(57)【要約】【課題】加工精度が良く、耐熱性、耐久性、信頼性の高い安価な液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】この液体吐出ヘッド６０は、熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料のシリコンからなる圧力室隔壁６１’と、圧力室隔壁６１’上にエアロゾルデポジション法によって形成され、熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料のアルミナからなる振動板６２と、振動板６２上（下部電極６３上）にエアロゾルデポジション法によって形成されたＰＺＴ圧電膜６４とを備えている。圧力室隔壁６１’及び振動板６２は、アニールを行っても変形や変質、組成変化が発生することがなく、また、ＰＺＴ圧電膜６４の剥離や割れなどが生じず、更に腐食性がある液体を使用しても溶解や変質することがない。【選択図】      図４
2006175600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料からなる圧力室隔壁と、
前記圧力室隔壁上にエアロゾルデポジション法によって形成され、熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料からなる振動板と、
前記振動板上に直接製膜する製膜法によって形成された圧電膜と、
備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧力室隔壁の材料は、耐熱性金属材料、シリコン又はシリコン酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記振動板の材料は、金属材料酸化物又は窒化物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記圧電膜は、前記振動板上にエアロゾルデポジション法又はゾルゲル法によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記圧力室隔壁及び振動板の材料の熱膨張係数は、それぞれ２×10-6／°Ｃ以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料からなる基板上に熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性を有する振動板を形成する工程と、
前記振動板上に直接製膜する製膜法によって圧電膜を形成する工程と、
前記基板の一部をエッチングにより除去して圧力室及び圧力室隔壁を形成する工程と、  を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記圧電膜をアニールする工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記振動板を形成する工程は、エアロゾルデポジション法により１〜３０μｍの範囲の厚みに形成することを特徴とする請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記圧電膜の製膜法は、エアロゾルデポジション法又はゾルゲル法であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及びその製造方法に係り、特に加工精度が良く、耐久性、信頼性の高い液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エアロゾルデポジション法（以下、「ＡＤ法」という）の基本的な概念が記載されている。このＡＤ法とは、原料の粉体からエアロゾルを生成し、そのエアロゾルを基板に噴射し、その際の衝突エネルギーにより粉体を堆積させて膜を形成する方法であり、噴射体積法又はガスデポジション法とも呼ばれている。また、特許文献２には、ＡＤ法を用いて圧電アクチュエータをシリコン（Ｓｉ）ウエア上に形成し、インクジェットヘッドを形成する記載がある。
【０００３】
しかしながら、これらの特許文献１、２には、インクジェットヘッドの振動板をＡＤ法で形成することや、エッチングストッパ層をＡＤ法で形成することに関する記載は全くない。
【０００４】
一方、特許文献３では、ＳＯＩ(Silicon on Insulator)構造材料を使用し、ＳＯＩ構造材料のインシュレータをエッチングストッパとして使用するとともに、インシュレータの厚みを振動板の厚みとすることで、インシュレータを振動板とするインクジェットヘッドが提案されている。しかしながら、ＳＩＯウエハは通常のウエハと比べて著しく高価であり、また、高度な製造技術を必要とする。更に、インク室形成時のエッチングストッパ層として、ＳｉＯ2 等のインシュレータが用いられるが、エッチング液によっては選択比が悪く、オーバーエッチングなどが生じるという問題がある。
【０００５】
特許文献４には、ＳＵＳ、Ｎｉ合金、Ｃｕ合金などの耐食性金属材料上にＡＤ法にてＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 あるいはＮｂ2 Ｏ5 などの金属製酸化物を形成し、この金属製酸化物上にＡＤ法やゾルゲル法にて圧電膜を形成し、その後、前記耐食性金属材料をエッチング加工して耐食性金属材料からなる圧力室隔壁を形成するとともに、圧力室隔壁上に前記金属製酸化物からなる振動板を形成して液体吐出ヘッドを製造する記載がある。
【特許文献１】特公平３−１４５１２号公報
【特許文献２】特開２０００−３２８２２３号公報
【特許文献３】特開平１０−４４４０６号公報
【特許文献４】特開２００３−１３６７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＡＤ法により製膜した圧電膜（ＰＺＴ圧電膜）の特性をよくするために、ＰＺＴ圧電膜の製膜後に６００°Ｃ以上でアニールすることが必要であるが、圧力室隔壁や振動板となる材料に耐熱性の低い金属を用いると、アニールによって変形や変質、組成変化が生じ、また不純物がＰＺＴ圧電膜に拡散してしまい特性が劣化するという問題がある。更に、圧力室隔壁や振動板となる材料に熱膨張係数が大きな金属材料を用いると、ＰＺＴ圧電膜と振動板との界面や、振動板と圧力室隔壁との界面に剥離が生じ、また、ＰＺＴ圧電膜に割れが生じるという問題がある。
【０００７】
特許文献４には、圧力室隔壁となる耐食性金属材料や振動板となる金属製酸化物を選択する際に、耐熱性や熱膨張係数を考慮する記載がない。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、加工精度が良く、耐熱性、耐久性、信頼性の高い安価な液体吐出ヘッド及びそ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】
【０００９】
前記目的を達成するために請求項１に係る液体吐出ヘッドは、熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料からなる圧力室隔壁と、前記圧力室隔壁上にエアロゾルデポジション法によって形成され、熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料からなる振動板と、前記振動板上に直接製膜する製膜法によって形成された圧電膜と、備えたことを特徴としている。
【００１０】
前記圧力室隔壁及び振動板は、それぞれ耐熱性材料から構成されているため、圧電膜の特性をよくするためのアニールを行っても変形や変質、組成変化が発生することがない。また、前記圧力室隔壁及び振動板は、その熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下であるため、アニール時に圧電膜の剥離や割れなどの問題がない。更に、圧力室隔壁及び振動板は、耐食性材料から構成されているため、液体吐出ヘッドに用いる液体に腐食性があっても溶解や変質することがない。また、圧力室隔壁、振動板、圧電膜の間は接着剤等を介さずに直接接合されるため、耐久性、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【００１１】
請求項２に示すように請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記圧力室隔壁の材料は、耐熱性金属材料、シリコン又はシリコン酸化物であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に示すように請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記振動板の材料は、金属材料酸化物又は窒化物であることを特徴としている。
【００１３】
請求項４に示すように請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記圧電膜は、前記振動板上にエアロゾルデポジション法又はゾルゲル法によって形成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５に示すように請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記圧力室隔壁及び振動板の材料の熱膨張係数は、それぞれ２×10-6／°Ｃ以上であることを特徴としている。即ち、前記圧力室隔壁及び振動板の材料の熱膨張係数がそれぞれ２×10-6／°Ｃ以上であるため、アニール時に圧電膜の剥離や割れなどの問題がない。
【００１５】
請求項６に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料からなる基板上に熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性を有する振動板を形成する工程と、前記振動板上に直接製膜する製膜法によって圧電膜を形成する工程と、前記基板の一部をエッチングにより除去して圧力室及び圧力室隔壁を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１６】
基板として高価なＳＯＩ基板を使用せず、基板上に形成された振動板をエッチングストッパとすることで、安価な液体吐出ヘッドを製造することができる。また、圧力室隔壁となる基板と振動板の材料としてエッチング選択比が適切な値になる材料を選択することで精度のよいエッチングを行うことができる。更に、圧力室隔壁及び振動板は、耐食性材料から構成されているため、液体吐出ヘッドに用いる液体に腐食性があっても溶解や変質することがない。
【００１７】
請求項７に示すように請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記圧電膜をアニールする工程を含むことを特徴としている。前記圧力室隔壁及び振動板は、それぞれ熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性材料から構成されているため、前記アニール時に変形や変質、組成変化が発生することがなく、また、熱膨張による圧電膜の剥離や割れなどの問題がない。また、圧力室隔壁、振動板、圧電膜の間は接着剤等を介さずに直接接合されるため、耐久性、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【００１８】
請求項８に示すように請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記振動板を形成する工程は、エアロゾルデポジション法により１〜３０μｍの範囲の厚みに形成することを特徴としている。
【００１９】
請求項９に示すように請求項６乃至８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記圧電膜の製膜法は、エアロゾルデポジション法又はゾルゲル法であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、圧力室隔壁及び振動板がそれぞれ熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料から構成されているため、製造過程での熱処理時に変形や変質、組成変化が発生せず、また、液体吐出ヘッドに用いる液体に腐食性があっても溶解や変質することがなく、更に、熱膨張による圧電膜の剥離や割れなどの問題がなく、これにより、加工精度が良く、耐熱性、耐久性、信頼性の高い安価な液体吐出ヘッドが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下添付図面に従って本発明に係る液体吐出ヘッド及びその製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２２】
［インクジェット記録装置の概要］
まず、本発明に係る液体吐出ヘッドを適用するインクジェット記録装置の概要について説明する。
【００２３】
図１はインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色ごとに設けられた複数の液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」という）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００２４】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。
【００２５】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。尚、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００２６】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００２７】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００２８】
ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。
【００２９】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。
【００３０】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００３１】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、図２に示したように、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００３２】
記録紙１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００３３】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのラインセンサを含み、該ラインセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００３４】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【００３５】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００３６】
こうして生成されたプリント物はカッター２８によって所定のサイズに切断された後、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。尚、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。
【００３７】
［エアロゾルデポジション法（以下、「ＡＤ法」という）による製膜方法］
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造に使用するＡＤ法による製膜方法について説明する。
【００３８】
図３はＡＤ法による製膜装置を示す模式図である。この製膜装置は、原料の粉体５１を配置するエアロゾル生成容器５２を有している。ここで、エアロゾルとは、気体中に浮遊している固体や液体の微粒子のことをいう。
【００３９】
エアロゾル生成容器５２には、キャリアガス導入部５３、エアロゾル導出部５４、振動部５５が設けられている。キャリアガス導入部５３から窒素ガス（Ｎ2 ）等の気体を導入することによってエアロゾル生成容器５２内に配置された原料の粉体が噴き上げられ、エアロゾルが生成される。その際に、振動部５５によってエアロゾル生成容器５２に振動を与えることにより、原料の粉体が攪拌され、効率よくエアロゾルが生成される。生成されたエアロゾルは、エアロゾル導出部５４を通って製膜チャンバ５６に導かれる。
【００４０】
製膜チャンバ５６には、排気管５７、ノズル５８、可動ステージ５９が設けられている。排気管５７は、真空ポンプに接続されており、製膜チャンバ５６内を排気する。エアロゾル生成容器５２において生成され、エアロゾル導出部５４を通って製膜チャンバ５６に導かれたエアロゾルは、ノズル５８から支持基板５０に向けて噴射される。これにより、原料の粉体が支持基板５０上に衝突して堆積する。支持基板５０は、３次元に移動可能な可動ステージ５９に載置されており、可動ステージ５９を制御することにより、支持基板５０とノズル５８との相対的位置が調節される。
【００４１】
［液体吐出ヘッドの製造方法］
図４は本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の実施の形態を示す製造工程図である。
【００４２】
図４（Ａ）に示すように、インクが充填される圧力室の圧力室隔壁を構成する基板として、厚み２００μｍ、６インチφのシリコン（Ｓｉ）ウエハからなる基板６１上に、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなる振動板６２を形成する。基板６１上に形成される振動板６２は、ＡＤ法によって厚みが約１０μｍになるように製膜され、その後、膜表面を研磨して、表面粗さ（Ｒａ）が５０ｎｍ以下となるようにした。
【００４３】
前記圧力室隔壁を構成する基板及び振動板は、それぞれ耐熱性及び耐食性のある材料にする。
【００４４】
ここで、耐熱性のある材料とは、６００°Ｃでの焼成工程において、変形や変質、組成変化が生じない材料をいい、好ましくは７００°Ｃ、更に好ましくは８００°Ｃで変形や変質、組成変化が生じないものをいう。例えば、シリコン、二酸化珪素、アルミナ、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、ＳｉＣ、ムライト、マグネシア、窒化アルミニウム、窒化珪素、サイアロン、Ｃｒ2 Ｎ、ＺｒＮ、ＴａＮ、ＴａＣ、ＴａＳｉ2 、ＺｒＳｉ2 、ＺｒＢ2 、ＳＵＳ４３０などである。
【００４５】
また、耐食性のある材料とは、液体吐出ヘッドに用いる液体（インク）に腐食性があっても溶解や変質しない材料をいい、上記列挙した材料は、特に腐食性がなく圧力室隔壁及び振動板の材料として利用することができる。
【００４６】
更に、圧力室隔壁を構成する基板及び振動板は、その熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下、好ましくは11×10-6／°Ｃ以下の材料にする。また、基板及び振動板の材料の熱膨張係数の下限は、２×10-6／°Ｃとする。因みに、この実施例の基板６１（シリコン）の熱膨張係数は、４×10-6／°Ｃであり、振動板６２（アルミナ）の熱膨張係数は、7.2 ×10-6／°Ｃである。
【００４７】
次に、図４（Ｂ）に示すように、下部電極６３として振動板６２上にＰｔ (200nm)/ Ｔｉ(50nm)をスパッタ法により形成する。
【００４８】
続いて、図４（Ｃ）に示すように下部電極６３上に、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）圧電膜６４をＡＤ法により室温にて厚みが１０μｍとなるように製膜した後、７００°Ｃで３時間熱処理（アニール）を行った。アニールによりＰＺＴ圧電膜６４の特性がよくなり、また残留応力が除去される。
【００４９】
このアニール時において、基板６１や振動板６２の熱膨張係数が小さく、ＰＺＴの熱膨張係数（７〜9.5 ×10-6／°Ｃ）との差が小さいため、大きな熱応力が界面が働かず、ＰＺＴ圧電膜６４の剥離や割れなどの問題は発生しなかった。尚、基板や振動板の材料として、熱膨張係数が14×10-6／°Ｃの材料の場合にはＰＺＴ圧電膜の剥離等の問題が発生し、熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の材料の場合には上記問題は発生しなかった。
【００５０】
次に、図４（Ｄ）に示すように、上部電極６５としてＰＺＴ圧電膜６４上に厚み２００ｎｍのＰｔをリフトオフにより形成する。
【００５１】
続いて、図４（Ｅ）に示すように、基板６１の裏面をパターンニングし、Ｃｒをマスクとしてフレオン（ＣＦ４）ガスを用いて反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）にてエッチングを行う。このエッチングは、アルミナの振動板６２の下面でストップし、平坦なエッチング面を出すことができた。即ち、基板６１の材料（シリコン）と、エッチングストッパとしての振動板６２の材料（アルミナ）とのＣＦ４ガスによるエッチング選択比は、１０：１以上であり、エッチング選択比が高いため、精度のよいエッチングを行うことができた。尚、エッチングにより基板６１の穿孔された部分は圧力室６６となり、基板６１の残った部分は圧力室隔壁６１’となる。
【００５２】
上記圧力室６６や圧力室隔壁６１’を形成するためのエッチングとしては、ＲＩＥのドライエッチングを使用したが、これに限らず、ウエットエッチングでもよい。また、ドライエッチングの場合には、エッチング選択比が２：１（好ましくは５：１）となるように基板と振動板の材料やエッチングガスの選択をすることが好ましく、ウエットエッチングの場合には、エッチング選択比が５：１（好ましくは１０：１）となるように基板と振動板の材料やエッチング液の選択をすることが好ましい。
【００５３】
最後に、図４（Ｆ）に示すように、圧力室隔壁６１’の下面にノズル６７Ａを有するノズルプレートを接着剤により貼り付け、液体吐出ヘッド６０を作製する。
【００５４】
このようして作製した液体吐出ヘッド６０のＰＺＴ圧電膜６４の性能を調べたところ、圧電定数ｄ31で 150ｐｍ／Ｖ程度であり、良好な圧電定数を示した。また、振動板６２の反りはなかった。更に、耐久試験として、液体吐出ヘッド６０を駆動電圧４０Ｖ，４０ｋＨｚにて、１０11個のドットの連続駆動試験を行ったところ、変位特性は変化せず、耐久性のよいものであった。
【００５５】
［比較例］
圧力室隔壁を構成する基板として、ＳＵＳ３０４（熱膨張係数：17.3×10-6／°Ｃ) を用い、この基板の片面にイットリアで部分安定化したジルコニア（ＺｒＯ2 ）（熱膨張係数：9.5 ×10-6／°Ｃ) をＡＤ法にて厚みが約１０μｍの振動板を形成した。その後、膜表面を研磨して、Ｒａが５０ｎｍ以下となるようにした。
【００５６】
次に、下部電極として振動板上にＰｔ (200nm)/ Ｔｉ(50nm)をスパッタ法により形成し、この下部電極上に、ＰＺＴ圧電膜をＡＤ法により室温にて厚みが１０μｍとなるように製膜した後、７００°Ｃで３時間のアニールを行った。更に、ＰＺＴ圧電膜上に上部電極として厚み２００ｎｍのＰｔを形成した。
【００５７】
続いて、ＳＵＳ３０４基板の裏面をパターニングし、エマルジョンマスクを用いて塩化第二鉄のエッチング液にて圧力室を形成した。
【００５８】
上記のようにして形成されたＰＺＴ圧電膜には剥離や割れが発生する頻度が高かった。また、剥離や割れのないＰＺＴ圧電膜の性能を調べたところ、圧電定数ｄ31で 150ｐｍ／Ｖ程度であり、良好な圧電定数を示した。しかし、振動板が反っており、デバイスとしては使用できないものであった。また、耐久試験として、液体吐出ヘッドを駆動電圧４０Ｖ，４０ｋＨｚにて、１０11個のドットの連続駆動試験を行ったところ、変位特性は減少し、耐久性の悪いものであった。
【００５９】
尚、本実施例では、ＡＤ法によって製膜される振動板６２の厚みを１０μｍとしたが、これに限らず、振動板の厚みは１〜３０μｍの範囲であればよい。即ち、高精細の液体吐出ヘッドを実現するために圧電膜寸法を３００μｍ角、振動板寸法を５００μｍ角とし、このときの液体吐出ヘッドの目標液滴サイズ及び目標圧力の両者を満足する振動板の厚みの最適値は１５μｍであったが、上記１〜３０μｍの範囲は許容範囲の厚みである。
【００６０】
また、本実施例では、圧力室隔壁となる基板の材料として、シリコンを使用したが、これに限らず、熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料であればよく、耐熱性金属材料やシリコン酸化物を使用することができる。
【００６１】
更に、本実施例では、振動板の材料として、アルミナを使用したが、これに限らず、熱膨張係数が13×10-6／°Ｃ以下の耐熱性及び耐食性材料であればよく、金属材料酸化物や窒化物を使用することができる。
【００６２】
また、本実施例では、ＰＺＴ圧電膜をＡＤ法にて製膜したが、これに限らず、直接製膜する製膜法であれば、如何なる製膜法にて製膜してもよく、例えば、ゾルゲル法にて製膜してもよい。ゾルゲル法によるＰＺＴ圧電膜は、ＰＺＴ組成のゾルゲル溶液を調整し、スピンコートにより振動板の電極上に塗布し、その後、乾燥、脱溶媒工程を繰り返すことで膜厚を制御し、最後に焼成することにより形成する。
【００６３】
更にまた、本発明に係る液体吐出ヘッドは、記録紙にインクを吐出するライン型インクジェットヘッドとして使用される場合について説明したが、これに限らず、ヘッドが印字媒体の送り方向と直交する方向に往復移動するシャトル型のヘッドにも適用できる。また、本発明に係る液体吐出ヘッドは、記録媒体に処理液又は水を噴射することによる画像形成用ヘッドとして、また、基材に塗布液を噴射することで画像記録媒体を形成するための液体吐出ヘッドとして用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は本発明に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。
【図２】図２は図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】図３はＡＤ法による製膜装置を示す模式図である。
【図４】図４は本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の実施の形態を示す製造工程図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ…ヘッド、６０…液体吐出ヘッド、６１…基板、６１’…圧力室隔壁、６２…振動板、６３…下部電極、６４…ＰＺＴ圧電膜、６５…上部電極、６６…圧力室、６７…ノズルプレート、６７Ａ…ノズル
【図１】
2006175600.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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