(57)【要約】【課題】エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）にて製膜された圧電膜であっても膜応力が除去された圧電膜を有し、これにより振動板の反りの発生やデバイスの耐久性の低下を解決することができる液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】犠牲基板６１上に犠牲層６２を形成し、この犠牲層６２上にＡＤ法にてＰＺＴ圧電膜６３を製膜する（図５（Ａ）、（Ｂ））。このＰＺＴ圧電膜６３のアニール処理後、ＰＺＴ圧電膜６３上に共通電極６４及び振動板６５を形成し、その後、エッチングで犠牲層６２を取り去り、犠牲基板６１を剥離する（図５（Ｃ）〜（Ｆ））。これにより、ＡＤ法にて製膜されたＰＺＴ圧電膜６３の膜応力を除去する。その後、圧力室隔壁６６の接着、ＰＺＴ圧電膜６３のパターン化、個別電極６７の形成、及びノズルプレート６８の接着を行って液圧シリンダ６０を作製する（図５（Ｇ）〜（Ｉ））。【選択図】      図５
2006175599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が充填される圧力室と、前記圧力室から液体を吐出するためのノズルと、前記圧力室内の容積を変化させるための振動板と、前記振動板上にエアロゾルデポジション法によって形成された圧電膜とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記振動板及び圧電膜の厚みがそれぞれ５μｍ以上２０μｍ以下であり、
非動作時における前記圧電膜の膜応力値が±１００ＭＰａ以内であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記振動板は、一辺の長さが２００μｍから６００μｍの矩形の平面形状を有す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】
前記圧電膜は、一辺の長さが２００μｍから６００μｍの矩形の平面形状を有し、前記振動板のサイズ以下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】
犠牲基板上に圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜を熱処理する工程と、
前記圧電膜上に電極を形成する工程と、
前記熱処理の工程以降に前記電極上に振動板を形成する工程と、
前記熱処理の工程以降に前記圧電膜から前記犠牲基板を除去する工程と、
前記振動板上に圧力室隔壁を形成する工程と、
前記犠牲基板が除去された前記圧電膜の面に他の電極を形成する工程と、
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５】
前記圧電膜を形成する工程は、エアロゾルデポジション法により圧電原料の粉体を含むエアロゾルを前記犠牲基板上に噴射し、該犠牲基板上に粉体を堆積させて圧電膜を形成することを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記犠牲基板は、該犠牲基板上に犠牲層が形成されたものを含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記犠牲層は、前記犠牲基板よりもエッチングが容易な材料からなり、前記犠牲基板を除去する工程は、前記犠牲層をエッチングすることにより前記犠牲基板を剥離する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】
前記犠牲基板を除去する工程は、前記犠牲基板を研磨して除去することを特徴とする請求項４又は５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、特に圧電体の製膜時に生じる膜応力を低減させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、セラミックス・グリーンシートと導電性ペーストを積層して焼結することにより、積層体を形成する方法が記載されている。このような方法では、グリーンシートを用いるので、圧電体中にバインダが混入するため、圧電体の性能が悪く、形成温度が高いこと、微細化が困難なことなどの問題点が挙げられる。
【０００３】
圧電体中にバインダが混入しないような厚膜の製膜方法としては、エアロゾルデポジション法（以下、「ＡＤ法」という）によって圧電膜を製膜する方法が提案されている (特許文献２）。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る。
【０００４】
同様に、特許文献３には、ＡＤ法による圧電膜の形成方法が提案されている。
【０００５】
一方、ＡＤ法によって作製した圧電膜は、製膜時に飛来する粒子の運動エネルギーが大きく、基板との界面にて大きな圧縮応力（２００ＭＰｓ）が生じることが知られている（非特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１８９３９５号公報
【特許文献２】特開平４−１８８５０３号公報
【特許文献３】特開２００１−１５２３６０号公報
【非特許文献１】"Effect of Thickness on the Piezoelectric Properties of Lead Zirconate Titanate Films Fabricated by Aerosol Deposition Method" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.41(2002)pp.6669-6673 Part1,No.11B,November 2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
振動板上にＡＤ法によって製膜された圧電膜には、大きな圧縮応力が働く。また、ＡＤ法での製膜時の温度 (約６００°Ｃ）と室温との温度差、及び圧電体と振動板との熱膨張係数の差により熱応力も働く。尚、圧電膜を室温製膜する場合には、上記熱応力は働かず、圧電膜自体の大きな圧縮応力が働く。
【０００７】
このような圧電膜の膜応力は、圧電アクチュエータとして駆動する際の耐久性を劣化させ、また、振動板を変形させるという問題がある。振動板が変形していると、液体吐出ヘッドにおいては、振動板とインク室隔壁との接着固定を確実に行うことができなくなったり、同じ変位体積で振動板を駆動しても吐出インク量にばらつきが生じ、インク吐出精度が悪くなるという問題がある。
【０００８】
また、振動板上に形成された圧電膜は、性能向上や残留応力の除去のために熱処理 (例えば、８００°Ｃを１時間保持するアニール処理）が行われるが、この場合の振動板は、アニール処理が可能な耐熱性材料にする必要があり、振動板の材料選択が制限されていた。尚、アニール処理によっても圧電膜の膜応力は十分に除去することはできない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、エアロゾルデポジション法によって製膜された圧電膜であっても膜応力が除去された圧電膜を有し、これにより振動板の反りの発生やデバイスの耐久性の低下を解決することができる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。
【００１０】
また、本発明は、振動板の材料選択に耐熱性材料の制約を受けることがない液体吐出ヘッド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】
【００１１】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、液体が充填される圧力室と、前記圧力室から液体を吐出するためのノズルと、前記圧力室内の容積を変化させるための振動板と、前記振動板上にエアロゾルデポジション法によって形成された圧電膜とを有する液体吐出ヘッドにおいて、前記振動板及び圧電膜の厚みがそれぞれ５μｍ以上２０μｍ以下であり、非動作時における前記圧電膜の膜応力値が±１００ＭＰａ以内であることを特徴としている。
【００１２】
即ち、高精細かつ高トルクの液体吐出ヘッドを実現するためには、前記振動板及び圧電膜の厚みがそれぞれ５μｍ以上２０μｍ以下にする必要があり、好ましくは振動板の厚みは１０〜２０μｍ、圧電膜の厚みは５〜１５μｍ、更に好ましくは振動板の厚みは約１５μｍ、圧電膜の厚みは約１０μｍである。また、圧電膜はエアロゾルデポジション法により製膜されているが、この圧電膜は、非動作時に振動板の反り量が許容範囲（例えば、振動板と圧力室隔壁とを接着する際の接着剤の厚み以内）に入る膜応力（即ち、膜応力値が±１００ＭＰａ以内) となっている。尚、前記圧電膜の膜応力は、応力フリーの状態（即ち、膜応力値が±５０ＭＰａ) が好ましい。また、膜応力値の正の符号は、引っ張り応力を示し、負の符号は圧縮応力を示している。
【００１３】
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、前記振動板は、一辺の長さが２００μｍから６００μｍの矩形の平面形状を有することを特徴としている。即ち、前記圧電膜の膜応力が±１００ＭＰａ以内の状態であれば、前記厚み及び平面形状の振動板の反りを所望の範囲内にすることができる。
【００１４】
また、振動板の平面形状の寸法を上記のように決定した理由は、振動板の一辺の長さが２００μｍよりも小さくなると、駆動時の変位が十分でなく、液体吐出が困難になり液体吐出ヘッドとして機能しなくなり、一方、振動板の一辺の長さが６００μｍよりも大きくなると、液体を圧力室に充填しないで駆動したときの変位は十分であるものの、液体を圧力室に充填して駆動した際には押し出すときの力が十分でなくなり、液体吐出が困難になり液体吐出ヘッドとして機能しなくなるからである。
【００１５】
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、前記圧電膜は、一辺の長さが２００μｍから６００μｍの矩形の平面形状を有し、前記振動板のサイズ以下であることを特徴としている。尚、圧電膜の平面形状の寸法を上記のように決定した理由は、上記振動板と同じである。また、圧電膜のサイズを振動板のサイズ以下とした理由は、振動板のサイズよりも大きいと、振動板の動きを圧電膜が拘束してしまい、変位性能が悪くなるからである。
【００１６】
請求項４に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、犠牲基板上に圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜を熱処理する工程と、前記圧電膜上に電極を形成する工程と、前記熱処理の工程以降に前記電極上に振動板を形成する工程と、前記熱処理の工程以降に前記圧電膜から前記犠牲基板を除去する工程と、前記振動板上に圧力室隔壁を形成する工程と、前記犠牲基板が除去された前記圧電膜の面に他の電極を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１７】
即ち、前記振動板を形成する工程以前に前記圧電膜の熱処理が終了しているため、振動板の材料選択に耐熱性材料の制約を受けることがない。また、前記犠牲基板と圧電膜との界面に応力が発生していても前記犠牲基板を除去することにより、圧電膜の膜応力を除去することができる。尚、前記犠牲基板を除去する工程は、熱処理の工程以降であれば、何時でもよいが、犠牲基板付きの方がハンドリングがよいため、より後段で除去するのが好ましい。
【００１８】
請求項５に示すように請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記圧電膜を形成する工程は、エアロゾルデポジション法により圧電原料の粉体を含むエアロゾルを前記犠牲基板上に噴射し、該犠牲基板上に粉体を堆積させて圧電膜を形成することを特徴としている。特に、エアロゾルデポジション法により製膜された圧電膜と犠牲基板との界面には強い膜応力が生じるため、前記犠牲基板の除去が膜応力の除去に有効である。
【００１９】
請求項６に示すように請求項４又は５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲基板は、該犠牲基板上に犠牲層が形成されたものを含むことを特徴としている。
【００２０】
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、前記犠牲層は、前記犠牲基板よりもエッチングが容易な材料からなり、前記犠牲基板を除去する工程は、前記犠牲層をエッチングすることにより前記犠牲基板を剥離することを特徴としている。即ち、前記犠牲基板上にエッチングしやすい犠牲層を形成しておくことにより、この犠牲層をエッチングして犠牲基板を容易に剥離することができる。
【００２１】
請求項８に示すように請求項４又は５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲基板を除去する工程は、前記犠牲基板を研磨して除去することを特徴としている。この場合の犠牲基板は研磨しやすい材料が好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、エアロゾルデポジション法によって製膜された圧電膜であっても膜応力が除去された圧電膜を有しているため、振動板の反りの発生やデバイスの耐久性の低下を防止することができ、また、振動板を形成する前に熱処理を終了することができるため、振動板の材料選択に耐熱性材料の制約を受けることがないという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
［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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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、本発明に係る圧電アクチュエータの製造に使用するＡＤ法による製膜方法について説明する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
［圧電体及び支持基板の目標厚］
振動板によってインク室の容積を変化させてノズルからインク滴を吐出する高精細の液体吐出ヘッドにおいて、吐出する液滴サイズと大きな発生圧力とを満たすためには、圧電体の厚みが５〜２０μｍで、振動板の厚みが５〜２０μｍであることが好ましい。
【００４４】
即ち、高精細の液体吐出ヘッドを実現するために圧電体寸法を３００μｍ角、支持基板 (振動板）寸法を５００μｍ角とする。
【００４５】
図４（Ａ）は上記条件下でのジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体の厚みと、変位体積及び発生圧との関係を示すグラフであり、同図（Ｂ）は振動板の厚みと、変位体積及び発生圧との関係を示すグラフである。
【００４６】
図４（Ａ）に示すように液体吐出ヘッドの液滴サイズ（体積目標）をｘピコリットル（ｐｌ）、圧力目標をｙメガパスカル（Ｍｐａ）とすると、体積目標及び圧力目標の両者を満足するＰＺＴの厚みは１０μｍとなる。
【００４７】
同様に、図４（Ｂ）に示しように体積目標をｘ（ｐｌ）、圧力目標をｙ（Ｍｐａ）とすると、体積目標及び圧力目標の両者を満足する振動板の厚みは１５μｍとなる。
【００４８】
このように、圧電体及び振動板の厚みは、それぞれ１０μｍ及び１５μｍが最も好ましいが、前述したように圧電体及び振動板の厚みがそれぞれ５〜２０μｍの許容範囲内にあれば、目標の液滴サイズ及び圧力をほぼ満足する。
【００４９】
尚、スパッタ法で製膜可能な厚みは３μｍ程度であるため、５〜２０μｍの厚膜のＰＺＴ圧電膜を製膜するには、ＡＤ法による製膜が好適である。
【００５０】
［液体吐出ヘッドの製造方法］
図５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。
【００５１】
図５（Ａ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）からなる犠牲基板６１上にニッケル（Ｎｉ）からなる犠牲層６２を形成する。この犠牲層６２は蒸着法によって形成し、犠牲層６２の厚みは１０μｍとした。尚、犠牲基板６１は、Ｓｉ基板に限らず、例えばイットリウム安定化ジルコニア基板（YSZ 基板）など適宜選択可能である。また、犠牲層６２としては、Ｎｉに限らず、アルミニウム（Ａｌ），亜鉛（Ｚｎ），クロム（Ｃｒ）などが適用できる。
【００５２】
続いて、犠牲層６２上にＰＺＴ圧電膜６３を製膜する（図５（Ｂ））。このＰＺＴ圧電膜６３は、ＡＤ法によって厚みが１０μｍになるように製膜されている。
【００５３】
ここで、ＰＺＴの熱膨張係数は9.5×10-6／°Ｃ、Ｓｉの熱膨張係数は3.5×10-6／°Ｃ、Ｎｉの熱膨張係数は12.8×10-6／°Ｃであり、また、ＰＺＴ圧電膜６３の製膜時の温度は６００°Ｃである。従って、Ｓｉの犠牲基板６１上にＰＺＴ圧電膜６３を直接製膜すると、室温に戻ったときに製膜温度と室温との温度差、及びＰＺＴとＳｉとの熱膨張係数の差（ＰＺＴ＞Ｓｉ）により、ＰＺＴ圧電膜６３には強い引っ張り方向の熱応力が働くが、犠牲基板６１上にＰＺＴよりも熱膨張係数の大きなＮｉの犠牲層６２を形成することにより、前記引っ張り方向の熱応力を相殺させることができる。Ｎｉの犠牲層６２の厚みが厚くなるにしたがって、仮想のＮｉ基板上にＰＺＴ圧電膜が製膜される状況に近くなり、この場合にはＰＺＴ圧電膜には圧縮方向の熱応力が働くようになる。従って、犠牲層の材料の選択（熱膨張係数の選択）及び厚みをコントロールすることで、ＰＺＴ圧電膜６３に熱応力が加わらないようにすることができる。
【００５４】
尚、ＰＺＴ圧電膜６３の製膜温度が室温の場合や、犠牲基板の熱膨張係数がＰＺＴと同じであれば、上記のような熱応力は発生しないが、ＡＤ法で製膜される緻密構造のＰＺＴ圧電膜６３には、犠牲層６２との界面に強い圧縮応力（例えば、２００ＭＰａ）が働く。
【００５５】
次に、 ＰＺＴ圧電膜６３の内部応力開放及び性能向上のために、電気炉にて８００°Ｃでアニール処理する (図５（Ｃ））。アニール雰囲気は酸素もしくは大気中とする。
【００５６】
続いて、アニール後のＰＺＴ圧電膜６３上にスパッタ法にて３００ｎｍ厚の白金（Ｐｔ）の共通電極６４を形成する（図５（Ｄ））。尚、このときの共通電極６４は、リフトオフ法にてパターン化した。
【００５７】
その後、厚み１５μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）を振動板６５として共通電極６４上に接着剤にて貼り付ける（図５（Ｅ））。そして、接着後の振動板６５の表面にエッチング液から保護するためのプロテクトワックスを塗布する。尚、振動板の材料は、ＳＵＳ４３０に限らず、適宜選択可能であり、特にアニール処理が終了しているため、振動板の材料選択に耐熱性材料の制約を受けることがない。
【００５８】
次に、エッチング液（剥離液）として１０wt％の濃度の硝酸液を使用し、Ｎｉの犠牲層６２をエッチングにて取り払い、犠牲基板６１を剥離する（図５（Ｆ））。これにより、ＰＺＴ圧電膜６３、共通電極６４及び振動板６５の構造体が得られる。この構造体は、反りのほとんどないものであった。また、この構造体の反り量を、非特許文献１と同様に片持ち梁構造にて測定し、この測定した反り量からＰＺＴ圧電膜６３の膜応力値を算出すると、ＰＺＴ圧電膜６３の膜応力は、約２０ＭＰａの圧縮応力であり、実用上問題のないレベルであった。
【００５９】
即ち、ＰＺＴ圧電膜６３の製膜により発生していた膜応力は、ＰＺＴ圧電膜６３から犠牲基板６１を除去することによりほぼ解放されることが分かる。
【００６０】
このようにして得られたＰＺＴ圧電膜６３、共通電極６４及び振動板６５の構造体の上に、予め準備していたＳＵＳ製の圧力室隔壁（５００μｍ角、高さ５００μｍ）６６を接着剤にて貼り付ける（図５（Ｇ））。
【００６１】
続いて、ＰＺＴ圧電膜６３を圧力室６９に対応して５００μｍ角のサイズになるようにパターン化する（図５（Ｈ））。このパターン化は、ドライエッチングやサンドブラストにて行われる。更に、パターン化した各ＰＺＴ圧電膜６３上に、Ｐｔの個別電極６７をリフトオフ法にて形成する。
【００６２】
最後に、ノズル６８Ａを有するノズルプレート６８を、圧力室隔壁６６を挟んで振動板６５と対向する面に接着剤にて貼り付け、液体吐出ヘッド６０を作製する（図５（Ｉ））。
【００６３】
このようして作製した液体吐出ヘッド６０の振動板６５の反り量を測定すると、０．５μｍ以下であり、反りはほとんどなかった。また、この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、変位特性は変化せず、耐久性のよいものであった。
【００６４】
［比較例］
１５μｍ厚のＳＵＳ振動板の上にＰｔ電極を形成した後にＰＺＴ圧電膜をＡＤ法にて１０μｍ形成した。製膜室から取り出したＳＵＳ振動板、Ｐｔ電極及びＰＺＴ圧電膜の構造体は大きく反っており、デバイス化の際のアライメイトが困難であった。尚、このときのＰＺＴ圧電膜の応力値を計測すると、１５０ＭＰａの圧縮応力が働いていた。また、このＰＺＴ圧電膜をデバイス化したものの耐久性を調べたところ、１０9 個のドット以上の駆動で、初期変位量の７０％以下となり、特性の劣化が認められた。
【００６５】
尚、この実施の形態では、犠牲基板上に犠牲層を形成し、この犠牲層をエッチングにて取り払うことで犠牲基板をＰＺＴ圧電膜から剥離するようにしたが、これに限らず、研磨にて犠牲基板を除去するようにしてもよい。また、この場合には、犠牲基板上に犠牲層を形成しなくてもよい。
【００６６】
また、犠牲基板を除去する工程は、アニール処理からＰＺＴ圧電膜のパターン化までの工程のいずれの段階で行ってもよいが、振動板の形成前の場合には、薄いＰＺＴ圧電膜のみが残り、ＰＺＴ圧電膜が割れやすく、ハンドリングしにくくなるため、好ましくは振動板の形成以降に犠牲基板を除去した方がよい。
【００６７】
更に、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】
【００６８】
【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（Ａ）はジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体の厚みと変位体積及び発生圧との関係を示すグラフであり、図４（Ｂ）は振動板の厚みと変位体積及び発生圧との関係を示すグラフである。
【図５】図５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】
【００６９】
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…犠牲基板、６２…犠牲層、６３…ＰＺＴ圧電膜、６４…共通電極、６５…振動板、６６…圧力室隔壁、６７…個別電極、６８…ノズルプレート、６８Ａ…ノズル、６９…圧力室
【図１】
2006175599.tif 000003
【図２】
2006175599.tif 000004
【図３】
2006175599.tif 000005
【図４】
2006175599.tif 000006
【図５】
2006175599.tif 000007