(57)【要約】【課題】圧電素子を構成する圧電膜や振動板等を薄膜化することで半導体プロセスで一般に用いられている微細加工を可能とする圧電素子の製造方法、および、長尺でかつ高密度に形成された液吐出口を有する液体噴射記録ヘッドの製造方法を実現する。【解決手段】液吐出口２と圧力室３と、Ｐｂ、ＴｉおよびＺｒを有する圧電膜９とその両側に設けられた電極７、８からなる圧電振動部１０とを備える。圧電膜９は、それぞれペロブスカイト構造を有しかつ互いに接するように形成された第１層１１と第２層１２とを含んでなり、成膜時の温度から少なくとも４５０℃までの間を３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却して成膜し、単一配向結晶あるいは単結晶ＰＺＴを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、該支持基板上に支持され単結晶または単一配向結晶からなりペロブスカイト構造を有する圧電膜と、を有する圧電素子の製造方法であって、
５００℃以上の温度において、前記支持基板の上に、気相法により層を形成する工程と
前記温度から少なくとも４５０℃までの間を３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、前記層からなる前記圧電膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項２】
前記温度は前記支持基板の温度である請求項１記載の圧電素子の製造方法。
【請求項３】
液吐出口と該液吐出口に接続された圧力室と該圧力室に対応して設けられた圧電素子とを備え、前記圧電素子は単結晶または単一配向結晶からなりペロブスカイト構造を有する圧電膜を有する液体噴射記録ヘッドの製造方法であって、
５００℃以上の温度において、気相法により層を形成する工程と、
前記温度から少なくとも４５０℃までの間を３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、前記層からなる前記圧電膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の製造方法および液体噴射記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコンなどの印刷装置としてインクジェット記録装置を用いたプリンタは、印字性能がよく取り扱いが簡単でかつ低コストなどの理由から広く普及している。このインクジェット記録装置には、熱エネルギーによってインク等の記録液中に気泡を発生させ、その気泡による圧力波により液滴を吐出させるもの、静電力により液滴を吸引吐出させるもの、圧電素子のような振動子による圧力波を利用して液滴を吐出させるもの等、種々の方式がある。
【０００３】
一般に、圧電素子を用いた液体噴射記録ヘッドは、例えば、記録液供給室に連通した圧力室とその圧力室に連通した液吐出口とを備え、その圧力室に圧電素子が接合された振動板が設けられて構成されている。このような構成を備える液体噴射記録ヘッドにおいて、圧電素子に所定の電圧を印加して圧電素子を伸縮させることにより、たわみ振動を起こさせて圧力室内の記録液を圧縮することにより液吐出口から液滴を吐出させている。現在、カラーのインクジェット記録装置が普及してきたが、その印字性能の向上、特に高解像度化および高速印字、さらには記録ヘッドの長尺化が求められている。そのため、記録ヘッドを微細化したマルチノズルヘッド構造を用いて高解像度および高速印字を実現することが試みられている。記録ヘッドを微細化するためには、記録液を吐出させるための圧電素子を小型化することが必要になる。さらには、全体のプロセスを一貫した半導体成膜プロセスで完結することが、低コストで精度の高い長尺の記録ヘッドを提供することを可能にする。
【特許文献１】特開平１１−３４８２８５号公報
【非特許文献１】和佐清孝・早川茂共著「スパッタ技術」（１９９２−９−２０，共立出版発行Ｐ．１４４〜１４６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この圧電素子の圧電膜は、ＰｂＯ、ＺｒＯ2 およびＴｉＯ2 の粉末をシート状に成型加工した後、焼成することにより形成する方法が採用されていたことから、圧電膜を例えば１０μｍ以下に薄く形成することが困難であった。このように、圧電膜を微細に加工することが困難であり、圧電素子を小型化することが困難であった。また、このように粉末を焼成することにより形成された圧電膜は、その厚さが薄くなるにしたがって、結晶粒界の影響が無視できないようになり、良好な圧電特性を得ることができなかった。その結果、粉末を焼成することにより形成された圧電膜は、１０μｍ以下になると記録液を吐出させるための十分な圧電特性を得ることができないという問題点があった。このため、十分な記録液の吐出に必要な特性を有する小型の記録ヘッドをこれまで実現することができなかった。
【０００５】
さらには、これらの粉末シートは、１０００℃以上の高温で、セラミックス等の振動板や構造部材の上に同時に焼成して密度の高いセラミックスを得るために、収縮による寸法変化を無視できない。したがって、サイズに関してはおのずから限界があり、現状では２０μｍが限界であり、多数の液吐出口（ノズル）を配置することが困難となっている。
【０００６】
また、スパッタ法を用いた半導体プロセスでの微細加工によるインクジェット記録ヘッドの構成とその製造方法は、特許文献１に提案されている。このインクジェット記録ヘッドは、単結晶のＭｇＯ上に白金を配向成膜して、その上にＺｒ層を含まないペロブスカイトの層とＰＺＴの層の積層体とすることを特徴としている。ところで、本発明者等の一人が、非特許文献１等に詳細を記述するように、ＰＺＴのようなＺｒを含む圧電体を成膜する場合、Ｚｒが基板に優先的に析出してしまうために、あらかじめＺｒを含まなくしかも格子定数の大きく異ならない例えばＰｂＴｉＯ3 やＰＬＴを成膜した後に、ＰＺＴ、ＰＬＺＴを成膜するか、あるいは、途中に漸増工程を導入して順次ＰＬＴからＰＺＴ等の膜に変えていく方法が既に有効であることを示している。
【０００７】
さらに、前記特許文献１に提案されている方式には、以下に示すような大きな問題点が存在する。
（１）前記公報に記載の製造方法では、再現性よく安定した単一配向結晶あるいは単結晶ＰＺＴが得られない。
（２）前記公報における方法では、単結晶のＭｇＯ等の非常に高価な単結晶基板上にしか配向したＰＺＴ層が得られず、非常に高価なプロセスとなってしまう。しかも、ＭｇＯの単結晶基板は大きさに限界があり、大面積の基板を得ることができない。
（３）前記公報における方法は、接着剤等による圧力室（液室）部材と圧電部材との接合部あるいは圧電部材近傍での接合が生じ、微細加工を伴ったマイクロマシーンの領域では、繰り返しの応力等に対する信頼性がなかなか得られない。
【０００８】
そこで、本発明は、前述した従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、膜厚が薄くても大きな圧電特性を有する薄膜材料を開発し、圧電素子を構成する圧電体や振動板等を薄膜化することで半導体プロセスで一般に用いられている微細加工を可能とし、長尺でかつ高密度に形成された液吐出口を有する信頼性の高い液体噴射記録ヘッドの製造方法および液体噴射記録ヘッドに利用することができる圧電素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の圧電素子の製造方法は、支持基板と、該支持基板上に支持され単結晶または単一配向結晶からなりペロブスカイト構造を有する圧電膜と、を有する圧電素子の製造方法であって、５００℃以上の温度において、前記支持基板の上に、気相法により層を形成する工程と前記温度から少なくとも４５０℃までの間を３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、前記層からなる前記圧電膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法は、液吐出口と該液吐出口に接続された圧力室と該圧力室に対応して設けられた圧電素子とを備え、前記圧電素子は単結晶または単一配向結晶からなりペロブスカイト構造を有する圧電膜を有する液体噴射記録ヘッドの製造方法であって、５００℃以上の温度において、気相法により層を形成する工程と、前記温度から少なくとも４５０℃までの間を３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、前記層からなる前記圧電膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、薄膜形成時の温度を５００℃以上として薄膜形成時の温度から少なくとも４５０℃までの間を３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、単一配向結晶あるいは単結晶のペロブスカイト構造を有する圧電膜を形成することができ、従来例に比較して薄くかつ大きい圧電定数を有する圧電膜を形成することができるので、圧電膜の微細加工が可能となる。また、高速応答が可能な液体噴射記録ヘッドが提供でき、さらに、安定した信頼性の高い液体噴射記録ヘッドの製造方法を提供できる。したがって、この小型で高密度に液吐出口が形成された液体噴射記録ヘッドを使用することにより、高解像度で高速印字が可能なインクジェット記録装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１において、（ａ）は、本発明の方法によって製造された液体噴射記録ヘッドの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿って破断して示す断面図であり、（ｃ）は、液体噴射記録ヘッドにおける圧電振動部を拡大して示す部分断面図である。
【００１４】
本発明に係る液体噴射記録ヘッドの製造方法は、従来困難であったスパッタリング等のいわゆる薄膜配向形成方法を用いて、５００℃以上の高温で成膜し、しかも薄膜形成時の温度から少なくとも４５０℃までの間を３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することで形成された薄くてかつ大きな圧電定数を有する単結晶あるいは単一配向結晶の圧電膜を用いて構成され、従来の液体噴射記録ヘッドに比較して極めて小型でかつ簡便な製造方法で液吐出口の間隔を狭く形成することができるという特徴を有するものであり、しかも単結晶あるいは単一配向結晶の圧電膜を形成する基板にシリコンを用いるために、半導体プロセスを用いた製造プロセスが利用でき、長尺で、低コストかつ高密度でしかも高精度の液体噴射記録ヘッドを提供することができる。
【００１５】
液体噴射記録ヘッド１は、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、複数の液吐出口２と、各液吐出口２に対応して設けられた圧力室３と、圧力室３にそれぞれ設けられた圧電素子４とを備えて以下のように構成される。なお、本図面では、液吐出口２が下面側に設けられているが、側面側に設けることもできる。
【００１６】
液体噴射記録ヘッド１において、液吐出口２は、ノズルプレート２ａに所定の間隔をもって形成され、圧力室３は、本体部（液室基板）６に液吐出口２にそれぞれ対応するように並んで形成されており、各液吐出口２と対応する圧力室３は、本体部６に形成された液流路６ａを介して接続される。また、本体部６の上面には各圧力室３にそれぞれ対応して開口部６ｂが形成され、本体部６の上面には開口部６ｂを塞ぐように振動板５が形成され、この振動板５の上に各圧力室３に対応して各開口部６ｂ上に位置するように圧電素子４が設けられる。
【００１７】
また、圧電素子４は、図１の（ｃ）に示すように、それぞれ０．１μｍの厚さを有する白金（Ｐｔ）からなる電極７および８と、両電極７、８の間に形成された３μｍの厚さの圧電膜９で構成され、振動板５上に設けられる。ここで、振動板５は、振動部分の厚みが３μｍのＹＳＺ層（イットリウム・スタビライズド・ジルコニア、あるいは安定化ジルコニアともいう）からなる。以上のようにして、圧電素子４と振動板５とによって圧電振動部１０が形成される。
【００１８】
圧電膜９の材料として、鉛、チタン、ジルコニウムから構成された酸化物であるペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜材料を用いることにより、低電圧でも良好な振動をさせることができる。なお、本明細書において、単にＰＺＴというときは、Ｐｂ、ＺｒおよびＴｉを含む、一般式Ｐｂ（ＺｒX Ｔｉ1-X ）Ｏ3 で表される圧電材料をいうものとする。このＰＺＴ薄膜の組成は、Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 の場合に最大の圧電性を示すことが焼結体では明らかにされている。しかし、この組成の薄膜を直接電極上に形成することは容易ではない。
【００１９】
そこで、本発明においては、図１の（ｃ）に示すように、圧電膜９を２層で構成して、第１層１１として、Ｚｒの含有していないＰｂＴｉＯ3 またはＰｂＴｉＯ3 にランタンを添加した（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 （以下、単にＰＬＴという）を形成し、第２層１２として、Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 の組成の層を形成し、薄膜形成時の温度を高温（５００℃以上）とし、そして、薄膜形成時の温度から少なくとも４５０℃以下になるまで３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急冷することにより、良好な圧電特性を有する高品質の圧電薄膜（圧電膜９）を形成する。
【００２０】
すなわち、図２の（ａ）に示すように、第１層１１として、Ｚｒの含有していないＰｂＴｉＯ3 またはＰｂＴｉＯ3 にランタンを添加したＰＬＴを形成し、第２層１２として、Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 の組成の層を形成し、前述のように高温成膜および急速冷却することにより、良好な圧電特性を有する高品質の圧電薄膜を形成することができることを見いだして完成させたものである。
【００２１】
以下、２層からなる圧電膜についてさらに詳細に説明する。
【００２２】
上述のように、ＰＺＴは、良好な圧電特性を有し、かつＺｒ／Ｔｉの比率が略５０／５０になると極めて高い圧電係数を有することが知られている。しかしながら、ＰＺＴはスパッタ法やＣＶＤ法等の薄膜形成方法を用いて良好な膜を形成することが困難であり、Ｔｉに対するＺｒの比率が大きくなる程その傾向は顕著である。その原因は、前記の「スパッタ技術」（共立出版）Ｐ．１４４〜１４６等に記載するように、薄膜形成過程において、Ｚｒの酸化物が基板表面に吸着し、その後の膜成長を阻害するためであることが知られている。また、その傾向は、Ｐｔ電極上にＰＺＴ膜を成長させようとした場合にさらに顕著であることも明らかである。しかしながら、ＰｂＴｉＯ3 またはＰｂＴｉＯ3 にＬａを１０ｍｏｌ％程度添加し結晶化温度を低下させた（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 （すなわち、ＰＬＴ）上に、薄膜形成方法を用いてＰＺＴを成長させると、Ｚｒ酸化物を析出させることなく、良好なＰＺＴ膜を作成することができる。しかし、本発明で得ようとしている一軸の単一配向結晶あるいは単結晶薄膜を得るためには十分でなく、より完全に均一な単一配向結晶あるいは単結晶薄膜を得るべく、本発明者等は、鋭意研究した結果、成膜の温度と成膜時点からの冷却速度が、均一な単一配向結晶あるいは単結晶を得るために非常に重要な役割を持っていることを見いだした。
【００２３】
例えば、図２の（ａ）に示すように、支持基板上に第１層１１としてＰｂＴｉＯ3 またはＰＬＴを成膜し、その上に第２層１２としてＰＺＴを成膜する際に、成膜時（薄膜形成時）の温度を６００℃とし、該成膜時の温度から少なくとも４５０℃までの間の冷却速度を種々に変更して成膜した時のＰＺＴの配向率を調べた結果を図３および図４に示す。
【００２４】
図３には、ＭｇＯ（１００）／Ｐｔからなる支持基板上に、（第１層としての）ＰｂＴｉＯ3 を０．２μｍ成膜し、その上に（第２層としての）ＰＺＴを２．８μｍ成膜する時に、成膜時（薄膜形成時）の温度を６００℃とし、該成膜時の温度から４５０℃までの間の冷却速度を種々に変更して成膜した時のＰＺＴの配向率を調べた結果を示す。この際に、ｃ軸に配向したＰｔ上にＰｂＴｉＯ3 を冷却速度を変えて成膜した場合、その冷却速度によって、ＰｂＴｉＯ3 の配向の向きが、ａ軸であったりｃ軸であったり、さらにはそれらの混在であったりする。さらに、その上にＰＺＴを形成する場合、連続であれ、不連続であれ、同様に冷却速度の影響を受けた軸配向の単結晶膜が得られる。特に、冷却速度を緩慢にした場合は、その上の膜は単一配向結晶あるいは単結晶成長は得られていない。その理由は定かではないが、Ｘ線の解析からａ軸配向の部分が見られる場合がある。しかし、３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、Ｚｒを含んでいるＰＺＴを良質でかつ薄くしかもｃ軸配向率は８０％以上となり、大きな圧電定数を有するｃ軸配向単結晶を形成することができる。さらに、冷却速度を６０℃／ｍｉｎにすると、ｃ軸配向率は９５％以上になる。このように３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、ｃ軸に配向した大きな圧電定数を有する単結晶のＰＺＴ薄膜を形成することができる。
【００２５】
また、図４には、Ｓｉ（１１１）／ＹＳＺ（１１１）／Ｐｔからなる支持基板上に、（第１層としての）ＰｂＴｉＯ3 を０．２μｍ成膜し、その上に（第２層としての）ＰＺＴを２．８μｍ成膜する時に、成膜時（薄膜形成時）の温度を６００℃とし、該成膜時の温度から４５０℃までの間の冷却速度を種々に変更して成膜した時のＰＺＴの配向率を調べた結果を示す。この結果からも分かるように、成膜時の温度を６００℃とし、しかも冷却速度を成膜時の温度から４５０℃までの間を３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却すると、（１１１）軸配向率は８０％以上となり、Ｚｒを含んでいるＰＺＴを良質でかつ薄くしかも大きな圧電定数を有する（１１１）軸配向の単結晶を形成することができる。さらに、冷却速度を６０℃／ｍｉｎにすると、（１１１）軸配向率は９５％以上になる。このように３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、（１１１）軸に配向した大きな圧電定数を有する単結晶のＰＺＴ薄膜を形成することができる。
【００２６】
すなわち、高温成膜、急速冷却により、ＰＺＴと同程度の格子定数を持つ下地電極が（１００）であれば、ＰＬＴ（１００）、ＰＺＴ（１００）、さらに、下地電極が（１１１）であれば、ＰＬＴ（１１１）、ＰＺＴ（１１１）が得られる。
【００２７】
また、圧電膜の２層構造については、図２の（ａ）に示す構造の他に、図２の（ｂ）に示すように、第１層１１と第２層１２をともにＰＺＴで形成するけれども、第１層１１のＺｒの含有量が第２層１２のＺｒの含有量に比較して少なくし、成膜時の温度は５００℃以上で  冷却速度は３０℃／ｍｉｎ以上の急速冷却で形成した圧電膜９においても前述したと同様の効果を得ることができる。すなわち、圧電膜を構成する第１層（初期層）の圧電材料として、ｘ＜０．３に設定されたＰｂ（ＺｒX Ｔｉ1-X ）Ｏ3 からなるＰＺＴ層またはその層にさらにＬａを含む層を用い、第２層として０．７≧ｘ≧０．３に設定されたＰｂ（ＺｒX Ｔｉ1-X ）Ｏ3 からなるＰＺＴ層を用いて形成しても、結晶性が良好でかつ圧電定数の比較的大きい第２層を形成することができる。なお、この場合、特に第１層として、ｘ＜０．２に設定されたＰｂ（ＺｒX Ｔｉ1-X ）Ｏ3 からなるＰＺＴ層またはその層にさらにＬａを含む層を用いることが好ましい。これらも同様に、成膜温度を５００℃以上で行い、冷却速度を３０℃／ｍｉｎ以上で少なくとも４５０℃以下まで急速冷却することにより、優れた圧電材料を得ることができる。
【００２８】
さらに、図２の（ｃ）に示すように、第１層１１としてのＺｒを含まないＰｂＴｉＯ3 またはＰＬＴから、Ｚｒ濃度を連続的に増加させてＰｂ（Ｚｒ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3 付近の組成へと連続的に変化させた組成傾斜を有する中間層１３を介して、第２層１２としてのＰＺＴを成膜する圧電膜を用いても前述したと同様の効果が得られる。このことは、前記の「スパッタ技術」（共立出版）Ｐ．１４４〜１４６等に記載されている。
【００２９】
以上のように、半導体プロセスを用いて液体噴射記録ヘッドを作製する場合、いかに振動板を単結晶基板上にエピタキシャル成長させ、さらに電極を所望の格子定数に合わせて成膜できるかどうかが、優れた液体噴射記録ヘッドが作製できるか否かのポイントである。
【００３０】
以下に、本発明者等が形成した基板から圧電材に至るまで全てが配向に成功した液体噴射記録ヘッドの構成とその製造方法について説明する。
【００３１】
先ず、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法について、その主要工程を図示する図５を参照して説明する。
【００３２】
図５の（ａ）に示すように、単結晶（１００）シリコン基板２０（５００μｍ）上にＹＳＺ（安定化ジルコニア）２１を基板温度８００℃でスパッタリングによりエピタキシャルに成長させ、その膜厚を３μｍとした。この際、シリコン表面の酸化膜除去を目的にＫＯＨで表面を洗浄した。さらに、酸化を防ぐために金属Ｚｒを成膜しても良い。ＹＳＺ層２１は振動板として作用する。そして、ＹＳＺ層２１の上に配向したＰｔ電極膜（共通電極）２２を０．１μｍの膜厚をもって成膜する。このＰｔ電極膜２２の成膜に際して、配向したＰｔ膜を得るために、ＹＳＺ層２１の上に緩衝膜としてＳｉＯ2 とＴｉＯ2 を順次成膜し、その上にＰｔ電極膜２２を成膜することもできる。
【００３３】
次いで、同図（ｂ）に示すように、配向したＰｔ電極膜２２の上に２層構造の圧電膜２３をｒｆスパッタ法により成膜する。ここで、圧電膜２３は、Ｚｒを含まない鉛系誘電体（ＰｂＴｉＯ3 ）からなる第１層２４およびＺｒを含むＰＺＴからなる第２層２５を前述したように成膜時の温度を５００℃以上とし冷却速度を３０℃／ｍｉｎ以上で形成する。このように構成された圧電膜２３は、シリコン単結晶基板２０の配向面（１００）を利用してＹＳＺ配向膜２１をそのまま振動板（１００）とし、そして、配向したＰｔ電極膜２２の上に成膜したＰＺＴも（１００）方向に配向した単結晶膜が得られる。なお、電極膜において、Ｐｔ以外のＩｒ，Ｉｒ2 Ｏ3 ，ＳＲＯ等の電極膜を振動板上にエピタキシャルな成長をさせることでも、その上のＰＺＴが（１００）方向に配向した単結晶膜が得られる。このように振動板の形成時にシリコン基板と格子がマッチングしているために密着強度も強く、しかもＹＳＺ層自身は機械的な疲労強度も強くなっているため、記録ヘッドの振動板としては最適である。本発明者等は、一般的には多結晶体となってしまうＰＺＴの成膜条件を、単結晶シリコン基板、配向振動板、電極、緩衝膜を各格子のマッチングを考慮して成膜を組み合わせることで、（１００）のＰＺＴを得ることに成功し、液体噴射記録ヘッドを一貫した半導体プロセスで完成させるべくシリコン加工プロセスを用いた。
【００３４】
次いで、同図（ｃ）に示すように、圧電膜２３を、各圧力室２６に対応する分割された形状となるようにパターンニングして分離し、そして、シリコン基板２０を弗酸系溶液もしくは水酸化カリウム溶液で部分的にエッチング除去し、シリコン基板２０の一部を圧力室２６の構造部材として用いる。そして、圧電膜２３の上に上部電極（個別電極）２９を形成した。
【００３５】
その後に、同図（ｄ）に示すように、複数の液吐出口２８が形成されているノズルプレート２７をシリコン基板２０の圧力室２６の下側に位置合わせして接合し、記録ヘッドを完成した。
【００３６】
なお、圧電膜２３を各圧力室２６に対応するようにエッチングして分離する場合、図６に示すように、各圧電膜２３の幅（ｄ）を圧力室２６の幅（Ｄ）より小さくすることが好ましく、その割合は、６０％から９０％が好ましい。また、圧電膜２３を分離して形成する場合、分離された圧電膜２３の間に、圧電膜の伸縮を阻害しない剛性の低い樹脂、例えばポリイミド樹脂、を充填してもよく、これによって、圧電膜の横方向の伸縮を阻害することなく圧電膜を振動させることができるので、振動特性を劣化させることがなく、記録ヘッドの信頼性を高くできる。さらに、振動板２１の厚さ（ｔ1 ）を、図７の（ｂ）に示すように、圧電膜２３のある部分は厚く（ｔ1 ）、圧電膜２３のない部分は薄く（ｔ2 ）することによって、大きな変位量を得ることができ、特に、ｔ2 ／ｔ1 ≦０．８とすることが好ましい。
【００３７】
また、単結晶（１１１）シリコン基板上に緩衝膜を介して（１００）方向に配向したＹＳＺ膜を成膜し、その上にＳｉＯ2 とＺｒＮを緩衝膜として成膜し、さらにその上にＰｔ電極膜を成膜すると、Ｐｔ電極膜は（１００）方向に配向し、その上に（１００）に配向したＰＺＴを成膜することができる。さらにまた、単結晶（１００）シリコン基板上に緩衝膜を介して（１１１）方向に配向したＹＳＺを成膜し、その上にＳｉＯ2 とＺｒＮを緩衝膜として成膜し、その上にＰｔ膜を成膜する。このとき、Ｐｔ電極膜は（１１１）方向に配向し、そのＰｔ電極膜上にＰＺＴを成膜することにより、（１１１）に配向したＰＺＴを得ることができる。この時のＹＳＺは（１１１）方向に配向し、結晶性に優れた振動板とすることができる。さらに、単結晶（１１１）シリコン基板を用いてＹＳＺを（１１１）方向に配向させ、同様に（１１１）方向に配向したＰＺＴを得ることも可能であった。
【実施例１】
【００３８】
次に、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の一実施例について、その主要工程を図示する図８を参照して説明する。
【００３９】
本実施例は、配向ＰＺＴを用いる点では同じであるが、振動板をシリコン上に成膜するのではなく、シリコンの表面層をそのまま振動板として利用し、その上に本発明者等が発明したＰＺＴの配向単結晶膜を形成するものである。
【００４０】
以下にそのステップについて説明する。
【００４１】
図８の（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板３０の表面にＢ（ボロン）を過剰にドープする。１０の１３乗の濃度までイオン注入で行う。特に加速電圧をコントロールし、表面から３μｍ程度のところまでイオン注入を行い、シリコン基板３０の表面にＢドープ層３１を形成し、これを振動板として利用する。
【００４２】
次に、Ｐｔ電極（共通電極）３２をＢドープ層３１上に形成する。この場合もＰｔの配向面を得るために、ＴｉＯ2 やＳｉＯ2 を緩衝膜として用いてもよい。本実施例で、１０００ＡのＴｉＯ2 、２００ＡのＳｉＯ2 を単結晶シリコン基板３０上に成膜した後に、Ｐｔ電極３２を成膜した。得られたＰｔ電極３２は（１１１）にエピタキシャルな成長をしていた。Ｘ−ｒａｙ観察以外にもＴＥＭによる断面の格子像を観察したが、結晶が規則正しく並んでいるのが観察された。
【００４３】
そして、同図（ｂ）に示すように、Ｐｔ電極３２上に、ＰｂＴｉＯ3 （第１層）３４、ＰＺＴ（第２層）３５からなる圧電膜３３を形成した。それぞれの膜厚は、それぞれ０．１μｍ、２．９μｍであり、本実施例では、多元のスパッタ装置を用い、連続的に高温で成膜した後に急速冷却した。
【００４４】
次に、圧電膜３３のエッチングを行った。レジストをマスクとして、圧力室３６の幅に対して７０％の幅となるように熱濃リン酸でエッチングを行い、圧電膜３３を分離した（同図（ｃ））。そして、シリコン基板３０側の圧力室３６に当たる部分を、真空法を用いたドライエッチングで取り除いた（同図（ｄ））。
【００４５】
そして、同図（ｅ）に示すように、圧電膜３３の上に上部電極（個別電極）３９を形成し、最後に、液吐出口（ノズル）３８を設けたノズルプレート３７をシリコンあるいはＳＵＳで形成し、直接圧力室３６と接合し、液体噴射記録ヘッドを完成させた。
【００４６】
また、振動板３１として、シリコン単結晶層にＢ（ボロン）を１０の１３乗程度ドープして得られた３μｍ程度の表皮層を用い、その上にスパッタ法を用いて形成した０．２μｍの厚さのＭｇＯ単結晶層を用いてもよく、共通電極３２および個別電極３９は、いずれも０．１μｍのＰｔ層で構成した。表皮層３１の厚さは、良好な液吐出性能を得るためには圧電膜３３と同等またはそれ以下の厚さであることが好ましい。
【００４７】
圧電膜３３は、圧電膜３３の幅が対応する圧力室３６の幅より狭くなるように形成することが好ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、分離されていない１つの圧電膜を用い、個別電極２９を各圧力室３６に対応させて形成することにより、圧電膜層のうち各圧力室に対応する部分のみを振動させるようにして記録液を吐出させるようにしてもよい。
【００４８】
また、分離された隣接圧電膜３３の間に充填材としてポリアミド樹脂を埋め込むこともできる。なお、充填材としては、ポリイミド樹脂に限定されるものではなく、比較的剛性の低い材料であれば使用することができ、このように充填材として比較的剛性の低い材料を用いることにより、圧電膜の横方向の伸縮を阻害することなく圧電膜を振動させることができるので、振動特性を劣化させることがない。例えば、圧力室３６の幅を７０μｍとし、圧電膜３３の幅を圧力室３６の幅より若干狭くなるように形成したとき、１０Ｖの電圧を印加することにより、最大８００ｎｍ変化させることができた。
【００４９】
以上のように、本実施例においては、圧電膜３３を第１層と第２層との２層構造としてスパッタリング等の薄膜形成方法を用いて作成し、しかも、シリコン単結晶基板の表層にボロンを過剰にドープして振動板として用いることで、シリコン基板上に直接電極を形成して、二層構造の圧電膜を（１００）と（１１１）方向に配向させて形成することができる。この際、白金とシリコンの間にＳｉＯ2 やＴｉＯ2 の緩衝膜を用いても良い。さらには、ＭｇＯを緩衝膜として用いることもできる。
【００５０】
また、この圧電膜３２の厚さは、１０μｍ以上になると、微細加工が困難となるので、圧電膜３２の厚さは、１０μｍ以下、特に８μｍ以下に設定することが好ましい。
【００５１】
基板として、シリコン単結晶を用い、その表面に過剰にＢ（ボロン）ドープされた表面薄層を振動板として用い、その上にＭｇＯをエピタキシャルに成長させ、その上に、Ｚｒを含まない第１層（初期層）を形成した後、その初期層上に一般式（Ｐｂ1-x Ｌａx ）（Ｚｒ1-y Ｔｉy ）Ｏ3 で表される圧電膜を形成することにより、配向した圧電膜を形成することができる。このように一般式Ｐｂ（Ｚｒ1-y Ｔｉy ）Ｏ3 で表される圧電膜に、Ｌａを添加することにより、結晶化温度を下げることができ、薄膜圧電膜の圧電性を向上させることができる。さらに、このようにして形成された単結晶の（Ｐｂ1-x Ｌａx ）（Ｚｒ1-y Ｔｉy ）Ｏ3 は、同組成の多結晶体に比較して１０倍の圧電定数を得ることができる。また、圧電膜を形成する方法としては、スパッタ法もしくはＣＶＤ法を用いることにより、結晶性のよい単結晶の膜が、１時間に１μｍ以上の早い堆積速度で形成することができる。さらに、電極材料として白金もしくはルテニウム酸化物を用いることにより、良好な界面特性を維持しながら圧電膜を成長させることができる。また、ＭｇＯの代わりにＺｒＮ，ＴｉＮを用いてもかまわない。しかもこの方式は工程が簡略化されることで量産性、コストの面で非常に優れた効果を持つ。
【実施例２】
【００５２】
次に、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の他の実施例について、その主要工程を図示する図９を参照して説明する。
【００５３】
本実施例の液体噴射記録ヘッドは、直接基板上にＰＺＴを形成するのではなく、中間転写体を用いてＰＺＴを成膜する工程と、圧力室（液室）を作成する工程と、それらを接合する工程とを分離することにより、半導体プロセスで、鉛を用いた成膜工程を分離することが可能となる。しかも格子定数の異なる基板との接合でも容易に強固な接合を得ることができ、前述した実施例とは異なる特徴を有する。特にＰＺＴ単結晶と単結晶のＳｉ基板や振動板付きの基板との直接接合技術は、１５０℃から４００℃の温度をかけることで非晶質の中間層が形成されて原子レベルの接合が得られていることがわかっているので、温度が低温化することで、圧力室を含む基板の材料選択の幅が広がり、コストを安くする可能性がある。
【００５４】
以下、本実施例の液体噴射記録ヘッドの製造方法について、図９を参照しながら説明する。
【００５５】
先ず、図９の（ａ）に示すように、３ｃｍ角の（１１１）面を上面として有する単結晶ＭｇＯ基板４０の上面に、単結晶のＰｔ電極膜４１を配向させて０．１μｍの厚さに形成する。
【００５６】
次に、同図（ｂ）に示すように、Ｐｔ電極膜４１を各圧力室に対応するようにドライエッチング（真空中でＡｒイオンによる）を用いてパターンニングして個別の電極４１に分離する。
【００５７】
その後に、同図（ｃ）に示すように、ＰｂＴｉＯ3 からなる第１層（初期層）４２を約０．０１μｍの厚さに形成し、そして、第１層４２上にＰＺＴ薄膜４３をスパッタリングにより約３μｍの厚さに形成する。なお、この際、基板温度は、５００℃から６００℃の温度に設定して膜を成長させ、冷却速度を５０℃／ｍｉｎで急速冷却させた。
【００５８】
そして、同図（ｄ）に示すように、第１層４２とＰＺＴ薄膜４３からなる圧電膜４４を、強酸性溶液を用いたエッチングによりパターンニングして、各圧力室に対応するように個別の圧電膜４４に分離する。
【００５９】
分離された各圧電膜４４上に共通電極を形成する。なお、共通電極として、振動板を兼用して用いることができ、この場合には、特に共通電極を形成する工程は必要としない。図９に示す実施例は、振動板４６を共通電極に兼用するものである。
【００６０】
また、同図（ｅ）に示すように、シリコンの単結晶基板４５上にＴｉを３μｍ程度の厚さに成膜して、これを振動板４６とし、共通電極を兼ねるものとする。
【００６１】
そして、同図（ｆ）に示すように、シリコン基板４５を弗酸系溶液もしくは水酸化カリウム溶液で部分的にエッチング除去し、シリコン基板に圧力室４７や液流路を形成する。
【００６２】
その後に、同図（ｇ）に示すように、上述のように圧電膜４４や電極４１等が形成されたＭｇＯ基板４０と、圧力室４７等が形成されたシリコン基板４５とＴｉ振動板４６からなる基板本体部とを、基板本体部のＴｉ層４６に圧電膜４４を位置合わせして重ね合わせ、接着剤を用いずに接合する。これによって、圧力室４７、振動板４６およびＰＺＴからなる圧電膜４４が一体に形成される。
【００６３】
次に、同図（ｈ）に示すように、ＭｇＯ基板４０を、酸性溶液により除去する。ＭｇＯ基板４０は、この酸性溶液として燐酸溶液を用いることで、圧電膜４４にダメージを与えることなく安定して溶解することができる。
【００６４】
さらに、同図（ｉ）に示すように、例えば１０μｍ径の液吐出口（ノズル）４９を所定の間隔で形成したノズルプレート４８を基板本体部に取り付け、各液吐出口４９をそれぞれ圧力室４７に連通するように接合することにより、液体噴射記録ヘッドが作製される。
【００６５】
また、本実施例の変形例として、図１０に示すフローに沿って液体噴射記録ヘッドを作製することもできる。
【００６６】
本変形例においても、図１０の（ａ）に示すように、３ｃｍ角の（１１１）面を上面として有する単結晶ＭｇＯ基板５０の上面に、単結晶のＰｔ電極膜５１を配向させて０．１μｍの厚さに形成し、そして、ＰＬＴからなる初期層（第１層）５２を約０．０１μｍの厚さに形成する。そして、初期層５２上にＰＺＴ薄膜５３をスパッタリングにより約３μｍの厚さに形成する。なお、この際、基板温度は、５００℃から６００℃の温度に設定して膜を成長させ、冷却速度を５０℃／ｍｉｎで急速冷却させた。
【００６７】
同図（ｂ）に示すように、初期層５２とＰＺＴ薄膜５３からなる圧電膜５４およびＰｔ電極膜５１を、エッチングによりパターンニングして、各圧力室に対応するように個別の電極膜５１および圧電膜５４に分離し、その後に、その上に振動板５６としてのＴｉを３μｍ程度の厚さに形成する。この振動板５６は共通電極を兼ねる。
【００６８】
次いで、同図（ｃ）に示すように、シリコン基板５５と、圧電膜５４や電極５１等が形成されたＭｇＯ基板５０のＰＺＴ中間転写体とを、接着剤を用いることなく直接接合する。
【００６９】
その後に、同図（ｄ）に示すように、ＭｇＯ基板５０を酸性溶液により除去し、そして、同図（ｅ）に示すように、シリコン基板５０を弗酸系溶液もしくは水酸化カリウム溶液で部分的にエッチング除去し、シリコン基板５５に圧力室５７を形成する。
【００７０】
そして、同図（ｆ）に示すように、液吐出口（ノズル）５９を所定の間隔で形成したノズルプレート５８をシリコン基板５５に取り付け、各液吐出口５９をそれぞれ圧力室５７に連通するように接合することにより、液体噴射記録ヘッドが作製される。
【００７１】
なお、図９および１０を参照して説明した製造方法では、圧電膜４４、５４および個別電極４１、５１は、（振動板４６、５６で兼用した）共通電極を形成する前にパターンニングしているが、これに限らず、先ず、共通電極を形成し、ＭｇＯ基板４０、５０をエッチング後に、圧電膜４４、５４およびＰｔ個別電極４１、５１をパターンニングするようにしてもよい。
【００７２】
以上説明した製造方法によれば、圧電特性の良い薄い圧電膜を形成することができ、その薄い圧電膜を半導体の製造に用いられる微細加工技術を応用することで極めて小さい圧力室に対応した圧電素子を形成することができるので、高い密度で液吐出口が形成されたインクジェットヘッドを作製することができる。
【００７３】
なお、以上の各実施例において、適宜、具体的な材料および数字を挙げて説明したが、本発明は上述した材料や数字に限定されるものではない。
【００７４】
また、圧電膜における第１層（初期層）について言えば、図２において、第１層１１は、結晶性の良好な第２層１２を形成するための層であり、圧電性を有する膜としての機能は専ら第２層１２が担っている。したがって、第１層１１の膜厚は、良好な第２層１２を形成するという機能を果たすかぎり、圧電膜９の全体としての圧電特性を低下させないように、薄ければ薄い程よい。本発明者等は、膜厚制御性のよいスパッタリング装置を用いた場合、第１層１１は５ｎｍ以下であっても、その機能を十分発揮できることを確認している。しかしながら、Ｐｔ電極をムラ無く覆い、かつ製造工程上の管理等を考慮すると、３０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定することが好ましい。この範囲に設定すると、圧電膜９の全体としての圧電特性を実質的に低下させないようにでき、かつ良質の第２層１２を形成するという効果を十分果たすことができ、しかも圧電膜９を形成する工程における工程管理負担を増加させることも少なくできる。なお、第１の実施例では、第１層１１として膜厚０．２μｍのＰｂＴｉＯ3 層、第２層１２として膜厚２．８μｍのＰｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 の組成を有するＰＺＴ層とすることにより、低電圧においても十分な液吐出能力を有する液体噴射記録ヘッドを作製できることが確認されている。
【００７５】
また、本発明において、ＰＺＴで構成される第２層１２の膜厚は特に限定されるものではないが、薄膜形成方法を用いて形成する場合、膜厚が厚くなると膜の形成時間が長くなるので、１０μｍ以下、特に８μｍ以下に設定することが好ましい。また、圧電膜９は、成膜後に各圧力室にそれぞれ対応する所定の形状にパターンニングされるが、液吐出口の間隔を今後ますます狭くする必要が生じることを考慮すると、それに対応した精度のよいパターンニングをするためには、圧電膜９の膜厚は５μｍ以下に設定することがさらに好ましい。また、圧電膜９の膜厚は、膜の強度や発生させる応力を考慮すると０．５μｍ以上に設定することが好ましい。我々の検討によると、圧電膜９の膜厚を、１〜４μｍの範囲に設定することが最も好ましく、この範囲に設定することにより、インク等の記録液を安定して飛翔させ、かつ膜の信頼性を一定以上に保つことができることが確認されている。
【００７６】
図９に図示する実施例において、基板本体部は、シリコン４５およびチタン４６を用いて形成したが、これに限られず、感光性有機高分子材料、感光性ガラスおよび金属単体などにより構成してもよい。
【００７７】
また、振動板（図１において、符号５で示す）はスパッタ法などの薄膜プロセスを用いることにより微細加工が容易となる。その材料として、前述した実施例では、ＹＳＺや金属チタン（Ｔｉ）を用いたが、これに限らず、ニッケル、クロム、アルミニウム等の金属、あるいはＳｉＯ2 を用いることができる。これらの金属もスパッタ法、真空蒸着およびメッキ法により容易に形成することができ、金属チタンと同様良好な振動特性を得ることができた。また、振動板にアルミナを用いても金属チタンやＳｉＯ2 と同様の効果を得ることができ、スパッタリング法により容易に形成できた。この他、振動板としてポリイミド系の樹脂を用いることもでき、このポリイミド系の樹脂はスピンコート法により容易に形成でき、またその微細加工も容易であり、液体噴射記録ヘッドの振動板として適した材料であった。さらに、振動板として、セラミックスと金属の積層複合材料を用いて、耐久性と靭性を持たせることもできる。
【００７８】
以上の各材料を用いて振動板を形成しても、振動中に亀裂が生じるなどの劣化はなく、記録液を吐出するのに十分な振動を発生することができる。また、振動板の材料として各金属の酸化物を用いても同様の振動特性を得ることができる。さらに、振動板としては、感光性ポリイミドを用いることにより素子の製造を容易にできる。
【００７９】
以上のような構成において、圧力室（図１においては符号３で示す。以下同じ）に面する振動板（５）を厚みが２μｍのＳｉＯ2 層とし、圧電膜（９）の第２層（１２）としてＰｂ（Ｚｒ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3 の組成式で示される厚み３μｍのＰＺＴ薄膜、厚み０．１μｍの白金からなる電極（７および８）を用いた場合、５０Ｖ以下の電圧においても良好なたわみ振動を発生させることができた。しかしながら、本発明では、振動板（５）の厚さは、上述の２μｍに限られるものではなく、圧電膜（９）の圧電特性および厚さ、振動板４を構成する材料の固有の振動特性等を考慮して適宜設定されるものである。
【００８０】
また、本発明では、基板上の電極として白金、イリジウムもしくはルテニウム酸化物を用いることにより、ペロブスカイト構造を有する鉛系誘電体層からなる圧電膜を結晶性よく形成することができた。いずれの材料からなる電極上に形成された圧電膜を用いても、特性バラツキが少ない複数の圧電膜を形成することができ、液吐出能力の素子間のばらつきを少なくすることができる。また、共通電極については、複数の圧電膜にわたって連続した電極とすることもできるが、各圧電膜毎に個別の電極として櫛形状とすることもでき、特に、（１１１）方向に配向した圧電膜においては、ドメイン構造にエンジニアドメインが生じており、この際、分極処理の方向は任意の方向にできることを可能にし、圧電薄膜に対して横方向の電界をかけることができるように櫛形の電極とすることが好ましい。これにより、高い圧電性能を得ることができる。
【００８１】
また、ＰＺＴ薄膜の微細加工では弗酸や硝酸など強酸性の溶液を用いて行うが、電極として白金、イリジウムまたはルテニウム酸化物を用いることにより電極材料が腐食することを防止し、素子の作成を安定に行うことができる。また、圧電膜を構成する第２層の圧電材料として用いたＰＺＴは、良好な圧電特性を有するＺｒ／Ｔｉ比が３０／７０〜７０／３０の範囲内にあるＰＺＴ層を用いることが好ましい。また、本発明において、第２層として用いることができる圧電材料としては、上述のＰＺＴのほか、例えば、Ｐｂ0.99Ｎｂ0.02［（Ｚｒ0.6 Ｓｎ0.4 ）1-y Ｔｉy ］0.98Ｏ3 （０．０６０≦ｙ≦０．０６５）等の組成を有する、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ以外の元素を含む圧電材料を用いることができる。なお、Ｐｂ0.99Ｎｂ0.02［（Ｚｒ0.6 Ｓｎ0.4 ）1-y Ｔｉy ］0.98Ｏ3 （０．０６０≦ｙ≦０．０６５）は反強誘電体の材料であるが、差し支えない。この場合、１５Ｖの電圧で、反強誘電体から強誘電体への相転移が起こるため不連続な変位特性を示し、２０Ｖで約０．８μｍの変位が発生した。２０Ｖ以上の電圧を印加した場合ほぼ一定の変位を発生させることができ、液吐出量のばらつきを少なくすることができた。さらに、Ｐｂ0.99Ｎｂ0.02［（Ｚｒ0.6 Ｓｎ0.4 ）1-y Ｔｉy ］0.98Ｏ3 （０．０６０≦ｙ≦０．０６５）の組成を有する反強誘電体薄膜では、多結晶質の薄膜でも安定な液吐出能力を有する圧電素子とすることができた。
【００８２】
なお、図１１は、本発明者等が、単一配向結晶あるいは単結晶ＰＺＴを得るために用いた単結晶基板、振動板、緩衝膜、電極および（圧電膜の）第１層のそれぞれの材料の一例を示すものであり、組み合わせる材料の格子サイズが３０％以上離れなければ、これらを適宜組み合わせて用いることにより、（１００）あるいは（１１１）配向の単結晶のＰＺＴを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】（ａ）は、本発明の方法によって製造された液体噴射記録ヘッドの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿って破断して示す断面図であり、（ｃ）は、液体噴射記録ヘッドにおける圧電振動部を拡大して示す部分断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、本発明における圧電膜の２層構造を説明するための概略図である。
【図３】２層構造の圧電膜を成膜する際の冷却速度を変化させた時のＰＺＴ膜の配向率を示す図である。
【図４】２層構造の圧電膜を成膜する際の冷却速度を変化させた時のＰＺＴ膜の配向率を示す図である。
【図５】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法についてその主要工程を概略的に示す工程図である。
【図６】本発明の液体噴射記録ヘッドにおける圧電膜と圧力室の関係を示す概略的な断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の液体噴射記録ヘッドにおける圧電膜と振動板との関係を示す概略的な断面図である。
【図８】本発明の液体噴射記録ヘッドの他の製造方法についてその主要工程を概略的に示す工程図である。
【図９】本発明の液体噴射記録ヘッドのさらに他の製造方法についてその主要工程を概略的に示す工程図である。
【図１０】本発明の液体噴射記録ヘッドのさらに他の製造方法についてその主要工程を概略的に示す工程図である。
【図１１】本発明において、単結晶ＰＺＴを得るために、基板、振動板、緩衝膜、電極および第１層として用いることができる材質の一例を示す表である。
【符号の説明】
【００８４】
１    液体噴射記録ヘッド
２    液吐出口
２ａ    ノズルプレート
３    圧力室
４    圧電素子
５    振動板
６    本体部
７、８    電極
９    圧電膜
１０    圧電振動部
１１    （圧電膜）第１層
１２    （圧電膜）第２層
２０    Ｓｉ単結晶基板
２１    ＹＳＺ（振動板）
２２    Ｐｔ（電極）
２３    圧電膜
２４    ＰｂＴｉＯ３ （第１層）
２５    ＰＺＴ（第２層）
２６    圧力室
２７    ノズルプレート
２８    液吐出口
３０    Ｓｉ単結晶基板
３１    Ｂドープ層（振動板）
３２    Ｐｔ（共通電極）
３３    圧電膜
３４    ＰｂＴｉＯ３ （第１層）
３５    ＰＺＴ（第２層）
３６    圧力室
３７    ノズルプレート
３８    液吐出口
４０    ＭｇＯ基板
４１    Ｐｔ（電極）
４２    ＰｂＴｉＯ３ （第１層）
４３    ＰＺＴ（第２層）
４４    圧電膜
４５    Ｓｉ基板
４６    Ｔｉ（振動板）
４７    圧力室
４８    ノズルプレート
４９    液吐出口
５０    ＭｇＯ基板
５１    Ｐｔ（電極）
５２    ＰＬＴ（第１層）
５３    ＰＺＴ（第２層）
５４    圧電膜
５５    Ｓｉ基板
５６    Ｔｉ（振動板）
５７    圧力室
５８    ノズルプレート
５９    液吐出口
【図１】
2006303519.tif 000003
【図２】
2006303519.tif 000004
【図３】
2006303519.tif 000005
【図４】
2006303519.tif 000006
【図５】
2006303519.tif 000007
【図６】
2006303519.tif 000008
【図７】
2006303519.tif 000009
【図８】
2006303519.tif 000010
【図９】
2006303519.tif 000011
【図１０】
2006303519.tif 000012
【図１１】
2006303519.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月22日(2006.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液吐出口に連通する圧力室が設けられた単結晶シリコン基板と、
該単結晶シリコン基板と格子がマッチングするように設けられ、エピタキシャルに成長したＹＳＺ層からなる振動板と、
該振動板をはさんで前記圧力室の反対側に設けられ、単結晶または単一配向結晶からなりペロブスカイト構造を有する圧電膜を有する圧電素子と、
を有することを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
【請求項２】
液吐出口と、該液吐出口に連通する圧力室と、該圧力室に対応して設けられた圧電素子と、前記圧力室と前記圧電素子との間に設けられた振動板と、を備え、前記圧電素子は単結晶または単一配向結晶からなりペロブスカイト構造を有する圧電膜を有する液体噴射記録ヘッドの製造方法であって、
単結晶シリコン基板の上にＹＳＺ層をエピタキシャルに成長させることにより、前記振動板を形成する工程と、
前記単結晶シリコン基板を部分的に除去して前記圧力室を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコンなどの印刷装置としてインクジェット記録装置を用いたプリンタは、印字性能がよく取り扱いが簡単でかつ低コストなどの理由から広く普及している。このインクジェット記録装置には、熱エネルギーによってインク等の記録液中に気泡を発生させ、その気泡による圧力波により液滴を吐出させるもの、静電力により液滴を吸引吐出させるもの、圧電素子のような振動子による圧力波を利用して液滴を吐出させるもの等、種々の方式がある。
【０００３】
一般に、圧電素子を用いた液体噴射記録ヘッドは、例えば、記録液供給室に連通した圧力室とその圧力室に連通した液吐出口とを備え、その圧力室に圧電素子が接合された振動板が設けられて構成されている。このような構成を備える液体噴射記録ヘッドにおいて、圧電素子に所定の電圧を印加して圧電素子を伸縮させることにより、たわみ振動を起こさせて圧力室内の記録液を圧縮することにより液吐出口から液滴を吐出させている。現在、カラーのインクジェット記録装置が普及してきたが、その印字性能の向上、特に高解像度化および高速印字、さらには記録ヘッドの長尺化が求められている。そのため、記録ヘッドを微細化したマルチノズルヘッド構造を用いて高解像度および高速印字を実現することが試みられている。記録ヘッドを微細化するためには、記録液を吐出させるための圧電素子を小型化することが必要になる。さらには、全体のプロセスを一貫した半導体成膜プロセスで完結することが、低コストで精度の高い長尺の記録ヘッドを提供することを可能にする。
【特許文献１】特開平１１−３４８２８５号公報
【非特許文献１】和佐清孝・早川茂共著「スパッタ技術」（１９９２−９−２０，共立出版発行Ｐ．１４４〜１４６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この圧電素子の圧電膜は、ＰｂＯ、ＺｒＯ2 およびＴｉＯ2 の粉末をシート状に成型加工した後、焼成することにより形成する方法が採用されていたことから、圧電膜を例えば１０μｍ以下に薄く形成することが困難であった。このように、圧電膜を微細に加工することが困難であり、圧電素子を小型化することが困難であった。また、このように粉末を焼成することにより形成された圧電膜は、その厚さが薄くなるにしたがって、結晶粒界の影響が無視できないようになり、良好な圧電特性を得ることができなかった。その結果、粉末を焼成することにより形成された圧電膜は、１０μｍ以下になると記録液を吐出させるための十分な圧電特性を得ることができないという問題点があった。このため、十分な記録液の吐出に必要な特性を有する小型の記録ヘッドをこれまで実現することができなかった。
【０００５】
さらには、これらの粉末シートは、１０００℃以上の高温で、セラミックス等の振動板や構造部材の上に同時に焼成して密度の高いセラミックスを得るために、収縮による寸法変化を無視できない。したがって、サイズに関してはおのずから限界があり、現状では２０μｍが限界であり、多数の液吐出口（ノズル）を配置することが困難となっている。
【０００６】
また、スパッタ法を用いた半導体プロセスでの微細加工によるインクジェット記録ヘッドの構成とその製造方法は、特許文献１に提案されている。このインクジェット記録ヘッドは、単結晶のＭｇＯ上に白金を配向成膜して、その上にＺｒ層を含まないペロブスカイトの層とＰＺＴの層の積層体とすることを特徴としている。ところで、本発明者等の一人が、非特許文献１等に詳細を記述するように、ＰＺＴのようなＺｒを含む圧電体を成膜する場合、Ｚｒが基板に優先的に析出してしまうために、あらかじめＺｒを含まなくしかも格子定数の大きく異ならない例えばＰｂＴｉＯ3 やＰＬＴを成膜した後に、ＰＺＴ、ＰＬＺＴを成膜するか、あるいは、途中に漸増工程を導入して順次ＰＬＴからＰＺＴ等の膜に変えていく方法が既に有効であることを示している。
【０００７】
さらに、前記特許文献１に提案されている方式には、以下に示すような大きな問題点が存在する。
（１）前記公報に記載の製造方法では、再現性よく安定した単一配向結晶あるいは単結晶ＰＺＴが得られない。
（２）前記公報における方法では、単結晶のＭｇＯ等の非常に高価な単結晶基板上にしか配向したＰＺＴ層が得られず、非常に高価なプロセスとなってしまう。しかも、ＭｇＯの単結晶基板は大きさに限界があり、大面積の基板を得ることができない。
（３）前記公報における方法は、接着剤等による圧力室（液室）部材と圧電部材との接合部あるいは圧電部材近傍での接合が生じ、微細加工を伴ったマイクロマシーンの領域では、繰り返しの応力等に対する信頼性がなかなか得られない。
【０００８】
そこで、本発明は、前述した従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、膜厚が薄くても大きな圧電特性を有する薄膜材料を開発し、圧電素子を構成する圧電体や振動板等を薄膜化することで半導体プロセスで一般に用いられている微細加工を可能とし、長尺でかつ高密度に形成された液吐出口を有する信頼性の高い液体噴射記録ヘッドの製造方法および液体噴射記録ヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射記録ヘッドは、液吐出口に連通する圧力室が設けられた単結晶シリコン基板と、該単結晶シリコン基板と格子がマッチングするように設けられ、エピタキシャルに成長したＹＳＺ層からなる振動板と、該振動板をはさんで前記圧力室の反対側に設けられ、単結晶または単一配向結晶からなりペロブスカイト構造を有する圧電膜を有する圧電素子と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法は、液吐出口と、該液吐出口に連通する圧力室と、該圧力室に対応して設けられた圧電素子と、前記圧力室と前記圧電素子との間に設けられた振動板と、を備え、前記圧電素子は単結晶または単一配向結晶からなりペロブスカイト構造を有する圧電膜を有する液体噴射記録ヘッドの製造方法であって、単結晶シリコン基板の上にＹＳＺ層をエピタキシャルに成長させることにより、前記振動板を形成する工程と、前記単結晶シリコン基板を部分的に除去して前記圧力室を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、従来例に比較して薄くかつ大きい圧電定数を有する圧電膜を形成することができるので、圧電膜の微細加工が可能となる。また、高速応答が可能な液体噴射記録ヘッドが提供でき、さらに、安定した信頼性の高い液体噴射記録ヘッドの製造方法を提供できる。したがって、この小型で高密度に液吐出口が形成された液体噴射記録ヘッドを使用することにより、高解像度で高速印字が可能なインクジェット記録装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１において、（ａ）は、本発明の方法によって製造された液体噴射記録ヘッドの斜視
図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿って破断して示す断面図であり、（ｃ）は、液体噴射記録ヘッドにおける圧電振動部を拡大して示す部分断面図である。
【００１４】
本発明に係る液体噴射記録ヘッドの製造方法は、従来の液体噴射記録ヘッドに比較して極めて小型でかつ簡便な製造方法で液吐出口の間隔を狭く形成することができるという特徴を有するものであり、しかも単結晶あるいは単一配向結晶の圧電膜を形成する基板にシリコンを用いるために、半導体プロセスを用いた製造プロセスが利用でき、長尺で、低コストかつ高密度でしかも高精度の液体噴射記録ヘッドを提供することができる。
【００１５】
液体噴射記録ヘッド１は、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、複数の液吐出口２と、各液吐出口２に対応して設けられた圧力室３と、圧力室３にそれぞれ設けられた圧電素子４とを備えて以下のように構成される。なお、本図面では、液吐出口２が下面側に設けられているが、側面側に設けることもできる。
【００１６】
液体噴射記録ヘッド１において、液吐出口２は、ノズルプレート２ａに所定の間隔をもって形成され、圧力室３は、本体部（液室基板）６に液吐出口２にそれぞれ対応するように並んで形成されており、各液吐出口２と対応する圧力室３は、本体部６に形成された液流路６ａを介して接続される。また、本体部６の上面には各圧力室３にそれぞれ対応して開口部６ｂが形成され、本体部６の上面には開口部６ｂを塞ぐように振動板５が形成され、この振動板５の上に各圧力室３に対応して各開口部６ｂ上に位置するように圧電素子４が設けられる。
【００１７】
また、圧電素子４は、図１の（ｃ）に示すように、それぞれ０．１μｍの厚さを有する白金（Ｐｔ）からなる電極７および８と、両電極７、８の間に形成された３μｍの厚さの圧電膜９で構成され、振動板５上に設けられる。ここで、振動板５は、振動部分の厚みが３μｍのＹＳＺ層（イットリウム・スタビライズド・ジルコニア、あるいは安定化ジルコニアともいう）からなる。以上のようにして、圧電素子４と振動板５とによって圧電振動部１０が形成される。
【００１８】
圧電膜９の材料として、鉛、チタン、ジルコニウムから構成された酸化物であるペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜材料を用いることにより、低電圧でも良好な振動をさせることができる。なお、本明細書において、単にＰＺＴというときは、Ｐｂ、ＺｒおよびＴｉを含む、一般式Ｐｂ（ＺｒX Ｔｉ1-X ）Ｏ3 で表される圧電材料をいうものとする。このＰＺＴ薄膜の組成は、Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 の場合に最大の圧電性を示すことが焼結体では明らかにされている。しかし、この組成の薄膜を直接電極上に形成することは容易ではない。
【００１９】
そこで、本発明においては、図１の（ｃ）に示すように、圧電膜９を２層で構成して、第１層１１として、Ｚｒの含有していないＰｂＴｉＯ3 またはＰｂＴｉＯ3 にランタンを添加した（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 （以下、単にＰＬＴという）を形成し、第２層１２として、Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 の組成の層を形成し、薄膜形成時の温度を高温（５００℃以上）とし、そして、薄膜形成時の温度から少なくとも４５０℃以下になるまで３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急冷することにより、良好な圧電特性を有する高品質の圧電薄膜（圧電膜９）を形成する。
【００２０】
すなわち、図２の（ａ）に示すように、第１層１１として、Ｚｒの含有していないＰｂＴｉＯ3 またはＰｂＴｉＯ3 にランタンを添加したＰＬＴを形成し、第２層１２として、Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 の組成の層を形成し、前述のように高温成膜および急速冷却することにより、良好な圧電特性を有する高品質の圧電薄膜を形成することができることを見いだして完成させたものである。
【００２１】
以下、２層からなる圧電膜についてさらに詳細に説明する。
【００２２】
上述のように、ＰＺＴは、良好な圧電特性を有し、かつＺｒ／Ｔｉの比率が略５０／５０になると極めて高い圧電係数を有することが知られている。しかしながら、ＰＺＴはスパッタ法やＣＶＤ法等の薄膜形成方法を用いて良好な膜を形成することが困難であり、Ｔｉに対するＺｒの比率が大きくなる程その傾向は顕著である。その原因は、前記の「スパッタ技術」（共立出版）Ｐ．１４４〜１４６等に記載するように、薄膜形成過程において、Ｚｒの酸化物が基板表面に吸着し、その後の膜成長を阻害するためであることが知られている。また、その傾向は、Ｐｔ電極上にＰＺＴ膜を成長させようとした場合にさらに顕著であることも明らかである。しかしながら、ＰｂＴｉＯ3 またはＰｂＴｉＯ3 にＬａを１０ｍｏｌ％程度添加し結晶化温度を低下させた（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 （すなわち、ＰＬＴ）上に、薄膜形成方法を用いてＰＺＴを成長させると、Ｚｒ酸化物を析出させることなく、良好なＰＺＴ膜を作成することができる。しかし、本発明で得ようとしている一軸の単一配向結晶あるいは単結晶薄膜を得るためには十分でなく、より完全に均一な単一配向結晶あるいは単結晶薄膜を得るべく、本発明者等は、鋭意研究した結果、成膜の温度と成膜時点からの冷却速度が、均一な単一配向結晶あるいは単結晶を得るために非常に重要な役割を持っていることを見いだした。
【００２３】
例えば、図２の（ａ）に示すように、支持基板上に第１層１１としてＰｂＴｉＯ3 またはＰＬＴを成膜し、その上に第２層１２としてＰＺＴを成膜する際に、成膜時（薄膜形成時）の温度を６００℃とし、該成膜時の温度から少なくとも４５０℃までの間の冷却速度を種々に変更して成膜した時のＰＺＴの配向率を調べた結果を図３および図４に示す。
【００２４】
図３には、ＭｇＯ（１００）／Ｐｔからなる支持基板上に、（第１層としての）ＰｂＴｉＯ3 を０．２μｍ成膜し、その上に（第２層としての）ＰＺＴを２．８μｍ成膜する時に、成膜時（薄膜形成時）の温度を６００℃とし、該成膜時の温度から４５０℃までの間の冷却速度を種々に変更して成膜した時のＰＺＴの配向率を調べた結果を示す。この際に、ｃ軸に配向したＰｔ上にＰｂＴｉＯ3 を冷却速度を変えて成膜した場合、その冷却速度によって、ＰｂＴｉＯ3 の配向の向きが、ａ軸であったりｃ軸であったり、さらにはそれらの混在であったりする。さらに、その上にＰＺＴを形成する場合、連続であれ、不連続であれ、同様に冷却速度の影響を受けた軸配向の単結晶膜が得られる。特に、冷却速度を緩慢にした場合は、その上の膜は単一配向結晶あるいは単結晶成長は得られていない。その理由は定かではないが、Ｘ線の解析からａ軸配向の部分が見られる場合がある。しかし、３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、Ｚｒを含んでいるＰＺＴを良質でかつ薄くしかもｃ軸配向率は８０％以上となり、大きな圧電定数を有するｃ軸配向単結晶を形成することができる。さらに、冷却速度を６０℃／ｍｉｎにすると、ｃ軸配向率は９５％以上になる。このように３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、ｃ軸に配向した大きな圧電定数を有する単結晶のＰＺＴ薄膜を形成することができる。
【００２５】
また、図４には、Ｓｉ（１１１）／ＹＳＺ（１１１）／Ｐｔからなる支持基板上に、（第１層としての）ＰｂＴｉＯ3 を０．２μｍ成膜し、その上に（第２層としての）ＰＺＴを２．８μｍ成膜する時に、成膜時（薄膜形成時）の温度を６００℃とし、該成膜時の温度から４５０℃までの間の冷却速度を種々に変更して成膜した時のＰＺＴの配向率を調べた結果を示す。この結果からも分かるように、成膜時の温度を６００℃とし、しかも冷却速度を成膜時の温度から４５０℃までの間を３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却すると、（１１１）軸配向率は８０％以上となり、Ｚｒを含んでいるＰＺＴを良質でかつ薄くしかも大きな圧電定数を有する（１１１）軸配向の単結晶を形成することができる。さらに、冷却速度を６０℃／ｍｉｎにすると、（１１１）軸配向率は９５％以上になる。このように３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で急速冷却することにより、（１１１）軸に配向した大きな圧電定数を有する単結晶のＰＺＴ薄膜を形成することができる。
【００２６】
すなわち、高温成膜、急速冷却により、ＰＺＴと同程度の格子定数を持つ下地電極が（１００）であれば、ＰＬＴ（１００）、ＰＺＴ（１００）、さらに、下地電極が（１１１）であれば、ＰＬＴ（１１１）、ＰＺＴ（１１１）が得られる。
【００２７】
また、圧電膜の２層構造については、図２の（ａ）に示す構造の他に、図２の（ｂ）に示すように、第１層１１と第２層１２をともにＰＺＴで形成するけれども、第１層１１のＺｒの含有量が第２層１２のＺｒの含有量に比較して少なくし、成膜時の温度は５００℃以上で  冷却速度は３０℃／ｍｉｎ以上の急速冷却で形成した圧電膜９においても前述したと同様の効果を得ることができる。すなわち、圧電膜を構成する第１層（初期層）の圧電材料として、ｘ＜０．３に設定されたＰｂ（ＺｒX Ｔｉ1-X ）Ｏ3 からなるＰＺＴ層またはその層にさらにＬａを含む層を用い、第２層として０．７≧ｘ≧０．３に設定されたＰｂ（ＺｒX Ｔｉ1-X ）Ｏ3 からなるＰＺＴ層を用いて形成しても、結晶性が良好でかつ圧電定数の比較的大きい第２層を形成することができる。なお、この場合、特に第１層として、ｘ＜０．２に設定されたＰｂ（ＺｒX Ｔｉ1-X ）Ｏ3 からなるＰＺＴ層またはその層にさらにＬａを含む層を用いることが好ましい。これらも同様に、成膜温度を５００℃以上で行い、冷却速度を３０℃／ｍｉｎ以上で少なくとも４５０℃以下まで急速冷却することにより、優れた圧電材料を得ることができる。
【００２８】
さらに、図２の（ｃ）に示すように、第１層１１としてのＺｒを含まないＰｂＴｉＯ3 またはＰＬＴから、Ｚｒ濃度を連続的に増加させてＰｂ（Ｚｒ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3 付近の組成へと連続的に変化させた組成傾斜を有する中間層１３を介して、第２層１２としてのＰＺＴを成膜する圧電膜を用いても前述したと同様の効果が得られる。このことは、前記の「スパッタ技術」（共立出版）Ｐ．１４４〜１４６等に記載されている。
【００２９】
以上のように、半導体プロセスを用いて液体噴射記録ヘッドを作製する場合、いかに振動板を単結晶基板上にエピタキシャル成長させ、さらに電極を所望の格子定数に合わせて成膜できるかどうかが、優れた液体噴射記録ヘッドが作製できるか否かのポイントである。
【００３０】
以下に、本発明者等が形成した基板から圧電材に至るまで全てが配向に成功した液体噴射記録ヘッドの構成とその製造方法について説明する。
【００３１】
先ず、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の一実施例について、その主要工程を図示する図５を参照して説明する。
【００３２】
図５の（ａ）に示すように、単結晶（１００）シリコン基板２０（５００μｍ）上にＹＳＺ（安定化ジルコニア）２１を基板温度８００℃でスパッタリングによりエピタキシャルに成長させ、その膜厚を３μｍとした。この際、シリコン表面の酸化膜除去を目的にＫＯＨで表面を洗浄した。さらに、酸化を防ぐために金属Ｚｒを成膜しても良い。ＹＳＺ層２１は振動板として作用する。そして、ＹＳＺ層２１の上に配向したＰｔ電極膜（共通電極）２２を０．１μｍの膜厚をもって成膜する。このＰｔ電極膜２２の成膜に際して、配向したＰｔ膜を得るために、ＹＳＺ層２１の上に緩衝膜としてＳｉＯ2 とＴｉＯ2 を順次成膜し、その上にＰｔ電極膜２２を成膜することもできる。
【００３３】
次いで、同図（ｂ）に示すように、配向したＰｔ電極膜２２の上に２層構造の圧電膜２３をｒｆスパッタ法により成膜する。ここで、圧電膜２３は、Ｚｒを含まない鉛系誘電体（ＰｂＴｉＯ3 ）からなる第１層２４およびＺｒを含むＰＺＴからなる第２層２５を前述したように成膜時の温度を５００℃以上とし冷却速度を３０℃／ｍｉｎ以上で形成する。このように構成された圧電膜２３は、シリコン単結晶基板２０の配向面（１００）を利用してＹＳＺ配向膜２１をそのまま振動板（１００）とし、そして、配向したＰｔ電極膜２２の上に成膜したＰＺＴも（１００）方向に配向した単結晶膜が得られる。なお、電極膜において、Ｐｔ以外のＩｒ，Ｉｒ2 Ｏ3 ，ＳＲＯ等の電極膜を振動板上にエピタキシャルな成長をさせることでも、その上のＰＺＴが（１００）方向に配向した単結晶膜が得られる。このように振動板の形成時にシリコン基板と格子がマッチングしているために密着強度も強く、しかもＹＳＺ層自身は機械的な疲労強度も強くなっているため、記録ヘッドの振動板としては最適である。本発明者等は、一般的には多結晶体となってしまうＰＺＴの成膜条件を、単結晶シリコン基板、配向振動板、電極、緩衝膜を各格子のマッチングを考慮して成膜を組み合わせることで、（１００）のＰＺＴを得ることに成功し、液体噴射記録ヘッドを一貫した半導体プロセスで完成させるべくシリコン加工プロセスを用いた。
【００３４】
次いで、同図（ｃ）に示すように、圧電膜２３を、各圧力室２６に対応する分割された形状となるようにパターンニングして分離し、そして、シリコン基板２０を弗酸系溶液もしくは水酸化カリウム溶液で部分的にエッチング除去し、シリコン基板２０の一部を圧力室２６の構造部材として用いる。そして、圧電膜２３の上に上部電極（個別電極）２９を形成した。
【００３５】
その後に、同図（ｄ）に示すように、複数の液吐出口２８が形成されているノズルプレート２７をシリコン基板２０の圧力室２６の下側に位置合わせして接合し、記録ヘッドを完成した。
【００３６】
なお、圧電膜２３を各圧力室２６に対応するようにエッチングして分離する場合、図６に示すように、各圧電膜２３の幅（ｄ）を圧力室２６の幅（Ｄ）より小さくすることが好ましく、その割合は、６０％から９０％が好ましい。また、圧電膜２３を分離して形成する場合、分離された圧電膜２３の間に、圧電膜の伸縮を阻害しない剛性の低い樹脂、例えばポリイミド樹脂、を充填してもよく、これによって、圧電膜の横方向の伸縮を阻害することなく圧電膜を振動させることができるので、振動特性を劣化させることがなく、記録ヘッドの信頼性を高くできる。さらに、振動板２１の厚さ（ｔ1 ）を、図７の（ｂ）に示すように、圧電膜２３のある部分は厚く（ｔ1 ）、圧電膜２３のない部分は薄く（ｔ2 ）することによって、大きな変位量を得ることができ、特に、ｔ2 ／ｔ1 ≦０．８とすることが好ましい。
【００３７】
また、単結晶（１１１）シリコン基板上に緩衝膜を介して（１００）方向に配向したＹＳＺ膜を成膜し、その上にＳｉＯ2 とＺｒＮを緩衝膜として成膜し、さらにその上にＰｔ電極膜を成膜すると、Ｐｔ電極膜は（１００）方向に配向し、その上に（１００）に配向したＰＺＴを成膜することができる。さらにまた、単結晶（１００）シリコン基板上に緩衝膜を介して（１１１）方向に配向したＹＳＺを成膜し、その上にＳｉＯ2 とＺｒＮを緩衝膜として成膜し、その上にＰｔ膜を成膜する。このとき、Ｐｔ電極膜は（１１１）方向に配向し、そのＰｔ電極膜上にＰＺＴを成膜することにより、（１１１）に配向したＰＺＴを得ることができる。この時のＹＳＺは（１１１）方向に配向し、結晶性に優れた振動板とすることができる。さらに、単結晶（１１１）シリコン基板を用いてＹＳＺを（１１１）方向に配向させ、同様に（１１１）方向に配向したＰＺＴを得ることも可能であった。
【００３８】
次に、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の一参考例について、その主要工程を図示する図８を参照して説明する。
【００３９】
本参考例は、配向ＰＺＴを用いる点では同じであるが、振動板をシリコン上に成膜するのではなく、シリコンの表面層をそのまま振動板として利用し、その上に本発明者等が発明したＰＺＴの配向単結晶膜を形成するものである。
【００４０】
以下にそのステップについて説明する。
【００４１】
図８の（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板３０の表面にＢ（ボロン）を過剰にドープする。１０の１３乗の濃度までイオン注入で行う。特に加速電圧をコントロールし、表面から３μｍ程度のところまでイオン注入を行い、シリコン基板３０の表面にＢドープ層３１を形成し、これを振動板として利用する。
【００４２】
次に、Ｐｔ電極（共通電極）３２をＢドープ層３１上に形成する。この場合もＰｔの配向面を得るために、ＴｉＯ2 やＳｉＯ2 を緩衝膜として用いてもよい。本参考例では、１０００ＡのＴｉＯ2 、２００ＡのＳｉＯ2 を単結晶シリコン基板３０上に成膜した後に、Ｐｔ電極３２を成膜した。得られたＰｔ電極３２は（１１１）にエピタキシャルな成長をしていた。Ｘ−ｒａｙ観察以外にもＴＥＭによる断面の格子像を観察したが、結晶が規則正しく並んでいるのが観察された。
【００４３】
そして、同図（ｂ）に示すように、Ｐｔ電極３２上に、ＰｂＴｉＯ3 （第１層）３４、ＰＺＴ（第２層）３５からなる圧電膜３３を形成した。それぞれの膜厚は、それぞれ０．１μｍ、２．９μｍであり、本参考例では、多元のスパッタ装置を用い、連続的に高温で成膜した後に急速冷却した。
【００４４】
次に、圧電膜３３のエッチングを行った。レジストをマスクとして、圧力室３６の幅に対して７０％の幅となるように熱濃リン酸でエッチングを行い、圧電膜３３を分離した（同図（ｃ））。そして、シリコン基板３０側の圧力室３６に当たる部分を、真空法を用いたドライエッチングで取り除いた（同図（ｄ））。
【００４５】
そして、同図（ｅ）に示すように、圧電膜３３の上に上部電極（個別電極）３９を形成し、最後に、液吐出口（ノズル）３８を設けたノズルプレート３７をシリコンあるいはＳＵＳで形成し、直接圧力室３６と接合し、液体噴射記録ヘッドを完成させた。
【００４６】
また、振動板３１として、シリコン単結晶層にＢ（ボロン）を１０の１３乗程度ドープして得られた３μｍ程度の表皮層を用い、その上にスパッタ法を用いて形成した０．２μｍの厚さのＭｇＯ単結晶層を用いてもよく、共通電極３２および個別電極３９は、いずれも０．１μｍのＰｔ層で構成した。表皮層３１の厚さは、良好な液吐出性能を得るためには圧電膜３３と同等またはそれ以下の厚さであることが好ましい。
【００４７】
圧電膜３３は、圧電膜３３の幅が対応する圧力室３６の幅より狭くなるように形成することが好ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、分離されていない１つの圧電膜を用い、個別電極２９を各圧力室３６に対応させて形成することにより、圧電膜層のうち各圧力室に対応する部分のみを振動させるようにして記録液を吐出させるようにしてもよい。
【００４８】
また、分離された隣接圧電膜３３の間に充填材としてポリアミド樹脂を埋め込むこともできる。なお、充填材としては、ポリイミド樹脂に限定されるものではなく、比較的剛性の低い材料であれば使用することができ、このように充填材として比較的剛性の低い材料を用いることにより、圧電膜の横方向の伸縮を阻害することなく圧電膜を振動させることができるので、振動特性を劣化させることがない。例えば、圧力室３６の幅を７０μｍとし、圧電膜３３の幅を圧力室３６の幅より若干狭くなるように形成したとき、１０Ｖの電圧を印加することにより、最大８００ｎｍ変化させることができた。
【００４９】
以上のように、本参考例においては、圧電膜３３を第１層と第２層との２層構造としてスパッタリング等の薄膜形成方法を用いて作成し、しかも、シリコン単結晶基板の表層にボロンを過剰にドープして振動板として用いることで、シリコン基板上に直接電極を形成して、二層構造の圧電膜を（１００）と（１１１）方向に配向させて形成することができる。この際、白金とシリコンの間にＳｉＯ2 やＴｉＯ2 の緩衝膜を用いても良い。さらには、ＭｇＯを緩衝膜として用いることもできる。
【００５０】
また、この圧電膜３２の厚さは、１０μｍ以上になると、微細加工が困難となるので、圧電膜３２の厚さは、１０μｍ以下、特に８μｍ以下に設定することが好ましい。
【００５１】
基板として、シリコン単結晶を用い、その表面に過剰にＢ（ボロン）ドープされた表面薄層を振動板として用い、その上にＭｇＯをエピタキシャルに成長させ、その上に、Ｚｒを含まない第１層（初期層）を形成した後、その初期層上に一般式（Ｐｂ1-x Ｌａx ）（Ｚｒ1-y Ｔｉy ）Ｏ3 で表される圧電膜を形成することにより、配向した圧電膜を形成することができる。このように一般式Ｐｂ（Ｚｒ1-y Ｔｉy ）Ｏ3 で表される圧電膜に、Ｌａを添加することにより、結晶化温度を下げることができ、薄膜圧電膜の圧電性を向上させることができる。さらに、このようにして形成された単結晶の（Ｐｂ1-x Ｌａx ）（Ｚｒ1-y Ｔｉy ）Ｏ3 は、同組成の多結晶体に比較して１０倍の圧電定数を得ることができる。また、圧電膜を形成する方法としては、スパッタ法もしくはＣＶＤ法を用いることにより、結晶性のよい単結晶の膜が、１時間に１μｍ以上の早い堆積速度で形成することができる。さらに、電極材料として白金もしくはルテニウム酸化物を用いることにより、良好な界面特性を維持しながら圧電膜を成長させることができる。また、ＭｇＯの代わりにＺｒＮ，ＴｉＮを用いてもかまわない。しかもこの方式は工程が簡略化されることで量産性、コストの面で非常に優れた効果を持つ。
【００５２】
次に、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の他の参考例について、その主要工程を図示する図９を参照して説明する。
【００５３】
本参考例の液体噴射記録ヘッドは、直接基板上にＰＺＴを形成するのではなく、中間転写体を用いてＰＺＴを成膜する工程と、圧力室（液室）を作成する工程と、それらを接合する工程とを分離することにより、半導体プロセスで、鉛を用いた成膜工程を分離することが可能となる。しかも格子定数の異なる基板との接合でも容易に強固な接合を得ることができ、前述した参考例とは異なる特徴を有する。特にＰＺＴ単結晶と単結晶のＳｉ基板や振動板付きの基板との直接接合技術は、１５０℃から４００℃の温度をかけることで非晶質の中間層が形成されて原子レベルの接合が得られていることがわかっているので、温度が低温化することで、圧力室を含む基板の材料選択の幅が広がり、コストを安くする可能性がある。
【００５４】
以下、本参考例の液体噴射記録ヘッドの製造方法について、図９を参照しながら説明する。
【００５５】
先ず、図９の（ａ）に示すように、３ｃｍ角の（１１１）面を上面として有する単結晶ＭｇＯ基板４０の上面に、単結晶のＰｔ電極膜４１を配向させて０．１μｍの厚さに形成する。
【００５６】
次に、同図（ｂ）に示すように、Ｐｔ電極膜４１を各圧力室に対応するようにドライエッチング（真空中でＡｒイオンによる）を用いてパターンニングして個別の電極４１に分離する。
【００５７】
その後に、同図（ｃ）に示すように、ＰｂＴｉＯ3 からなる第１層（初期層）４２を約０．０１μｍの厚さに形成し、そして、第１層４２上にＰＺＴ薄膜４３をスパッタリングにより約３μｍの厚さに形成する。なお、この際、基板温度は、５００℃から６００℃の温度に設定して膜を成長させ、冷却速度を５０℃／ｍｉｎで急速冷却させた。
【００５８】
そして、同図（ｄ）に示すように、第１層４２とＰＺＴ薄膜４３からなる圧電膜４４を、強酸性溶液を用いたエッチングによりパターンニングして、各圧力室に対応するように個別の圧電膜４４に分離する。
【００５９】
分離された各圧電膜４４上に共通電極を形成する。なお、共通電極として、振動板を兼用して用いることができ、この場合には、特に共通電極を形成する工程は必要としない。図９に示す参考例は、振動板４６を共通電極に兼用するものである。
【００６０】
また、同図（ｅ）に示すように、シリコンの単結晶基板４５上にＴｉを３μｍ程度の厚さに成膜して、これを振動板４６とし、共通電極を兼ねるものとする。
【００６１】
そして、同図（ｆ）に示すように、シリコン基板４５を弗酸系溶液もしくは水酸化カリウム溶液で部分的にエッチング除去し、シリコン基板に圧力室４７や液流路を形成する。
【００６２】
その後に、同図（ｇ）に示すように、上述のように圧電膜４４や電極４１等が形成されたＭｇＯ基板４０と、圧力室４７等が形成されたシリコン基板４５とＴｉ振動板４６からなる基板本体部とを、基板本体部のＴｉ層４６に圧電膜４４を位置合わせして重ね合わせ、接着剤を用いずに接合する。これによって、圧力室４７、振動板４６およびＰＺＴからなる圧電膜４４が一体に形成される。
【００６３】
次に、同図（ｈ）に示すように、ＭｇＯ基板４０を、酸性溶液により除去する。ＭｇＯ基板４０は、この酸性溶液として燐酸溶液を用いることで、圧電膜４４にダメージを与えることなく安定して溶解することができる。
【００６４】
さらに、同図（ｉ）に示すように、例えば１０μｍ径の液吐出口（ノズル）４９を所定の間隔で形成したノズルプレート４８を基板本体部に取り付け、各液吐出口４９をそれぞれ圧力室４７に連通するように接合することにより、液体噴射記録ヘッドが作製される。
【００６５】
また、本参考例の変形例として、図１０に示すフローに沿って液体噴射記録ヘッドを作製することもできる。
【００６６】
本変形例においても、図１０の（ａ）に示すように、３ｃｍ角の（１１１）面を上面として有する単結晶ＭｇＯ基板５０の上面に、単結晶のＰｔ電極膜５１を配向させて０．１μｍの厚さに形成し、そして、ＰＬＴからなる初期層（第１層）５２を約０．０１μｍの厚さに形成する。そして、初期層５２上にＰＺＴ薄膜５３をスパッタリングにより約３μｍの厚さに形成する。なお、この際、基板温度は、５００℃から６００℃の温度に設定して膜を成長させ、冷却速度を５０℃／ｍｉｎで急速冷却させた。
【００６７】
同図（ｂ）に示すように、初期層５２とＰＺＴ薄膜５３からなる圧電膜５４およびＰｔ電極膜５１を、エッチングによりパターンニングして、各圧力室に対応するように個別の電極膜５１および圧電膜５４に分離し、その後に、その上に振動板５６としてのＴｉを３μｍ程度の厚さに形成する。この振動板５６は共通電極を兼ねる。
【００６８】
次いで、同図（ｃ）に示すように、シリコン基板５５と、圧電膜５４や電極５１等が形成されたＭｇＯ基板５０のＰＺＴ中間転写体とを、接着剤を用いることなく直接接合する。
【００６９】
その後に、同図（ｄ）に示すように、ＭｇＯ基板５０を酸性溶液により除去し、そして、同図（ｅ）に示すように、シリコン基板５０を弗酸系溶液もしくは水酸化カリウム溶液で部分的にエッチング除去し、シリコン基板５５に圧力室５７を形成する。
【００７０】
そして、同図（ｆ）に示すように、液吐出口（ノズル）５９を所定の間隔で形成したノズルプレート５８をシリコン基板５５に取り付け、各液吐出口５９をそれぞれ圧力室５７に連通するように接合することにより、液体噴射記録ヘッドが作製される。
【００７１】
なお、図９および１０を参照して説明した製造方法では、圧電膜４４、５４および個別電極４１、５１は、（振動板４６、５６で兼用した）共通電極を形成する前にパターンニングしているが、これに限らず、先ず、共通電極を形成し、ＭｇＯ基板４０、５０をエッチング後に、圧電膜４４、５４およびＰｔ個別電極４１、５１をパターンニングするようにしてもよい。
【００７２】
以上説明した製造方法によれば、圧電特性の良い薄い圧電膜を形成することができ、その薄い圧電膜を半導体の製造に用いられる微細加工技術を応用することで極めて小さい圧力室に対応した圧電素子を形成することができるので、高い密度で液吐出口が形成されたインクジェットヘッドを作製することができる。
【００７３】
なお、以上の各参考例において、適宜、具体的な材料および数字を挙げて説明したが、本発明は上述した材料や数字に限定されるものではない。
【００７４】
また、圧電膜における第１層（初期層）について言えば、図２において、第１層１１は、結晶性の良好な第２層１２を形成するための層であり、圧電性を有する膜としての機能は専ら第２層１２が担っている。したがって、第１層１１の膜厚は、良好な第２層１２を形成するという機能を果たすかぎり、圧電膜９の全体としての圧電特性を低下させないように、薄ければ薄い程よい。本発明者等は、膜厚制御性のよいスパッタリング装置を用いた場合、第１層１１は５ｎｍ以下であっても、その機能を十分発揮できることを確認している。しかしながら、Ｐｔ電極をムラ無く覆い、かつ製造工程上の管理等を考慮すると、３０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定することが好ましい。この範囲に設定すると、圧電膜９の全体としての圧電特性を実質的に低下させないようにでき、かつ良質の第２層１２を形成するという効果を十分果たすことができ、しかも圧電膜９を形成する工程における工程管理負担を増加させることも少なくできる。なお、第１層１１として膜厚０．２μｍのＰｂＴｉＯ3 層、第２層１２として膜厚２．８μｍのＰｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3 の組成を有するＰＺＴ層とすることにより、低電圧においても十分な液吐出能力を有する液体噴射記録ヘッドを作製できることが確認されている。
【００７５】
また、ＰＺＴで構成される第２層１２の膜厚は特に限定されるものではないが、薄膜形成方法を用いて形成する場合、膜厚が厚くなると膜の形成時間が長くなるので、１０μｍ以下、特に８μｍ以下に設定することが好ましい。また、圧電膜９は、成膜後に各圧力室にそれぞれ対応する所定の形状にパターンニングされるが、液吐出口の間隔を今後ますます狭くする必要が生じることを考慮すると、それに対応した精度のよいパターンニングをするためには、圧電膜９の膜厚は５μｍ以下に設定することがさらに好ましい。また、圧電膜９の膜厚は、膜の強度や発生させる応力を考慮すると０．５μｍ以上に設定することが好ましい。我々の検討によると、圧電膜９の膜厚を、１〜４μｍの範囲に設定することが最も好ましく、この範囲に設定することにより、インク等の記録液を安定して飛翔させ、かつ膜の信頼性を一定以上に保つことができることが確認されている。
【００７６】
図９に図示する参考例において、基板本体部は、シリコン４５およびチタン４６を用いて形成したが、これに限られず、感光性有機高分子材料、感光性ガラスおよび金属単体などにより構成してもよい。
【００７７】
また、振動板（図１において、符号５で示す）はスパッタ法などの薄膜プロセスを用いることにより微細加工が容易となる。その材料として、前述した実施例では、ＹＳＺや金属チタン（Ｔｉ）を用いたが、これに限らず、ニッケル、クロム、アルミニウム等の金属、あるいはＳｉＯ2 を用いることができる。これらの金属もスパッタ法、真空蒸着およびメッキ法により容易に形成することができ、金属チタンと同様良好な振動特性を得ることができた。また、振動板にアルミナを用いても金属チタンやＳｉＯ2 と同様の効果を得ることができ、スパッタリング法により容易に形成できた。この他、振動板としてポリイミド系の樹脂を用いることもでき、このポリイミド系の樹脂はスピンコート法により容易に形成でき、またその微細加工も容易であり、液体噴射記録ヘッドの振動板として適した材料であった。さらに、振動板として、セラミックスと金属の積層複合材料を用いて、耐久性と靭性を持たせることもできる。
【００７８】
以上の各材料を用いて振動板を形成しても、振動中に亀裂が生じるなどの劣化はなく、記録液を吐出するのに十分な振動を発生することができる。また、振動板の材料として各金属の酸化物を用いても同様の振動特性を得ることができる。さらに、振動板としては、感光性ポリイミドを用いることにより素子の製造を容易にできる。
【００７９】
以上のような構成において、圧力室（図１においては符号３で示す。以下同じ）に面する振動板（５）を厚みが２μｍのＳｉＯ2 層とし、圧電膜（９）の第２層（１２）としてＰｂ（Ｚｒ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3 の組成式で示される厚み３μｍのＰＺＴ薄膜、厚み０．１μｍの白金からなる電極（７および８）を用いた場合、５０Ｖ以下の電圧においても良好なたわみ振動を発生させることができた。しかしながら、本発明では、振動板（５）の厚さは、上述の２μｍに限られるものではなく、圧電膜（９）の圧電特性および厚さ、振動板４を構成する材料の固有の振動特性等を考慮して適宜設定されるものである。
【００８０】
また、本発明では、基板上の電極として白金、イリジウムもしくはルテニウム酸化物を用いることにより、ペロブスカイト構造を有する鉛系誘電体層からなる圧電膜を結晶性よく形成することができた。いずれの材料からなる電極上に形成された圧電膜を用いても、特性バラツキが少ない複数の圧電膜を形成することができ、液吐出能力の素子間のばらつきを少なくすることができる。また、共通電極については、複数の圧電膜にわたって連続した電極とすることもできるが、各圧電膜毎に個別の電極として櫛形状とすることもでき、特に、（１１１）方向に配向した圧電膜においては、ドメイン構造にエンジニアドメインが生じており、この際、分極処理の方向は任意の方向にできることを可能にし、圧電薄膜に対して横方向の電界をかけることができるように櫛形の電極とすることが好ましい。これにより、高い圧電性能を得ることができる。
【００８１】
また、ＰＺＴ薄膜の微細加工では弗酸や硝酸など強酸性の溶液を用いて行うが、電極として白金、イリジウムまたはルテニウム酸化物を用いることにより電極材料が腐食することを防止し、素子の作成を安定に行うことができる。また、圧電膜を構成する第２層の圧電材料として用いたＰＺＴは、良好な圧電特性を有するＺｒ／Ｔｉ比が３０／７０〜７０／３０の範囲内にあるＰＺＴ層を用いることが好ましい。また、本発明において、第２層として用いることができる圧電材料としては、上述のＰＺＴのほか、例えば、Ｐｂ0.99Ｎｂ0.02［（Ｚｒ0.6 Ｓｎ0.4 ）1-y Ｔｉy ］0.98Ｏ3 （０．０６０≦ｙ≦０．０６５）等の組成を有する、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ以外の元素を含む圧電材料を用いることができる。なお、Ｐｂ0.99Ｎｂ0.02［（Ｚｒ0.6 Ｓｎ0.4 ）1-y Ｔｉy ］0.98Ｏ3 （０．０６０≦ｙ≦０．０６５）は反強誘電体の材料であるが、差し支えない。この場合、１５Ｖの電圧で、反強誘電体から強誘電体への相転移が起こるため不連続な変位特性を示し、２０Ｖで約０．８μｍの変位が発生した。２０Ｖ以上の電圧を印加した場合ほぼ一定の変位を発生させることができ、液吐出量のばらつきを少なくすることができた。さらに、Ｐｂ0.99Ｎｂ0.02［（Ｚｒ0.6 Ｓｎ0.4 ）1-y Ｔｉy ］0.98Ｏ3 （０．０６０≦ｙ≦０．０６５）の組成を有する反強誘電体薄膜では、多結晶質の薄膜でも安定な液吐出能力を有する圧電素子とすることができた。
【００８２】
なお、図１１は、本発明者等が、単一配向結晶あるいは単結晶ＰＺＴを得るために用いた単結晶基板、振動板、緩衝膜、電極および（圧電膜の）第１層のそれぞれの材料の一例を示すものであり、組み合わせる材料の格子サイズが３０％以上離れなければ、これらを適宜組み合わせて用いることにより、（１００）あるいは（１１１）配向の単結晶のＰＺＴを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】（ａ）は、本発明の方法によって製造された液体噴射記録ヘッドの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿って破断して示す断面図であり、（ｃ）は、液体噴射記録ヘッドにおける圧電振動部を拡大して示す部分断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、本発明における圧電膜の２層構造を説明するための概略図である。
【図３】２層構造の圧電膜を成膜する際の冷却速度を変化させた時のＰＺＴ膜の配向率を示す図である。
【図４】２層構造の圧電膜を成膜する際の冷却速度を変化させた時のＰＺＴ膜の配向率を示す図である。
【図５】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の一実施例についてその主要工程を概略的に示す工程図である。
【図６】本発明の液体噴射記録ヘッドにおける圧電膜と圧力室の関係を示す概略的な断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の液体噴射記録ヘッドにおける圧電膜と振動板との関係を示す概略的な断面図である。
【図８】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の一参考例についてその主要工程を概略的に示す工程図である。
【図９】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の他の参考例についてその主要工程を概略的に示す工程図である。
【図１０】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の他の参考例についてその主要工程を概略的に示す工程図である。
【図１１】本発明において、単結晶ＰＺＴを得るために、基板、振動板、緩衝膜、電極および第１層として用いることができる材質の一例を示す表である。
【符号の説明】
【００８４】
１    液体噴射記録ヘッド
２    液吐出口
２ａ    ノズルプレート
３    圧力室
４    圧電素子
５    振動板
６    本体部
７、８    電極
９    圧電膜
１０    圧電振動部
１１    （圧電膜）第１層
１２    （圧電膜）第２層
２０    Ｓｉ単結晶基板
２１    ＹＳＺ（振動板）
２２    Ｐｔ（電極）
２３    圧電膜
２４    ＰｂＴｉＯ３ （第１層）
２５    ＰＺＴ（第２層）
２６    圧力室
２７    ノズルプレート
２８    液吐出口
３０    Ｓｉ単結晶基板
３１    Ｂドープ層（振動板）
３２    Ｐｔ（共通電極）
３３    圧電膜
３４    ＰｂＴｉＯ３ （第１層）
３５    ＰＺＴ（第２層）
３６    圧力室
３７    ノズルプレート
３８    液吐出口
４０    ＭｇＯ基板
４１    Ｐｔ（電極）
４２    ＰｂＴｉＯ３ （第１層）
４３    ＰＺＴ（第２層）
４４    圧電膜
４５    Ｓｉ基板
４６    Ｔｉ（振動板）
４７    圧力室
４８    ノズルプレート
４９    液吐出口
５０    ＭｇＯ基板
５１    Ｐｔ（電極）
５２    ＰＬＴ（第１層）
５３    ＰＺＴ（第２層）
５４    圧電膜
５５    Ｓｉ基板
５６    Ｔｉ（振動板）
５７    圧力室
５８    ノズルプレート
５９    液吐出口