層の材料としては特に限定されるものではなく、電極を構成する材料として一般的に用いられている各種電極材料を用いることができる。具体的には例えばＰｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ等から選択される金属またはこれらの金属の合金からなる層や、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＳｒＯ、ＣａＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３等の白金族金属含有導電性酸化物やＬａＮｉＯ３などを用いることができる。
【００１６】
また、上電極、下電極のうち、一方の電極についてＳＲＯ層を含まない場合、係るＳＲＯ層を含まない電極は電極を構成する材料として一般的に用いられている各種電極材料により構成することができる。例えばＰｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ等から選択される金属またはこれらの金属の合金からなる層や、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＳｒＯ、ＣａＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３等の白金族金属含有導電性酸化物やＬａＮｉＯ３などを用いることができる。なお、この場合も電極は一つの層から形成された構成とすることもでき、複数の材料を積層した構成（多層電極）とすることもできる。
【００１７】
さらに、電極と、他の部材との密着性を高めるため電極の最表面に密着層を含む構成とすることもできる。密着層を構成する材料についても特に限定されるものではないが、例えばＴｉ層やＴｉＯ２層を用いることができる。
【００１８】
また、電極を構成する各層の厚さやその他サイズについても特に限定されるものではなく、必要とされる電流の流量や、圧電アクチュエータのサイズに合わせて任意に選択することができる。
【００１９】
下電極１１、上電極１３の形成方法は特に限定されるものではなく、構成する材料により任意の方法を選択することができる。例えばスパッタ法により各層を形成することができる。
【００２０】
次に、圧電層１２について説明する。圧電層１２を構成する材料としては、圧電性を示す任意の材料を用いることができ、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(ＰＺＴ)やチタン酸バリウム等各種材料を用いることができる。中でも、圧電性を示す材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛(ＰＺＴ)が工業用途として広く使用されており、材料・加工方法が豊富であることと温度特性、圧電性能が高いことから好ましく用いられる。
【００２１】
圧電層１２の厚さは、要求される変位量等に応じて任意に選択することができる。圧電層１２は例えばゾル−ゲル法により形成することができ、複数層積層して所望の膜厚とすることができる。
【００２２】
層間絶縁層１４は、図１に示すように少なくとも上電極１３の上面、及び、下電極１１、圧電層１２、上電極１３の側面を覆うように形成された絶縁層である。層間絶縁層は一層から構成しても良く、複数層から構成されていてもよい。層間絶縁層１４を構成する材料は特に限定されるものではなく、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の膜や、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）等により構成することができる。層間絶縁層を複数層形成する場合には、各層は同じ材質から構成されていても良いが、異なる材質の層を積層しても良い。
【００２３】
成膜方法も特に限定されるものはなく、形成する層の材質等にあわせて選択することができ、例えば、ＡＬＤ法、スパッタ法、ＣＶＤ法等により形成することができる。
【００２４】
次に、本実施形態の圧電アクチュエータの製造方法の構成について、該圧電アクチュエータを含む液滴吐出ヘッドを製造する場合を例に以下に説明する。
【００２５】
まず製造する液滴吐出ヘッドの構成を図２および図３に示す。図２は、液滴吐出ヘッド２０の斜視図を、図３は、図２におけるＡ−Ａ´の範囲の液滴吐出ヘッド２０の断面図をそれぞれ示している。なお、図２では圧電アクチュエータ２２１周辺の構成を示すため、層間絶縁層１４とパッシベーション膜２２６の一部を省略して示している。
【００２６】
図２、図３に示すように、液滴吐出ヘッド２０はサブフレーム基板２１０とアクチュエータ基板２２０とノズル基板２３０を積層した構造を有しており、これらの基板は例えば接着剤によって接合することができる。
【００２７】
まず、サブフレーム基板２１０はその材質は特には限定されないが、例えばシリコン基板により構成することができる。そして、アクチュエータ基板２２０と対向する面に圧電アクチュエータ２２１を収容するためのアクチュエータ保護キャビティ２１１や、アクチュエータ基板２２０と接合するためのサブフレーム接合部２１２を設けることができる。
さらに、上記以外にも外部よりインクを供給するためのインク供給孔、外部への電気配線の取り回し用開口、あるいはアクチュエータ基板２２０とのアライメント用マーク等も形成することができる。
【００２８】
アクチュエータ基板２２０についても特にその材質は限定されるものではないが例えばシリコン基板を用いて形成することができる。
【００２９】
そして、アクチュエータ基板２２０の一方の面に、図１を用いて説明したように下電極、圧電層、上電極の積層構成からなる圧電アクチュエータ２２１が形成されている。係る圧電アクチュエータ２２１は後述するように、本発明の圧電アクチュエータの製造方法により製造することができる。
【００３０】
圧電アクチュエータ２２１は、図３に示すように層間絶縁層１４を有する構成とすることもできる。また、アクチュエータ基板２２０には、外部駆動回路からの信号を伝達する配線２２５、さらに配線２２５を保護するためのパッシベーション膜２２６を設けることもできる。アクチュエータ基板２２０の他方の面には振動板２２３を介して、インク液室２２２、隔壁２２７を形成することができる。
【００３１】
このように構成されたアクチュエータ基板２２０とサブフレーム基板２１０とは、一方の面側の隔壁２２７と対向する位置に形成された接合面段差２２８と、前記サブフレーム基板２１０のサブフレーム接合部２１２とを接着剤２２９によって接合することができる。なお、接合面段差２２８は図３に示すように例えば層間絶縁層１４、配線２２５、パッシベーション膜２２６によって形成することができる。
【００３２】
ノズル基板２３０としては例えば金属板を用いることができ、プレス加工あるいはＮｉ電鋳工法等によって、インク液室２２２に連通するノズル孔２３１が形成されている。アクチュエータ基板２２０の他方の面側（インク液室２２２が設けられた側の面）の例えば隔壁２２７部分に接着剤等によって接合することができる。
【００３３】
そして、上記のような構成を有する液滴吐出ヘッドの製造方法について図４〜図９を用いて説明する。まず、圧電アクチュエータの製造方法について、図４、図５を用いて説明する。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、アクチュエータ基板２２０となるシリコン基板４１上に振動板２２３を形成する。
【００３５】
アクチュエータ基板２２０としてシリコン基板を用いる場合、その面方位は特に限定されるものではないが、入手、加工の容易性から、面方位が＜１００＞のシリコン基板を用いることが好ましい。
【００３６】
振動板２２３は、液滴吐出ヘッドとした場合に、圧電アクチュエータ２２１によって発生した力を受けて、変形変位して、インク液室内のインク滴を吐出させる働きをする。そのため、振動板２２３としては係る変形変位に耐えられる強度を有したものであることが好ましい。具体的には例えば、シリコン酸化膜や、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜により構成することができる。例えば、熱酸化法やＣＶＤ法によって形成することができる。
【００３７】
なお、ここでは、液滴吐出ヘッドの製造方法を例に説明しているため、上記基板を用意し、これに圧電アクチュエータを形成するが、他の用途に用いる場合には、異なる構成の基板を用意し、これに圧電アクチュエータを形成することもできる。
【００３８】
図４（ｂ）に示すように、振動板２２３上に圧電アクチュエータ２２１を形成する。圧電アクチュエータ２２１は下電極１１、圧電層１２、上電極１３が積層された構成とすることができる。
【００３９】
各電極、圧電層の構成については既に説明した構成とすることができ、下電極１１および／または上電極１３はＳＲＯ層を含む構成となっている。
【００４０】
次に図４（ｃ）、図５（ｄ）、（ｅ）に示すように、上電極１３上へフォトレジストパターン４２を形成し（図４（ｃ））、フォトリソグラフィー、エッチングによって、圧電アクチュエータ２２１を構成するパターンを形成する（図５（ｄ））。その後、フォトレジストパターン４２を除去する（図５（ｅ））。
【００４１】
次に図５（ｆ）に示すように、パターン形成された圧電アクチュエータ２２１上に層間絶縁層（絶縁保護膜）１４を形成する。層間絶縁層の構成については上記の構成とすることができる。
【００４２】
以上の工程により、シリコン基板上に圧電アクチュエータ２２１を形成（製造）することができる。そして、更に以下の工程を行うことにより所望の液滴吐出ヘッドとすることができるが、圧電アクチュエータを有する他の装置を製造する場合には、以下の工程を目的の装置にあわせた他の工程に変更、置換することもできる。なお、アニール処理については後述する。
【００４３】
次に図６（ｇ）に示すように、外部回路の信号を伝播するための配線として配線２２５を形成する。配線２２５の形状は特に限定されるものではなく、所望のパターンに形成することができる。ただし、接合面段差２２８を形成する際、液滴吐出ヘッドの強度を高めるため、配線２２５を使った接合パターンは後の工程で形成する隔壁２２７上に沿って形成することが好ましい。配線２２５の材質については特に限定されるものではなく、各種導電材料を用いることができる。
【００４４】
配線２２５はサブフレーム基板２１０との接合に用いる接合面段差２２８を構成する部材としても用いることができる。このため、電気回路を形成する部分だけではなく、接合面段差２２８を形成する部分にも設けることができる。また、その一部または全部を電気回路としては用いず、接合面段差２２８を形成する部材としてのみ機能させることもできる。
【００４５】
次に図６（ｈ）に示すように、配線２２５の絶縁保護としてパッシベーション膜２２６を形成する。本実施形態では圧電アクチュエータ２２１の変位効率を高めるために圧電アクチュエータ２２１上のパッシベーション膜２２６は取り除いた構成としているが、圧電アクチュエータ２２１上にも設けることもできる。
【００４６】
パッシベーション膜の構成についても特に限定されるものではなく、各種絶縁材料を用いることができ、例えば上述の層間絶縁層１４と同様の材料を用いることができる。
【００４７】
一方、サブフレーム基板２１０は、その材質は特に限定されるものではないが、例えばアクチュエータ基板の場合と同様に、シリコン基板を用いることができ、加工の容易さ等の理由から、面方位が＜１００＞のシリコン基板を用いることが好ましい。
【００４８】
そして、圧電アクチュエータ２２１に対応する領域を空隙としたアクチュエータ保護キャビティ２１１とサブフレーム接合部２１２のパターンを、例えばフォトリソグラフィー、エッチングによって形成することができる。なお、サブフレーム基板２１０には、上記構成以外にも必要に応じて加工することができる。例えば、外部よりインクを供給するためのインク供給孔（図示なし）、駆動ＩＣ実装用の開口エリア（図示なし）を形成することができる。
【００４９】
そして、図６（ｈ）に示したアクチュエータ基板と、上記サブフレーム基板とは、図７（ｉ）に示すように接合される。アクチュエータ基板２２０とサブフレーム基板２１０の接合について説明する。
【００５０】
図７（ｉ）に示すように、まずサブフレーム基板２１０のサブフレーム接合部２１２のアクチュエータ基板と対向する面上に接着剤２２９を塗布する。接着剤の塗布方法は特に限定されるものではなく、接着剤の種類や塗布範囲等により任意に選択することができる。例えばフレキソ印刷技術によって、サブフレーム接合部２１２の凸パターン部分にのみに塗布することができる。
【００５１】
次に図７（ｊ）に示すように、ウエハ接合装置によって、アクチュエータ基板２２０とサブフレーム基板２１０との接合を行う。
【００５２】
次に図８（ｋ）に示すように、インク液室２２２を形成するにあたって、アクチュエータ基板２２０を所望の液室高さとするために研磨加工を行った後、レジストパターン７１を形成する。その後、エッチングによってインク液室２２２および隔壁２２７を形成し、レジストパターンを除去し、図９（ｌ）に示す構成とする。この際に、上述のように、隔壁２２７は接合面段差２２８を支持する位置にくるように構成することが好ましい。
【００５３】
最後に図９（ｍ）に示すように、ノズル孔２３１が形成されたノズル基板２３０を接合することで、液滴吐出ヘッドが形成される。
【００５４】
そして、本実施形態の圧電アクチュエータの製造方法においては、上記のようにＳｒＲｕＯ３層を形成する工程の後にアニール処理を行うアニール処理工程を有していることを特徴としている。このため、上記圧電アクチュエータの製造方法、および、液滴吐出ヘッドの製造方法においても、ＳＲＯ層を形成する工程の後にアニール処理を行うことになる。
【００５５】
そして、圧電アクチュエータ２２１は上記のように、上電極１３および／または下電極１１にＳＲＯ層が含まれている。
【００５６】
上電極１３、下電極１１の何れか一方にＳＲＯ層が含まれている場合には、係るＳＲＯ層が形成された後にアニール処理を行えばよい。
【００５７】
また、上電極１３、下電極１１の両方にＳＲＯ層が含まれる場合には、下電極１１に含まれるＳＲＯ層を形成した後から上電極のＳＲＯ層を形成するまでの間に１回、上電極のＳＲＯ層を形成した後に１回の計２回アニール処理を行うこともできる。また、上電極のＳＲＯ層を形成後に下電極のＳＲＯ層のアニール処理もかねてアニール処理を行う、すなわち、上電極のＳＲＯ層を形成した後にまとめて１回でアニール処理を行ってもよい。
【００５８】
アニール処理の際の条件は特に限定されるものではなく、ＳＲＯ層のヒステリシス特性を安定させるように行えばよい。
【００５９】
アニール処理の温度に関しては、上記のようにＳＲＯ層のヒステリシス特性を安定させられる温度により行えばよく、特に限定されるものではないが、圧電アクチュエータ２２１の圧電層を構成する材料のキュリー温度よりも低い温度により行うことが好ましい。これは、キュリー温度よりも高い温度まで加熱した場合、アニール処理後に圧電層について分極処理を行う必要が生じるため、工程が増え、製造に要する時間が長くなるためである。
【００６０】
また、アニール処理は、周辺の部材がその機能を保てる温度範囲内で行うことが好ましい。これは例えばアニール処理時に圧電アクチュエータ及びその周辺部材を構成する材料同士や、アニール炉内の雰囲気（例えば空気）と各部材とが反応しない温度によりアニール処理を行うことが好ましい。
【００６１】
アニール処理を行う際の熱処理条件は特に限定されるものではなく、ＳＲＯ層のヒステリシス特性が安定するように熱処理条件を選択することが好ましい。例えば、所望の温度まで昇温後、室温まで降温する処理とすることができる。また、所望の温度まで昇温後、室温まで降温する工程をＳＲＯ層のヒステリシスが安定するまで複数回繰り返しても良い。また、所定の温度に到達後、一定時間保持してから、室温まで冷却する方法でも良い。
【００６２】
アニール処理の際の雰囲気は特に限定されるものではなく、圧電アクチュエータ及びその周辺を構成する部材の材料や、アニールの温度等により選択することができる。アニール処理を行う際に圧電アクチュエータおよびその周辺部材を構成する材料の酸化が問題とならない加熱温度、部材であれば大気雰囲気や酸素雰囲気下で行うことができる。必要に応じて不活性雰囲気等を選択することもできる。
【００６３】
また、上記のように、アニール処理工程は、ＳＲＯ層を形成後に行えばよい。
【００６４】
このため、上記圧電アクチュエータの製造方法、および、液滴吐出ヘッドの製造方法においては、図４（ｂ）に示す工程以降であればどのタイミングで行っても良い。
【００６５】
ただし、製造工程が後段に進むに従い、同時に加熱される部材も増え、各部材の機能を損なうことなくアニール処理を行うためにはアニール温度が制約されるようになる。また、ＳＲＯ層の周辺に部材が増えると、ＳＲＯ層の膜内の応力を緩和しにくくなり、ヒステリシス特性を安定するまでにより長い時間アニール処理を要する場合が生じる。
【００６６】
このため、図５（ｆ）に示したように、層間絶縁層を形成する層間絶縁層形成工程を有している場合については、前記アニール処理工程は、前記層間絶縁層形成工程直後までに行うことが好ましい。
【００６７】
ここでいう層間絶縁層形成工程直後とは、層間絶縁層を形成する工程後の次の工程までにアニール処理工程を行うことを意味しており、層間絶縁層を複数層形成する場合には、最後の層間絶縁層を形成する工程の次の工程までに行うことを意味している。
【００６８】
上記圧電アクチュエータの製造方法、および、液滴吐出ヘッドの製造方法の例であれば、図５（ｆ）の工程直後、すなわち、図６（ｇ）の工程を行う前までにアニール処理工程を行うことが好ましいことを意味している。
【００６９】
また、特にアニール処理を行うのはＳＲＯ層を形成後早い段階で行うことが好ましいことから、上電極１３を形成直後までに、すなわち、図４（ｂ）の工程内、または、図４（ｂ）の工程直後に行うことがより好ましい。
【００７０】
以上のようなアニール処理を圧電アクチュエータの製造工程内で行うことによりＳＲＯ層のヒステリシス特性を安定させることが可能になる。このため、製造工程等において、ＳＲＯ層の周辺、すなわち、ＳＲＯ層と、電極を構成する他の層や、圧電層との界面における膜剥がれの発生を抑制することが可能になる。
【００７１】
また、図２、図３に示したような、上記圧電アクチュエータの製造方法により製造された圧電アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッドにおいては、構成する圧電アクチュエータの電極内部や電極と圧電層との界面での膜剥がれの発生を抑制できている。このため、液滴吐出ヘッドを構成する各ノズルでの吐出不良の発生を抑制することができ、より高い信頼性を有する液滴吐出ヘッドとすることができる。
［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態で説明した、液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置の構成例について説明する。
【００７２】
本実施形態の画像形成装置の構成について、図１０、図１１を用いて説明する。図１０は同装置の全体構成を説明する側面説明図、図１１は同装置の要部平面説明図である。
【００７３】
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド９０１とガイドレール９０２とでキャリッジ９０３を主走査方向に摺動自在に保持している。そして、主走査モータ９０４でタイミングベルト９０５を介して矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００７４】
このキャリッジ９０３には、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド９０７を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列することができる。そして、該液滴吐出ヘッドのインク滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、記録ヘッド９０７を構成する液滴吐出ヘッドとしては、第１の実施形態で説明したものを使用している。
【００７５】
また、キャリッジ９０３には、記録ヘッド９０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク９０８を搭載している。このサブタンク９０８には図示しないインク供給チューブを介してメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００７６】
この実施形態では、サブタンク９０８と記録ヘッド９０７とで液滴吐出装置を構成しているが、別途サブタンク９０８を設ける、すなわち、サブタンク９０８を記録ヘッド９０７と離隔して設ける構成とすることもできる。あるいは、サブタンク９０８を用いないでインクカートリッジと記録ヘッド９０７とから構成することもできる。
【００７７】
給紙部について説明する。画像形成装置で用いる用紙９１２は、給紙カセット９１０などの用紙積載部（圧板）９１１上に積載しておくことができる。そして、用紙積載部９１１から用紙９１２を画像形成装置に１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）９１３及び給紙ローラ９１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド９１４を備えた構成とすることができる。この分離パッド９１４は給紙ローラ９１３側に付勢されている。
【００７８】
この給紙部から給紙された用紙９１２を記録ヘッド９０７の下方側へ搬送するための搬送部について説明する。
【００７９】
搬送部は、用紙９１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト９２１を備えている。そして、給紙部からガイド９１５を介して送られる用紙９１２を搬送ベルト９２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ９２２と、略鉛直上方に送られる用紙９１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト９２１上に倣わせるための搬送ガイド９２３とを有する。さらに、押さえ部材９２４で搬送ベルト９２１側に付勢された先端加圧コロ９２５を備えている。また、搬送ベルト９２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ９２６を備えている。
【００８０】
ここで、搬送ベルト９２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ９２７とテンションローラ９２８との間に掛け渡されている。そして、図１１に示すように副走査モータ９３１からタイミングベルト９３２及びタイミングローラ９３３を介して搬送ローラ９２７が回転されることで、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト９２１の裏面側には記録ヘッド９０７による画像形成領域に対応してガイド部材９２９を配置している。
【００８１】
また、図１１に示すように、搬送ローラ９２７の軸には、スリット円板９３４を取り付け、このスリット円板９３４のスリットを検知するセンサ９３５を設けて、これらのスリット円板９３４及びセンサ９３５によってエンコーダ９３６を構成している。
【００８２】
帯電ローラ９２６は、搬送ベルト９２１の表層に接触し、搬送ベルト９２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として例えば軸の両端に各２．５Ｎをかけることができる。
【００８３】
キャリッジ９０３の前方側には、図１０に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール９４２を設け、キャリッジ９０３の前面側にはエンコーダスケール９４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ９４３を設けることができる。これらによって、キャリッジ９０３の主走査方向位置（ホーム位置に対する位置）を検知するためのエンコーダ９４４を構成している。
【００８４】
さらに、記録ヘッド９０７で記録された用紙９１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト９２１から用紙９１２を分離するための分離部と、排紙ローラ９５２及び排紙コロ９５３と、排紙される用紙９１２をストックする排紙トレイ９５４とを備えている。
【００８５】
また、背部には両面給紙ユニット９６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット９６１は搬送ベルト９２１の逆方向回転で戻される用紙９１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ９２２と搬送ベルト９２１との間に給紙することができる。
【００８６】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙９１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙９１２はガイド９１５で案内され、搬送ベルト９２１とカウンタローラ９２２との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド９２３で案内されて先端加圧コロ９２５で搬送ベルト９２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００８７】
このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ９２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧を印加することができる。すると、搬送ベルト９２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト９２１上に用紙９１２が給送されると、用紙９１２が搬送ベルト９２１に静電力で吸着され、搬送ベルト９２１の周回移動によって用紙９１２が副走査方向に搬送される。
【００８８】
そこで、キャリッジ９０３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９０７を駆動することにより、停止している用紙９１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙９１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙９１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙９１２を排紙トレイ９５４に排紙する。
【００８９】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト９２１を逆回転させることで、記録済みの用紙９１２を両面給紙ユニット９６１内に送り込み、用紙９１２を反転させる。すなわち、裏面が印刷面となる状態とする。そして、再度カウンタローラ９２２と搬送ベルト９２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベルト９２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ９５４に排紙する。
【００９０】
以上、本実施形態の画像形成装置について説明してきたが、係る画像形成装置における記録ヘッド９０７として、第１の実施形態で説明した液滴吐出ヘッドを用いることができる。係る液滴吐出ヘッドにおいては、構成する圧電アクチュエータの下電極および／または上電極に含まれるＳＲＯ層と、電極を構成する他の層や、圧電層との界面における膜剥がれの発生を抑制できており、より高い信頼性を有する液滴吐出ヘッドとなっている。このため、係る液滴吐出ヘッドを用いた本実施形態の画像形成装置においてもより安定して画像を形成することが可能になる。
【００９１】
ここまで本実施形態の画像形成装置について説明してきたが、係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、これらの複合機などにも適用することができる。また、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置、或いはこれらを備える画像形成装置にも適用することができる。
【実施例】
【００９２】
以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９３】
本実施例では、図４に示す工程に従い圧電アクチュエータ２２１を製造し、アニール工程によるＳＲＯ層のヒステリシス特性の変化を評価した。
【００９４】
この際の各製造工程については第１の実施形態で説明したとおりであるため省略する。
【００９５】
アクチュエータ基板２２０となるシリコン基板４１としては、面方位が＜１００＞、厚さが６２５μｍのシリコン基板を用い、シリコン基板表面に熱酸化によりシリコン酸化膜を形成したものを振動板２２３とした（図４（ａ））。
【００９６】
次いで、図４(ｂ)に示すように圧電アクチュエータを形成した。製造した圧電アクチュエータ２２１は以下の構成を有している。
【００９７】
上記振動板２２３上に下電極１１として、密着層としてのＴｉ層、さらにＰｔ層、ＳｒＲｕＯ３層（ＳＲＯ層）がスパッタによって形成されている。
【００９８】
また、圧電層１２はゾル−ゲル法によって形成されている。
【００９９】
さらに圧電層１２上には上電極１３としてＳＲＯ層、Ｐｔ層がスパッタ法により形成されている（図４（ｂ））。
【０１００】
そして、上記のように圧電アクチュエータ２２１の上電極１３を形成後にアニール処理を行った。
【０１０１】
アニール処理は、図４（ｂ）に示す状態のアニール基板を大気中で室温から４２０℃まで昇温し、４２０℃に到達後、室温まで降温する操作を３回繰り返し行った。
【０１０２】
その間の上電極１３内のＳＲＯ層の膜応力の変化を図１２に示す。
【０１０３】
図１２の結果から明らかなように、アニール処理を行うことにより、ＳＲＯ層膜内の熱応力が安定することが分かる。特にＣｙｃｌｅ２（２回目の昇降温）の降温時以降は大きな変化が見られないことが分かり、ＳＲＯ層のヒステリシス特性が安定することが確認することができた。
【０１０４】
さらに、上記アニール処理を行った後、図４（ｃ）以降の工程を行い、液滴吐出ヘッドの作製を行った。すると、上電極１３、下電極１１ともにＳＲＯ層周辺での膜剥がれは生じず、ＳＲＯ層と、電極（上電極、下電極）を構成する他の層や、圧電層１２との界面における膜剥がれの発生を抑制できることが確認できた。
【符号の説明】
【０１０５】
１１    下電極
１２    圧電層
１３    上電極
１４    層間絶縁層
２２１  圧電アクチュエータ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０６】
【特許文献１】特開２０１１−０９１１３８号公報
【図１】
2014179573.tif 000003
【図２】
2014179573.tif 000004
【図３】
2014179573.tif 000005
【図４】
2014179573.tif 000006
【図５】
2014179573.tif 000007
【図６】
2014179573.tif 000008
【図７】
2014179573.tif 000009
【図８】
2014179573.tif 000010
【図９】
2014179573.tif 000011
【図１０】
2014179573.tif 000012
【図１１】
2014179573.tif 000013
【図１２】
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