(57)【要約】【課題】変位特性を安定化する。【解決手段】複数のアクチュエータ部２００が設けられた基板２０１上に、各アクチュエータ部２００をそれぞれ覆うシリコンからなる犠牲層２１１を成膜する工程と、犠牲層２１１上に複数のアクチュエータ部２００全体を覆う保護部材となるシリコン酸化物からなるフレーム材料２１２を成膜する工程と、犠牲層２１１を除去する工程と、基板２０１のアクチュエータ２００部に対向する部分に個別室２１５を形成する工程とを行い、犠牲層エッチングで、アクチュエータ部２００を収容する収容部２２０及びアクチュエータ２００間の支柱部２２１を有する保護部材２２２を形成する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアクチュエータ部が設けられた基板上に、前記アクチュエータ部をそれぞれ覆う犠牲層を成膜する工程と、
前記犠牲層上に前記複数のアクチュエータ部全体を覆う保護部材を成膜する工程と、を行い、
前記犠牲層を除去する工程と、
前記基板の前記アクチュエータ部と反対側に個別室を形成する工程と、を行い、
前記犠牲層はシリコン又はシリコン酸化物であり、
前記保護部材は、前記犠牲層がシリコンであるときにはシリコン化合物であり、前記犠牲層がシリコン酸化物であるときにはシリコンである
ことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記シリコン化合物がシリコン酸化物である
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記犠牲層の除去と前記個別室の形成を同じ工程で行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記保護部材の厚さが３０μｍ以上である
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の製造方法で圧電アクチュエータを製造する工程と、
前記圧電アクチュエータの前記個別室側に液体を吐出するノズル板を接合する工程と、を行う
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記請求項５に記載の製造方法で前記液体吐出ヘッドを製造する工程と、
前記液体吐出ヘッドを、前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと一体化する工程と、を行う
ことを特徴とする液体吐出ユニットの製造方法。
【請求項７】
前記請求項５に記載の製造方法で前記液体吐出ヘッドを製造する工程、又は、
前記請求項６に記載の液体吐出ユニットの製造方法で前記液体吐出ユニットを製造する工程と、
前記液体吐出ヘッド又は前記前記液体吐出ユニットを装置本体に搭載する工程と、を行う
ことを特徴とする液体を吐出する装置の製造方法。
【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、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ユニットの製造方法、液体を吐出する装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のアクチュエータ部分を有する圧電アクチュエータにおいては、複数のアクチュエータ部分を同時に駆動したときのクロストークの低減、アクチュエータ部分の保護のために保護部材を備えている。
【０００３】
従来、例えば、流路形成基板上に振動板を形成すると共に当該振動板上に下電極、圧電体層及び上電極を順次積層すると共にパターニングして圧電素子を形成する工程と、流路形成基板上に圧電素子を覆うようにレジストからなる犠牲層を形成する工程と、犠牲層上に薄膜を形成する工程と、犠牲層を除去する工程と、流路形成基板の圧電素子とは反対側の面から圧力発生室を形成する工程とを有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３８５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の薄膜の厚み２０μｍ以下であり、剛性を確保することができず、アクチュエータの変位特性が安定化しないという課題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、変位特性を安定化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、
複数のアクチュエータ部が設けられた基板上に、前記アクチュエータ部をそれぞれ覆う犠牲層を成膜する工程と、
前記犠牲層上に前記複数のアクチュエータ部全体を覆う保護部材を成膜する工程と、を行い、
前記犠牲層を除去する工程と、
前記基板の前記アクチュエータ部と反対側に個別室を形成する工程と、を行い、
前記犠牲層はシリコン又はシリコン酸化物であり、
前記保護部材は、前記犠牲層がシリコンであるときにはシリコン化合物であり、前記犠牲層がシリコン酸化物であるときにはシリコンである
構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、変位特性を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法を含む本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の説明に供する説明図である。
【図２】同じく図１に続く工程の説明に供する説明図である。
【図３】同じく図２に続く工程の説明に供する説明図である。
【図４】同じく図３に続く工程の説明に供する説明図である。
【図５】同じく図４に続く工程の説明に供する説明図である。
【図６】同じく図５に続く工程の説明に供する説明図である。
【図７】同じく図６に続く工程の説明に供する説明図である。
【図８】同じく図７に続く工程の説明に供する説明図である。
【図９】従前の圧電アクチュエータの製造方法を含む従前の液体吐出ヘッドの製造方法の説明に供する説明図である。
【図１０】同じく図９に続く工程の説明に供する説明図である。
【図１１】具体的な実施例及び比較例における滴速度のばらつきの評価の説明に供する説明図である。
【図１２】同じく評価結果の説明に供する説明図である。
【図１３】実施例の各チャンネル（ノズル）ごとの吐出速度の測定結果の説明図である。
【図１４】比較例の各チャンネル（ノズル）ごとの吐出速度の測定結果の説明図である。
【図１５】本発明に係る液体を吐出する装置の製造方法で製造した装置の一例の要部平面説明図である。
【図１６】同装置の要部側面説明図である。
【図１７】本発明に係る液体吐出ユニットの製造方法の他の例で製造した液体吐出ユニットの要部平面説明図である。
【図１８】本発明に係る液体吐出ユニットの製造方法の更に他の例で製造した液体吐出ユニットの正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法を含む本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法について図１ないし図８を参照して説明する。なお、各図（ａ）は液体吐出ヘッドの圧電アクチュエータ部分の平面説明図、（ｂ）は同じく長手方向（図１のＸ−Ｘ線、ノズル配列方向と直交する方向）に沿う断面説明図、（ｃ）は同じく長手方向（図２のＹ−Ｙ線、ノズル配列方向）に沿う断面説明図である。
【００１１】
まず、図１に示すように、基板２０１上に、下地膜である振動板２０２、第１電極膜である下部電極２０３、電気機械変換膜である圧電膜２０４、第２電極膜である上部電極２０５を成膜する。
【００１２】
次いで、図２に示すように、上部電極２０５及び圧電膜２０４を複数のアクチュエータ部２００に個別化する。下部電極２０３は各アクチュエータ部２００に共通する電極として使用するので個別化していないが、所要の形状（範囲）にパターニングしている。これにより、基板２０１には複数のアクチュエータ部２００が構成される。
【００１３】
その後、図３に示すように、保護膜２０６、各アクチュエータ部２００毎の配線層２０７を構築する。
【００１４】
そして、図４に示すように、絶縁膜２０８を成膜し、開口部２０９、ＩＣ接続用開口部２１０を設ける。
【００１５】
その後、図５に示すように、複数のアクチュエータ部２００を、それぞれを覆うように犠牲層２１１を設ける。
【００１６】
次いで、図６に示すように、保護部材（フレーム）となるフレーム材料２１２で複数のアクチュエータ部２００全体を覆い、基板２０１を研削し、ウェットエッチングのためのハードマスク２１３を形成し、犠牲層エッチング用の貫通孔２１４を形成する。
【００１７】
本実施形態では、犠牲層２１１はシリコンとし、保護部材となるフレーム材料２１２はシリコン化合物であるシリコン酸化膜としているが、逆でもよい。
【００１８】
その後、図７に示すように、各アクチュエータ部２００に対応して個別室２１５をウェットエッチングで形成し、犠牲層エッチングにより貫通孔２１４を通じて犠牲層２１１を除去する。
【００１９】
これにより、基板２０１に設けられたアクチュエータ部２００を収容した収容部２２０及び各アクチュエータ部２００間の隔壁部となる支柱部２２１を有するフレーム材料２１２からなる保護部材２２２が形成される。
【００２０】
そして、図８に示すように、駆動用ＩＣ接続部２１６上に駆動用ＩＣ２１７を搭載する。
【００２１】
また、本実施形態では、圧電アクチュエータを含む液体吐出ヘッドを構成するために、図８に示すように、基板２０１に、液体を吐出するノズル２１９を有するノズル板２１８を接合している。
【００２２】
このように、接着剤を用いることなく保護部材２２２をアクチュエータ部２００を有する基板２０１に一体的に設けることができる。
【００２３】
これにより、各アクチュエータ部２００のクロストークを低減することができて、変位特性が安定し、液体吐出ヘッドを構成した場合の液体吐出特性が安定化する。
【００２４】
ここで、基板２０１の材料としては、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、通常１００〜６５０μｍの厚みを持つことが好ましい。面方位としては、（１００）、（１１０）、（１１１）との三種あるが、本構成においては、異方性ウェットエッチングを用いるため、（１１０）の面方位を持つ単結晶基板を使用している。
【００２５】
なお、異方性ウェットエッチングとは、シリコン単結晶の各面方位がＫＯＨやＴＭＡＨ溶液に対してそれぞれ異なる溶解度（エッチングレート）を持つことを利用したシリコンのエッチング方法である。具体的には、シリコン単結晶をＫＯＨ等に浸漬させた場合、（１１０）面が最も溶解しやすく、（１００）面や（１１１）面はほとんど溶解しない。さらに、面方位（１１０）の単結晶基板においては、法線方向に（１１１）面が存在するため、基板に対しほぼ垂直にエッチングが進行する。
【００２６】
つまり、面方位（１１０）の単結晶基板を使用してウェットエッチングを行うことで、圧電アクチュエータを含む液体吐出ヘッドを構成する場合に、吐出精度安定化に必要な個別室の高精度加工を行うことができる。
【００２７】
下地膜である振動板２０２は、圧電材料によって発生した力を受け、変形変位して個別室の液体を加圧するため、振動板２０２としては所定の強度を有したものであることが好ましい。材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ2、Ｓｉ３Ｎ４をＣＶＤ法により作製したものが挙げられる。
【００２８】
さらに、振動板２０２としては、下部電極２０３、圧電膜２０４の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。特に、圧電膜２０４として、一般的に材料としてＰＺＴが使用されることから、線膨張係数８×１０−6（１／Ｋ）に近い線膨張係数として、振動板２０２の材料は、５×１０−6〜１０×１０−6の線膨張係数を有する材料、より好ましくは、７×１０−6〜９×１０−6の線膨張係数を有する材料である。
【００２９】
さらに、振動板２０２は、引張応力或いは圧縮応力を持つ複数の膜をＬＰＣＶＤなどにより積層させることで構築されていることが好ましい。つまり、単層膜の場合、ＳＯＩウェハが挙げられるが、ウェハのコストが高く、また、曲げ剛性を揃えようとしたときに任意の膜応力に設定できない。一方、振動板２０２を積層構造とすることで、層構成によって、振動板の剛性と膜応力を所望の値に設定する自由度を得ることができる。
【００３０】
これにより、振動板２０２全体の剛性と、応力の制御を積層化と膜厚、及び層構成の組み合わせで実現できることから、圧電素子（電極層、強誘電体層）の材料、膜厚に適時対応することができ、圧電素子の焼成温度による振動板の剛性、応力の変動が少なく、安定した振動板が得られる。したがって、液体吐出特性を高精度にでき、かつ安定した液体吐出特性を得ることできる。
【００３１】
下部電極２０３及び上部電極２０５は、金属材料と密着層、から成り立っており、耐食性に優れているＰｔ、Ｉｒ、Ｒｈやこれらの合金膜が好ましい。これらの金属は、下地（特にＳｉＯ２）との密着性が悪いために、Ｔｉ、ＴｉＯ２、Ｔａ、Ｔａ２Ｏ５、Ｔａ３Ｎ５等を先に積層することが好ましい。作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が一般的であり、膜厚としては、０．０５〜１μｍが好ましく、０．１〜０．５μｍがよりに好ましい。また、圧電材料の変位の経時的な疲労特性に対する懸念から、電極と圧電材料との間にルテニウム酸ストロンチウムなどの導電性酸化物を電極部として積層することが好ましい。
【００３２】
圧電膜２０４の具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びそれらの化合物等である。これらをスパッタ法もしくは、Ｓｏｌ-ｇｅｌ法を用いてスピンコータにて作製することができる。膜厚としては０．１〜１０μｍが好ましく、０．５〜３μｍがより好ましい。この範囲より小さいと個別室２１５の加工が難しくなり、この範囲より大きいと下地膜（振動板２０２）が変形変位しにくくなり、変位特性が不安定になって、液体吐出が不安定になる。
【００３３】
ここでは、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）を主に使用した。ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）とチタン酸（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３:４７の割合で、化学式で示すと、Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般ＰＺＴ（５３／４７）と示されるが、より大きな変位量をえるために、Ｐｂ（Ｚｒ０．４９Ｔｉ０．５１）Ｏ３ＰＺＴとする場合もある。
【００３４】
これ以外の複合酸化物としては、チタン酸バリウムなどが挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。これら材料は一般式ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ  Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が該当する。
【００３５】
その具体的な記述として（Ｐｂ１−ｘ，Ｂａｘ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ）（Ｚｒｘ，Ｔｉｙ，Ｎｂ１−ｘ−ｙ）Ｏ３、これはＡサイトのＰｂを一部Ｂａで置換した場合、および、ＢサイトのＺｒ、Ｔｉを一部Ｎｂで置換した場合である。このような置換は、ＰＺＴの変位特性の応用に向けた材料改質で行なわれる。作製方法としては、スパッタ法もしくは、Ｓｏｌ-Gｅｌ法を用いてスピンコータにて作製することができる。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。
【００３６】
ＰＺＴをＳｏｌ-Gｅｌ法により作製した場合、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得ることで、ＰＺＴ前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定化剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどを適量添加しても良い。下地基板全面にＰＺＴ膜を得る場合、スピンコートなどの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００ｎｍ以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。電気機械変換膜の膜厚としては０．５〜５μｍが好ましく、より好ましくは１μｍ〜２μｍである。この範囲より小さいと十分な変位を発生することが出来なくなり、この範囲より大きいと何層も積層させていくため、工程数が多くなりプロセス時間が長くなる。
【００３７】
保護膜２０６は、酸化物や窒化物を用いることが好ましい。特に、Ａｌ２Ｏ３は耐候性や耐薬品性に優れており、保護膜材料として特に適している。保護膜２０６の厚さは保護を目的とした場合は厚いほうが好ましいが、アクチュエータ部分の駆動部であるＰＺＴ（圧電膜２０４）上に保護膜２０６が厚く堆積すると、アクチュエータの特性を損なうこととなってしまうため、膜厚はある範囲に限定される。基本的には３０ｎｍ〜１００ｎｍの間が好ましく、特に６０ｎｍ〜９０ｎｍの範囲内が好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３を保護膜２０６として用いる場合、その膜は非常に緻密である必要がある。そのため、スパッタ法ではなくＡＬＤ法を用いることが好ましい。
【００３８】
配線層２０７は、貴金属材料を用いる。本実施形態では、ウェットエッチング時に配線の一部がエッチング液に暴露されてしまうため、エッチング液に溶解しないＡｕやＰｔといった貴金属を用いることが好ましい。配線層２０７の膜厚はアクチュエータ部分の段差を被覆するために十分な膜厚である必要があり、１００ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３９】
絶縁膜（絶縁層）２０８も保護膜２０６と同様に、酸化膜や窒化膜が好ましく、その膜厚は２０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。本実施形態においては、この絶縁膜２０８上にフレーム材料を成膜することから、密着性確保の目的で、絶縁膜２０８はフレーム材料２１２と同じ材料を用いることが好ましい。
【００４０】
開口部２０９とＩＣ接続用開口部２１０はエッチングにより形成される。開口部２０９に対し、対向して裏面から個別室２１５を形成することで、アクチュエータ部分を液体を吐出させる圧力発生手段として機能させることが可能となる。この開口部２０９あるいは個別室２１５の上流側に流体抵抗部を形成することもできる。
【００４１】
犠牲層２１１と保護部材となるフレーム材料２１２は、シリコン及びその化合物が用いられる。犠牲層２１１としてフォトレジストを用いる場合もあるが、フォトレジストは高温に耐えられない。本実施形態においては、ハードマスク２１３を形成するときに、ウェハが高温にさらされてしまうため、フォトレジストを用いると、ウェハやフレーム材料２１２に固着し除去できなくなるおそれがある。
【００４２】
犠牲層２１１の材料としては、基板２０１と材料を同一にすることで、個別室２１５の形成工程中に、犠牲層２１１も同時に除去できることから、犠牲層２１１にはシリコンを用いることが好ましい。一方、フレーム材料２１２の材料としては、応力が比較的小さいことからシリコン酸化物（ＳｉＯ２）を用いることが好ましい。
【００４３】
ハードマスク２１３は、フレーム材料２１２及び犠牲層２１１のエッチングに耐えうる材料であり、かつ、表面平坦性が確保できる材料が好ましい。ハードマスク２１３の作製には、ＳｉＮ等のシリコンに対して選択比の高い膜をシリコン上に成膜し、ドライエッチングでパターニングを行う。
【００４４】
貫通孔２１４及び個別室２１５は共にエッチングにより形成される。まず、貫通孔２１４をドライエッチング等により形成し、その後に個別室２１５のウェットエッチングを行うことで、犠牲層２１１も同時に除去することができる。
【００４５】
駆動用ＩＣ２１７は配線層２０７と電気的に接続される。本実施形態においては、導電性ペーストをインクジェット等によりＩＣ接続用開口部２１０に塗布し、駆動用ＩＣ２１７を接続する。
【００４６】
ノズル板２１８の作製法としては、シリコン基板をエッチングしてノズル２１９を形成る方法、ＳＵＳ板をプレス加工してノズル２１９をあける方法などがある。本実施形態では、ノズル孔の加工精度としては後者のほうが高精度であるため、ＳＵＳのノズル板２１８を用いた。
【００４７】
ここで、従前の圧電アクチュエータを含む液体吐出ヘッドの製造方法の一例について図９及び図１０を参照して説明する。
【００４８】
まず、第１実施形態と同様にして、図４に示す工程までを行う。なお、基板２０１の厚みなどは同じではないが、同一部分には第１実施形態と同一符号を付している。
【００４９】
その後、図９に示すように、貫通孔２１４、収容部１２０及び支柱１２１を形成した保護部材１２２を接着剤１１１で基板２０１側に接合し、ＩＣ接続部２１６上にＩＣ２１７を搭載する。
【００５０】
そして、この例では、基板２０１として厚みが第１実施形態よりも厚いものを使用しているので、図１０に示すように、基板２０１を研削し、所定高さの個別室２１５を形成し、ノズル板２１８を接合して液体吐出ヘッドを構成する。
【００５１】
このように、保護部材を接着剤接合するのでは、個別室２１５をウェットエッチングで形成するときに、接着剤がエッチング溶液中に溶出するという不都合が生じる。
【００５２】
本実施形態では、保護部材を基板側に接着剤で接合していないので、個別室２１５をウェットエッチングで形成するときに、接着剤がエッチング溶液中に溶出するという問題を解消できる。
【００５３】
次に、具体的な実施例及び比較例について説明する。
【００５４】
＜実施例１＞
基板２０１としての面方位（１１０）のシリコンウエハにＳｉＯ２（膜厚６００ｎｍ）、Ｓｉ３Ｎ４（膜厚２５０ｎｍ）、ＳｉＯ２（膜厚６００ｎｍ）、Ｓｉ（膜厚２００ｎｍ）、ＳｉＯ２（膜厚５００ｎｍ）の振動板２０２となる積層膜を形成した。
【００５５】
この最表面のＳｉＯ２層に、プラズマで表面処理を行った後、これに電極下地層として、Ｔｉを２０ｎｍ成膜し、ＲＴＡ（急速熱処理）により７００℃でＴｉＯ２を作製した。ＴｉＯ２膜は、ＳｉＯ２とＰｔ膜の間の密着層としての役割を持つ。引続き、下部電極２０３としてＰｔ膜（膜厚１６０ｎｍ）を成膜した後、圧電材料の配向を制御するシード層としてスピンコート法によりＰｂＴｉＯ３を７ｎｍ成膜した。
【００５６】
次に、ＰＺＴ膜の材料として、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１５０：４９：５１の組成比で調合した溶液を準備した。具体的な前駆体塗布液の合成については、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてある。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、先記の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでＰＺＴ前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ濃度は０．３ｍｏｌ／ｌにした。この液をスピンコートでウェハに塗布し、ホットプレートにより１２０℃乾燥→５００℃熱分解を行った。３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７３０℃）をＲＴＡにて行った。このときＰＺＴの膜厚は２５０ｎｍであった。この工程を計８回（２４層）実施し、約２．０μｍのＰＺＴ膜（圧電膜２０４）を得た。
【００５７】
次に、第２電極である上部電極２０５としてＳｒＲｕＯ３膜（膜厚４０ｎｍ）、Ｐｔ膜（膜厚１２５ｎｍ）を順次スパッタ成膜した。スパッタ成膜時の基板温度については３００℃にて成膜を実施した。ＳｒＲｕＯ３膜についてはＲＴＡ処理にて酸素雰囲気中で５５０℃／３００ｓのポストアニール処理をした。
【００５８】
その後、フォトレジストをスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィーでレジストパターンを形成した後、ＩＣＰエッチング装置を用いてＰＺＴ（圧電膜２０４）並びに上部電極２０５のエッチングを行い、保護膜２０６、配線層２０７、絶縁膜２０８の成膜とエッチングを順次行ない、開口部のエッチングを行った。保護膜２０６としてはＡＬＤ法によるＡｌ２Ｏ３を５０ｎｍ、配線層２０７としてはスパッタによるＰｔを１００ｕｍ、絶縁膜２０８としてはＣＶＤによるＳｉＯ２を５０μｍそれぞれ成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングを行った。
【００５９】
アクチュエータ形成後、犠牲層２１１としてＳｉを１μｍ成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングを行い、フレーム材料２１２としてＳｉＯ２を３０μｍ成膜し、エッチングにより貫通孔２１４を形成した。
【００６０】
その後、フレーム材料２１２のＳｉＯ２にサポートウェハを熱剥離両面テープで接着した後、基板２０１を厚さ７５μｍ程度まで研削し、ハードマスクとしてＳｉＮ２１３を５０ｎｍ成膜し、エッチングを行った後、サポートウェハを加熱して剥離し、ＫＯＨ溶液に浸漬して個別室２１５のウェットエッチングと犠牲層２１１のエッチングを同時に行った。
【００６１】
個別室２１５の形成後にダイシングを行ってチップを個片化し、ノズル板２１８を接着、ＩＣ接続用開口部２１０に対し、インクジェットで導電性ペースト２１６を塗布し、ＩＣ２１７を搭載し、アクチュエータを作製した。
【００６２】
＜実施例２＞
実施例１のアクチュエータに対し、フレーム材料２１２であるＳｉＯ２の厚さを４０μｍとしてフレーム材料２１２を成膜し、アクチュエータを作製した。
【００６３】
＜比較例1＞
実施例１のアクチュエータに対し、フレーム材料２１２であるＳｉＯ２の厚さを２５μｍとしてフレーム材料２１２を成膜し、アクチュエータを作製した。
【００６４】
＜比較例2＞
実施例１のアクチュエータに対し、裏面のハードマスク２１３をフォトレジストで成膜し、ドライエッチングにより個別室２１５を形成し、ハードマスク２１３をアッシングにより除去した後に、実施例１と同様にＩＣ２１７の接続及びノズル板２１８の接合を行ってアクチュエータを作製した。
【００６５】
上述した実施例１、２、比較例１、２で作製したアクチュエータを用いて液体吐出ヘッドを作製し、吐出特性評価を行った。
【００６６】
吐出評価としては、作製したアクチュエータの全ての個別室にインクを充填し、一斉に吐出させたとき滴速度のばらつきを評価した。吐出の条件は、図１１のとおりとし、ばらつきの評価基準は変動係数（3σ／average）の値が１０％未満であることとした。
【００６７】
この結果の一覧を図１２に示している。また、図１３に実施例１、２の各チャンネル（ノズル）ごとの吐出速度の測定結果を、図１４に比較例１、２の各チャンネル（ノズル）ごとの吐出速度の測定結果を示している。
【００６８】
これらより、フレーム材料２１２であるＳｉＯ２を３０μｍとした実施例１の吐出速度のばらつきは６．１９％となっており、評価基準に合格している。さらに、実施例１よりもフレーム材料２１２を４０μｍと厚く成膜した実施例２では、ばらつきが４．６２％となり、実施例１より小さい値となっている。
【００６９】
これに対し、フレーム材料２１２を２５μｍと薄くした比較例１は、ばらつきが１３．５０％と基準を満足していない。また、個別室の加工方式をドライエッチングに変更した比較例２はばらつきの値が実施例１、２及び比較例１よりも大きくなっている。これはドライエッチングのエッチング精度が低い、具体的にはエッチング時のプラズマ密度の分布によって液室の開口幅がウェハ中心に向かって徐々に広がることが起因しており、図１４（ｂ）にも示すように、吐出速度もチャンネルに沿って一方向の勾配を持ってしまう。液室の加工にはウェットエッチングを利用し、かつフレーム材料２１２のＳｉＯ２厚さを３０μｍ以上とした実施例１、２のみが評価基準に合格していることから、保護部材（フレーム）の厚みを３０μｍ以上とすることが好ましい。
【００７０】
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の製造方法で製造した装置の一例について図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は同方法で製造した装置の要部平面説明図、図１６は同装置の要部側面説明図である。
【００７１】
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
【００７２】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
【００７３】
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
【００７４】
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
【００７５】
この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
【００７６】
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
【００７７】
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【００７８】
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
【００７９】
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。
【００８０】
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
【００８１】
このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
【００８２】
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成
する。
【００８３】
このような液体を吐出する装置を製造するには、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する製造方法で液体吐出ヘッド４０４を製造する工程と、本発明に係る液体吐出ユニットを製造する製造方法で液体吐出ヘッド４０４にヘッドタンク４４１を一体化する工程とを行って、液体吐出ユニット４４０を製造し、製造した液体吐出ユニット４４０を装置本体に搭載する工程とを行う。
【００８４】
この場合、液体吐出ユニット４４０を装置本体に搭載する工程では、液体吐出ヘッド４０４をキャリッジ４０３に搭載する工程を行っている。
【００８５】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの製造方法の他の例について図１７を参照して説明する。図１７は同方法で製造した液体吐出ユニットの要部平面説明図である。
【００８６】
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。
【００８７】
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
【００８８】
この液体吐出ユニットを製造するには、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する製造方法で液体吐出ヘッド４０４を製造する工程と、本発明に係る液体吐出ユニットを製造する製造方法で液体吐出ヘッド４０４と、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３とを一体化する工程とを行う。
【００８９】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの製造方法の更に他の例について図１８を参照して説明する。図１８は同製造方法で製造した液体吐出ユニットの正面説明図である。
【００９０】
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
【００９１】
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【００９２】
この液体吐出ユニットを製造するには、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する製造方法で液体吐出ヘッド４０４を製造する工程と、本発明に係る液体吐出ユニットを製造する製造方法で液体吐出ヘッド４０４と流路部品４４４に接続されたチューブ４５６とを一体化する工程とを行う。
【００９３】
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
【００９４】
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【００９５】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【００９６】
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【００９７】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【００９８】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【００９９】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【０１００】
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。
【０１０１】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
【０１０２】
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【０１０３】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【０１０４】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【０１０５】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【０１０６】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【０１０７】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【０１０８】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【０１０９】
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【０１１０】
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【符号の説明】
【０１１１】
２００  アクチュエータ部
２０１  基板
２０２  振動板（下地膜）
２０３  下部電極（第１電極）
２０４  圧電膜（電気機械変換膜）
２０５  上部電極（第２電極）
２１１  犠牲層
２１２  フレーム材料
２１５  個別室
２１８  ノズル板
２１９  ノズル
２２０  収容部
２２１  支柱（隔壁部）
２２２  保護部材
４０３  キャリッジ
４０４  液体吐出ヘッド
４４０  液体吐出ユニット
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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