(57)【要約】【課題】下部電極層の下地構造として、圧電体素子と振動板との間の密着性を確保しつつ耐熱性を向上させた耐熱密着層を備える圧電アクチュエータ、該圧電アクチュエータを備える液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置を提供する。【解決手段】Ｓｉ基板上に形成された振動板４０と、該振動板４０上に設けられ、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，炭素または窒素の元素から構成される耐熱密着層１１と、該耐熱密着層１１上に、下部電極膜５０，圧電体膜６０，上部電極膜７０がこの順番で積層されてなる圧電体素子２と、を備える。【選択図】図１
2011011516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板上に形成された振動板と、
該振動板上に設けられ、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，炭素または窒素の元素から構成される耐熱密着層と、
該耐熱密着層上に、下部電極膜，圧電体膜，上部電極膜がこの順番で積層されてなる圧電体素子と、
を備えることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記耐熱密着層は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，炭素元素から構成され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。
【請求項３】
前記耐熱密着層は、金属酸化物と金属炭化物からなり金属炭化物の割合が２０ｍｏｌ％以上のスパッタリングターゲットを用いて形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記耐熱密着層は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，窒素元素から構成され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。
【請求項５】
前記下部電極膜と圧電体膜との間または前記下部電極膜と耐熱密着層との間に、該圧電体膜の配向性を制御するシード層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記圧電体膜は、チタン酸ジルコン酸鉛からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体を材料として用いた圧電アクチュエータの構造およびその構造材料に関するものである。また、該圧電アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッド、さらに該液滴吐出ヘッドを用いた印刷用途のインクジェット式記録装置や表示装置製造や基板印刷のために工業材料を吐出させるための液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットのアクチュエータとして使用される圧電型インクジェットヘッドは高密度化への流れが加速され、従来の積層型ピエゾ圧電素子を用いる方式（特許文献１）から薄膜により振動板の上に順次形成する方式（特許文献２）に移行されつつある。
【０００３】
後者の方式では、インク液室を形成したシリコン（Ｓｉ）基板上に絶縁体からなる振動板が形成され、該インク液室の逆側に電極に挟まれた圧電体（圧電体素子）を配置する構成となる。この方式では、上下の電極に電圧を印加し、電圧に応じた圧電体の変形を振動板を介してインク液室内のインクに伝達する構成となっており、圧縮されたインク室内のインクはノズル板に形成されたノズル穴から吐出される。
【０００４】
なお、このような圧電体は結晶性が良好なほど圧電体性能が良好なため、振動板側の電極である下地電極層（下部電極）には圧電体が結晶成長し易い様な材料または層構成が選択される。例えば、ＭｇＯ結晶膜をベースとしてその上に圧電体結晶を形成していく方法（特許文献３）、Ｔｉ、Ｚｒなどの金属シード層（特許文献４）または酸化物シード層（特許文献５，６）を形成し、その上にＰｔ配向電極膜を形成し該Ｐｔ配向電極膜の上に圧電体結晶をエピタキシャルに成長させていく方法などが知られている。
【０００５】
また、Ｐｔ配向電極ではなく、上にのせる圧電体薄膜と同等の格子間距離を持つ酸化物電極を形成した後に圧電体膜を形成しようとする試みがなされている（特許文献７）。なお、この酸化物電極層に関しては、金属又は通常の酸化物シード層での粒子の熱拡散という不具合を解決しようとする目論見と圧電体材料の成分であるＰｂの拡散の不具合を防止しようとする目論見が開示されている。
【０００６】
このように、圧電体素子における下部電極として、Ｔｉ／Ｐｔ電極やＳｒＲｕＯ３などの酸化物電極が用いられている。
【０００７】
ところで、圧電アクチュエータの下部電極の下に配置される下地層（構成層）として、従来から種々検討がなされており、シード層、コンタクト層あるいは密着層、バッファ層など、さまざまな言い方で称されている。これらの表現は、この構成膜の機能から来るものであり、例えばシード層は下地電極に対して、配向性を上げる目的で配置するという意図が表現されている。また、コンタクト層あるいは密着層という表現は、Ｐｔなど不活性な下地電極に対して下地電極とＳｉ基板上の振動板との密着性に注目し付けられた表現である。
【０００８】
また、バッファ層とは、（１）Ｓｉ基板上のＳｉとＰｔ等の金属電極材料との反応を防止すること、あるいは（２）下部電極上に配置される圧電材料として一般的に用いられるＰＺＴの鉛成分のＳｉ基板側への拡散を防止することを意図したものとして表現されている。
【０００９】
また、ごく一般的には、下部電極の下地層にはＴｉの金属膜が使われる事が多く、膜厚は２０〜１００ｎｍの範囲である（特許文献８）。この特許文献８の段落００１３には、Ｔｉ膜の膜厚が２０ｎｍ未満であると付着力の確保の点で不十分であり、１００ｎｍを超えるとＴｉの表面粗さが増大するためＰｔ膜の配向性を悪化してくる事が記載されている。
【００１０】
一方、特許文献４には、この下部電極の下地層となる金属層に関して、下部電極の下にＺｒを含むシード層を形成し、ついで下部電極を形成した場合、下部電極にシード層の成分が下部電極の表層に熱拡散し析出される事が記載されている。また、この熱拡散する現象はＴｉについても起こることが記載されている（段落００４６）。この様に、下部電極層の下地層として用いられる金属層の材料が熱拡散するということは公知である。また、熱拡散する以上、圧電体膜のシード層としては機能するかもしれないが、密着層あるいはバッファ層としての機能は低下していると考えられる。
【００１１】
このように、従来の圧電アクチュエータにおいて圧電体素子の下部電極の下地層を設けるものもあったが、振動板と圧電素子との密着性が十分ではなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、下部電極層の下地構造として、圧電体素子と振動板との間の密着性を確保しつつ耐熱性を向上させた耐熱密着層を備える圧電アクチュエータ、該圧電アクチュエータを備える液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置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】
【００１３】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕  Ｓｉ基板上に形成された振動板（振動板４０）と、該振動板上に設けられ、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，炭素または窒素の元素から構成される耐熱密着層（耐熱密着層１１）と、該耐熱密着層上に、下部電極膜（下部電極膜５０），圧電体膜（圧電体膜６０），上部電極膜（上部電極膜７０）がこの順番で積層されてなる圧電体素子（圧電体素子２）と、を備えることを特徴とする圧電アクチュエータ（図１，図２）。
〔２〕  前記耐熱密着層は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，炭素元素から構成されることを特徴とする前記〔１〕に記載の圧電アクチュエータ。
〔３〕  前記耐熱密着層は、金属酸化物と金属炭化物からなり金属炭化物の割合が２０ｍｏｌ％以上のスパッタリングターゲットを用いて形成されてなることを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の圧電アクチュエータ。
〔４〕  前記耐熱密着層は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，窒素元素から構成されることを特徴とする前記〔１〕に記載の圧電アクチュエータ。
〔５〕  前記下部電極膜と圧電体膜との間または前記下部電極膜と耐熱密着層との間に、該圧電体膜の配向性を制御するシード層（シード層１２）を有することを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の圧電アクチュエータ（図２）。
〔６〕  前記圧電体膜は、チタン酸ジルコン酸鉛からなることを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
〔７〕  前記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド１，図１〜図３）。
〔８〕  前記〔７〕に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置（インクジェット記録装置９０、図４，図５）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧電アクチュエータによれば、下部電極膜の下地層として所定成分の耐熱密着層を設けることにより、金属または金属の酸化物からなる下地層を用いた場合よりも耐熱性が向上し、製造過程で繰り返し印加される熱履歴に対する耐性が向上するため、下部電極膜の膜浮き・膜剥離が防止され、圧電アクチュエータとしての信頼性が向上する。さらに、下部電極膜の良好な配向性を維持できることから、結晶性のよいＰＺＴ圧電体膜を確保することができる。また、圧電体膜中の熱拡散し易い成分の拡散、例えばＰＺＴ圧電体膜中のＰｂ成分の熱拡散などを防止することができる。また、圧電体膜としてゾルゲル法で１〜３μｍ程度の厚膜を形成する場合など３００〜８００℃の高温に及ぶ繰り返しの熱履歴が必要な場合でも耐熱性が向上した結果、素子の構造や圧電体膜の組成ズレを起こすことなくプロセスを実施することができる。
また、本発明の液滴吐出ヘッドによれば、本発明の圧電アクチュエータを備えるので、安定した液滴吐出を得ることができ信頼性を向上させることができる。
また、本発明の滴敵吐出装置によれば、本発明の液滴吐出ヘッドを備えているので、該液滴吐出ヘッドのノズル孔からインク滴を吐出させて画像を記録する際に、インク滴を安定して吐出するから、良質な画像を安定して形成するとともに製造不良が減少して低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの要部構成（１）を示す断面図である。
【図２】本発明に係る液滴吐出ヘッドの要部構成（２）を示す断面図である。
【図３】本発明に係る液滴吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明に係る液滴吐出装置であるインクジェット記録装置の外観図である。
【図５】図４のインクジェット記録装置の機構部の構成を示す断面図である。
【図６】ＴｉＯ2とＴｉＣの組成量に関して混合割合とスパッタリングターゲットの比抵抗の関係を示す図である。
【図７】比較例Ａ１のサンプル観察結果を示すＳＥＭ像である。
【図８】実施例Ａ１，比較例Ａ２，Ａ３における下部電極膜の表面観察結果を示すＳＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る圧電アクチュエータ及び該圧電アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッドについて説明する。
図１は、本発明に係る圧電アクチュエータが適用される液滴吐出ヘッドの要部構成を示す断面図である。なお、図１に示すような、液滴吐出ヘッドの要部構成を圧電アクチュエータ構造体ともいう。
【００１７】
図１に示すように、液滴吐出ヘッド１は、Ｓｉ基板上に形成された振動板４０と、該振動板４０上に設けられた耐熱密着層１１と、該耐熱密着層１１上に、下部電極膜５０，圧電体膜６０，上部電極膜７０がこの順番で積層されてなる圧電体素子２と、を備え、圧電体素子２及び振動板４０からなる圧電アクチュエータを用いてノズル板２０の基板面部に設けたノズル孔２１から液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものである。
【００１８】
ここで、ノズル板２０は、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ｓｉなどの金属または無機材料、ＰＩ（ポリイミド）などの樹脂材料にノズル孔２１を形成して構成され、図示していない接着剤または陽極接合等の他の接合手段によって液室基板３０に接合されるものである。
【００１９】
液室基板３０は、必要とされる機械的強度および化学的耐性を備えた加工しやすい材料であるＳｉで作られる。まず、Ｓｉ基板上に振動板４０となる絶縁物を形成し、その後加圧液室３１などの液室となる空洞をエッチングにより形成後、必要な厚みに研磨される。エッチングの際は絶縁物層がストップ層となる。振動板４０となる絶縁物層は、一般にはＳｉの熱酸化膜とするケースが多いが、窒化膜、あるいは酸化膜と窒化膜、酸化膜と別の金属の酸化膜であってもよい。
【００２０】
耐熱密着層１１は、下部電極膜５０の下地構造として、振動板４０と圧電体素子２の下部電極膜５０との密着性を確保しつつ耐熱性を向上させた薄膜であり、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，炭素または窒素の元素から構成される薄膜である。詳細については後述する。
【００２１】
下部電極膜５０は、複数の圧電体素子２における共通電極であり、例えば圧電体膜６０の配向性を制御するために（１１１）結晶配向した薄膜である。下部電極膜５０を構成する材料としては、一般的に圧電体膜６０を構成する代表的材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）と格子定数が近く酸化しにくい貴金属であるＰｔが最も多く使用されている。ただし、Ｐｔに限らずＡｕ、Ｉｒ等の金属材料、およびこれらの金属の積層膜、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＳｒＯ、ＳｒＲｕＯ３、ＣａＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、（ＳｒｘＣａ１−ｘ）ＲｕＯ３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。また、下部電極膜５０の上に配置される圧電体膜６０の薄膜材料のエピタキシャル成長を実現しやすい該圧電体膜材料と格子定数のミスマッチが小さい材料が適している。さらに、耐熱性が高い材料が好適である。
【００２２】
圧電体膜６０を構成する材料としては、ペロブスカイト型結晶構造を有し化学式ＡＢＯ３で示すことのできる複合酸化物を用いることができる。ここで、Ａサイトの元素としてはＰｂ、Ｂａ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｂｉ、ＮａおよびＫなどである。また、Ｂサイトの元素としてはＣｄ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｚｎ、ＷおよびＹｂなどである。この中でも、Ａには鉛（Ｐｂ）、Ｂにジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）の混合を適用したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が多く用いられている。ＰＺＴの他には、鉛を使用しないという環境的な利点があり変位量が大きく原料が安価であり使用実績が多いものとしては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を用いることができる。
【００２３】
上部電極膜７０は、複数の圧電体素子２ごとに設けられる個別電極であり、それを構成する材料としては、下部電極膜５０の場合と同じ材料群のいずれかを用いることができる。
【００２４】
また、図２に示すように、下部電極膜５０と圧電体膜６０との間に、該圧電体膜６０の配向性を制御するシード層１２を備えてもよい。あるいは、下部電極膜５０と耐熱密着層１１との間にシード層１２を備えてもよい。このシード層１２を構成する材料としては、例えばＴｉ，Ｚｒ，Ｉｒなど公知のものを用いることができる。なお、図２に示す液滴吐出ヘッド１の構成は、シード層１２以外は図１に示すものと同じである。
【００２５】
図３に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの一部を断面にて示した分解斜視図を示す。ここでは、複数の圧電アクチュエータ構造体（図１）を配列した構成を示している。
図３に示すように、液滴吐出ヘッド１は、インクを吐出するノズル孔２１を有するノズル板２０と、複数の加圧液室３１、振動板４０、圧電体素子２が形成され、圧電体膜６０の駆動のための駆動回路が搭載されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）７３を有する液室基板３０と、圧電体素子保護空間７４を配した保護基板７２との３枚の基板を重ねた積層構造となっている。
【００２６】
液室基板３０は、Ｓｉ基板上に積層膜により振動板４０が形成されている。本実施形態における振動板４０はＳＯＩ基板を用いてＳｉ基板の片側面にシリコン酸化膜、シリコン活性膜、シリコン酸化膜を堆積させたものである。また、その上に耐熱密着層１１が形成された後に、複数の圧電体素子２を設けており、更に該複数の圧電体素子２それぞれに対応する加圧液室３１、該加圧液室３１に液体を供給する為の流体抵抗部（供給路）３２、共通液室３３を形成している。
【００２７】
ノズル板２０は、例えばニッケル高速電鋳法を用いて厚さ２０μｍに形成したニッケル基板であり、液室基板３０の面部に加圧液室３１それぞれに対応して連通するように設けられたノズル孔２１を有する。
【００２８】
保護基板７２は、圧電体素子２の保護及び変位を妨げないための圧電体素子保護空間７４と液滴であるインクが外部から共通液室３３へ供給するためのインク供給部３３ａを形成した基板である。
【００２９】
なお、加圧液室３１は、振動板４０と、液室基板３０の壁面と、ノズル孔２１が設けられるノズル板２０と、で囲まれた空間である。
【００３０】
また、振動板４０の加圧液室３１とは反対面側に、下部電極膜５０，圧電体膜６０，上部電極膜７０が積層されてなる圧電体素子２が形成されている。また、加圧液室３１の振動板４０に対向する面がノズル板２０となっている。
【００３１】
このように構成された液滴吐出ヘッド１において、各加圧液室３１内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部から画像データに基づいて、発振回路により、記録液の吐出を行いたいノズル孔２１に対応する上部電極膜７０に対して、２０Ｖのパルス電圧を印加する。この電圧パルスを印加することにより、圧電体膜６０は、電歪効果により圧電体膜６０そのものが振動板４０と平行方向に縮むことにより、振動板４０が加圧液室３１側に凸となるように撓むことになる。これにより、加圧液室３１内の圧力が急激に上昇して、加圧液室３１に連通するノズル孔２１から記録液が吐出されるようになる。次に、パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体膜６０が元に戻ることから撓んだ振動板４０は、元の位置に戻るため、加圧液室３１内が共通液室３３内に比べて負圧となり、共通液室３３から流体抵抗部３２を通って記録液が加圧液室３１に供給される。
以上の動作制御を繰り返すことにより、液滴吐出ヘッド１は液滴を連続的に吐出でき、液滴吐出ヘッド１に対向して配置された被記録媒体（用紙）に画像を形成することが可能となる。
【００３２】
ここで、本発明の要部を構成する耐熱密着層について説明する。
まず本発明者は、前述した従来技術において下部電極とその下地層の間で熱拡散が生じる現象に対して、下部電極の下地層（密着層）の耐熱性が不足している為であると考えた。すなわち、圧電体膜の形成過程では高温のプロセス温度を必要としており、とくに圧電体膜の形成方法としてゾルゲル法を用いた場合にはスパッタ法による場合よりも繰り返し高温の焼成が行われる。また、今後の環境対応として鉛の含有量が少ない圧電体膜も検討されているが、これらの材料ではＰＺＴに比べさらにプロセス温度が高くなる。そして、その熱履歴により構成層・下部電極の拡散・破壊が起こり、下部電極の破壊はリ−ク原因となったり、配向性の乱れが生じたりする原因となり、構成層の拡散・破壊は密着層として下部電極と下地Ｓｉ基板との密着強度を低下させたり、バッファ機能が発揮できなくなったりする原因となった。
【００３３】
この問題の解決のためには、振動板４０と圧電体素子２の下部電極膜５０との間に設ける密着層に関し、圧電体膜の形成過程における熱履歴に対する熱的に高温安定性、すなわち耐熱性が必要であると考えた。
【００３４】
本発明者は、密着層の耐熱性改善の検討に当たって、いくつかの金属の金属単体、酸化物、炭化物について融点を調べたところ（表１）、炭化物は酸化物に対して、より融点が高く、熱的安定性に優れていることがわかった。そこで、下部電極膜５０の下に配置する構成層として、金属単体ではなく金属の酸化物に加え炭化物を含有させることを検討した。しかしながら、金属炭化物は、例えばガラス素材を成型する時の型材として用いられるように、多くの物質に対する密着性は必ずしも良くない。また、例えば金属の工具として用いられるＴｉＣなどは、金属の工具に対しイオンプレーティングなど特殊な形成方法を用いて高温で形成されるものである。そこで、本発明者はこれらの物質を混合して耐熱密着層に用いることを考案した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
本発明における耐熱密着層１１は、具体的にはＴｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏから選ばれる少なくとも１つの金属元素と酸素元素および炭素元素により構成されてなる薄膜であることを特徴とする。また、耐熱密着層１１は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，炭素元素から構成されることが好ましい。
【００３７】
ここで、耐熱密着層１１をドライプロセス、とくにスパッタリング法により形成するとよい。このとき、耐熱密着層１１の組成は、スパッタリングターゲットの組成とほぼ同じものとなる。また、耐熱密着層１１の作用効果を得るためには、耐熱密着層１１は、金属酸化物と金属炭化物からなり金属炭化物の割合が２０ｍｏｌ％以上のスパッタリングターゲットを用いて形成されてなることが好ましく、引いては該耐熱密着層１１を構成する材料における金属炭化物換算としての割合が２０ｍｏｌ％以上となる炭素量であることが好ましい。このとき、耐熱密着層１１における炭素の含有量は、圧電体膜６０に使用する圧電材料の種類や圧電体膜６０の膜厚等で決まる圧電体膜６０形成プロセスの温度条件に対応して調整することができる。すなわち、耐熱密着層１１における炭素の含有量はプロセスを成立させるための設計事項であり、例えば高温のプロセスとなる場合あるいは膜厚を厚くし熱履歴のサイクル回数が増大する場合は、炭素量を増加させ、逆に比較的低い加熱温度となる場合あるいは熱履歴のサイクル回数が減少する場合は炭素量を減少させることができる。
【００３８】
また本発明者は、密着層の耐熱性改善の検討に当たって、いくつかの金属の金属単体、酸化物、窒化物について融点を調べたところ（表２）、窒化物は酸化物に対して、より融点が高く、熱的安定性に優れていることがわかった。そこで、下部電極膜５０の下に配置する構成層として、金属単体ではなく金属の酸化物に加え窒化物を含有させることを検討した。しかしながら、金属単体ではプロセスでさらされる熱履歴により拡散されることが多いため、密着層として必ずしも有効ではなく、また、窒化物単体の膜は内部応力が多いことで知られており、膜の剥がれの原因となり易い。そこで、本発明者はこれらの物質を混合して用いることを考案した。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
本発明における耐熱密着層１１は、具体的にはＴｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏから選ばれた少なくとも１つの金属元素と酸素元素および窒素元素により構成されてなる薄膜であることを特徴とする。また、耐熱密着層１１は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂから選ばれる少なくとも１つの金属元素，酸素元素，窒素元素から構成されることが好ましい。
【００４１】
ここで、耐熱密着層１１をドライプロセス、とくにスパッタリング法により形成するとよい。このとき、耐熱密着層１１の組成は、スパッタリングターゲットの組成とほぼ同じものとなる。また、耐熱密着層１１における窒素の含有量は、圧電体膜６０に使用する圧電材料の種類や圧電体膜６０の膜厚等で決まる圧電体膜６０形成プロセスの温度条件に対応して調整することができる。すなわち、耐熱密着層１１における窒素の含有量はプロセスを成立させるための設計事項であり、例えば高温のプロセスとなる場合あるいは膜厚を厚くし熱履歴のサイクル回数が増大する場合は、窒素量を増加させ、逆に比較的低い加熱温度となる場合あるいは熱履歴のサイクル回数が減少する場合は窒素量を減少させることができる。
【００４２】
また、これらの耐熱密着層１１の膜厚は、耐熱性が高いため公知の密着層膜厚範囲よりも薄くてもよく、２〜５０ｎｍ程度である。望ましくは２〜２０ｎｍが好適である。２ｎｍ未満だと膜として全面を均一に覆うことが難しく、５０ｎｍを超えると圧電体膜６０の変位を阻害し始める。好ましくは３０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ以下が好適である。
【００４３】
なお、本発明者が従来の特許文献で示されている酸化物電極に関してそれらの融点を調査したところ（表３）、本発明で用いる金属炭化物、金属窒化物は酸化物電極材料よりも高い融点を示している。すなわち、下部電極膜５０が溶融するような温度でも、本発明で用いる金属炭化物、金属窒化物は熱拡散せずに密着層材料として機能すると考えられる。
【００４４】
【表３】
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【００４５】
つぎに、本発明に係る液滴吐出装置について説明する。
本発明に係る液滴吐出装置は、液滴を吐出（噴射ともいう）させて画像を形成する装置であって、前述した本発明の液滴吐出ヘッドを備えていることを特徴とする。
ここでは、図４及び図５を用いて、本発明の液滴吐出ヘッド１を搭載した液滴吐出装置であるインクジェット記録装置を実施例として説明する。なお、図４は同記録装置の斜視説明図、図５は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００４６】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ９８、キャリッジ９８に搭載した本発明の液滴吐出ヘッド（記録ヘッド）１、液滴吐出ヘッド１へインクを供給するインクカートリッジ９９等で構成される印字機構部９１等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙９２を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）９３を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙９２を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ９４を開倒可能に有し、給紙カセット９３あるいは手差しトレイ９４から給送される用紙９２を取り込み、印字機構部９１によって所要の画像を記録した後、後面側の装着された排紙トレイ９５に排紙する。
【００４７】
印字機後部９１は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９６と従ガイドロッド９７とでキャリッジ９８を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ９８には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ(Ｍ）、ブラック(Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッド１を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ９８には液滴吐出ヘッド１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９９を交換可能に装着している。
【００４８】
インクカートリッジ９９は、上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド１へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド１へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド１としてここでは各色の液滴吐出ヘッド１を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００４９】
ここで、キャリッジ９８は後方側（用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド９６に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド９７に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９８を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター１０１で回転駆動される駆動プーリ１０２と従動プーリ１０３との間にタイミングベルト１０４を張装し、このタイミングベルト１０４をキャリッジ９８に固定しており、主走査モーター１０１の正逆回転によりキャリッジ９８が往復駆動される。
【００５０】
一方、給紙カセット９３にセットした用紙９２を液滴吐出ヘッド１に下方側に搬送するために、給紙カセット９３から用紙９２を分離給装する給紙ローラ１０５及びフリクションパッド１０６と、用紙９２を案内するガイド部材１０７と、給紙された用紙９２を反転させて搬送する搬送ローラ１０８と、この搬送ローラ１０８の周面に押し付けられる搬送コロ１０９及び搬送ローラ１０８からの用紙９２の送り出し角度を規定する先端コロ１１０とを有する。搬送ローラ１０８は副走査モーターによってギア列を介して回転駆動される。
【００５１】
そして、キャリッジ９８の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０８から送り出された用紙９２を液滴吐出ヘッド１の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１１を設けている。この印写受け部材１１１の用紙搬送方向下流側には、用紙９２を排紙方向へ送り出すための回転駆動される搬送コロ１１２と拍車１１３を設け、さらに用紙９２を排紙トレイ９５に送り出す排紙ローラ１１４と拍車１１５と排紙経路を形成するガイド部材１１６，１１７とを配設している。
【００５２】
このインクジェット記録装置９０で記録時には、キャリッジ９８を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１を駆動することにより、停止している用紙９２にインクを吐出して１行分を記録し、その後、用紙９２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙９２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙９２を排紙する。
【００５３】
また、キャリッジ９８の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置１１８を配置している。回復装置１１８はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９８は印字待機中にはこの回復装置１１８側に移動されてキャップ手段で液滴吐出ヘッド１をキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出状態を維持する。
【００５４】
また、吐出不良が発生した場合等には、キャップ手段で液滴吐出ヘッド１の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともの気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００５５】
このように、このインクジェット記録装置９０においては、前記耐熱密着層１１を用いて下部電極膜５０の剥離のない本発明の液滴吐出ヘッド１を搭載しているので、駆動不良によるインク滴吐出不良がなく安定したインク吐出特性が得られ、画像の抜け等もなく画像品質が向上する。なお、ここではインクジェット記録装置９０に液滴吐出ヘッド１を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液滴吐出ヘッド１を適用してもよい。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明の実施例を説明する。
〔実施例Ａ〕
図１，図２に示す構成において、所定の金属の酸化物と炭化物から構成される耐熱密着層１１とした圧電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド１を作製した例を示す。
（実施例Ａ１）
以下の手順で、圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製した。
（Ｓ１１）  まず、Ｓｉ（１００）基板材料の表面を熱酸化することによりＳｉＯ２絶縁膜を形成した。このＳｉＯ２膜が振動板４０となる。このときのＳｉＯ２膜厚は２μｍとした。
【００５７】
（Ｓ１２）  つぎに、このＳｉＯ２／Ｓｉ基板の上に耐熱密着層１１を形成する。耐熱密着層材料として、３０ｍｏｌ％のＴｉＯ2、７０ｍｏｌ％のＴｉＣの材料粉末を用いて均一混合後、ＨＩＰ法によりスパッタリングターゲットの形状に焼結してその組成が（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7となるスパッタリングターゲットを形成し、このターゲットを用いて耐熱密着層１１をスパッタリング法により振動板４０上に成膜した。このときの耐熱密着層１１の形成条件（スパッタ条件）は、基板温度２５０℃、ＲＦ投入パワー１００Ｗ、Ａｒガス圧  ５×１０−３Ｔｏｒｒ、形成した膜厚は１０ｎｍである。なお、ターゲットの仕込みの状態では、酸化物と炭化物の混合物であり、焼結後もその状態はほぼ変わらないものと思われるが、スパッタリング法により膜となった状態ではランダムなネットワークを作っており、Ｘ線回折測定を行っても回折ピークが現れてくることはなかった。また、表４には、酸化物と炭化物のターゲット仕込み量で記載しているが、成膜された薄膜としては結晶構造をもっていないことを確認している。
【００５８】
なお、図６に、ＴｉＯ2とＴｉＣの組成量に関して混合割合とスパッタリングターゲットの比抵抗の関係を調査した結果を示す。炭化物（ＴｉＣ）組成量が２０ｍｏｌ％に変曲点があり、２０ｍｏｌ％以上で５Ωｃｍ以下と比抵抗が極めて小さくなっている。耐熱密着層１１においても同様にＴｉＣ組成量が２０ｍｏｌ％以上になると比抵抗が小さくなっており、熱伝導に関して金属的な挙動を示す。このことから、以降の製造プロセスにおける加熱の際にも耐熱密着層１１の膜内を熱は均一に伝達され、温度が不均一なことによる応力は発生しないことから、膜の剥離を防止することができる。一方、２０ｍｏｌ％未満の炭化物組成量では金属炭化物（ＴｉＣ）を混合した効果が不十分であり、比抵抗が大きいことから、耐熱密着層１１の膜内の温度分布の均一化の効果が不十分となり、膜の剥離防止効果や下地電極層５０の配向性に悪影響を及ぼす。
【００５９】
（Ｓ１３）  耐熱密着層１１形成後、下部電極膜５０としてのＰｔ電極を２００ｎｍの膜厚で形成した。プロセス条件は、基板温度２５０℃、ＲＦ投入パワー４００Ｗ、Ａｒガス圧  ３×１０−３〜５×１０−３Ｔｏｒｒとした。これにより、下部電極膜５０は（１１１）面が膜厚方向に配向している。
【００６０】
（Ｓ１４）  次に、下部電極膜５０上に圧電体膜６０となるチタン酸鉛系圧電体薄膜をゾルゲル法により形成した。具体的には、出発原料として酢酸鉛三水化物、チタンイソプロポキシド、ジルコニウムプロポキシドを用い、溶媒として２メトキシエタノールを使用した。まず、酢酸鉛三水化物を２メトキシエタノール中に溶解させ、１３７°Ｃで蒸留し結晶水を排出させる。次に、所定の組成（この場合はＰｂ／Ｔｉ／Ｚｒ＝１００／４７／５３）になるように秤量したＺｒとＴｉのアルコキシドを、上記脱水した酢酸鉛溶液に加え、１２７°Ｃで還流させることによりＰｂ、Ｔｉ、Ｚｒに複合アルコキシド溶液を作成した。この溶液を用い、（１１１）面が膜厚方向に配向するＰｔコーティング層をもつＰｔ／（ＴｉＯ２）０．３（ＴｉＣ）０．７／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板上に３０００ｒｐｍでのスピンコート法により薄膜を作成した。ついで、これを乾燥した後、４００°Ｃおよび４５０°Ｃの２種類の温度条件でそれぞれ保持時間：３分間、有機物熱分解を１０〜２５回繰り返した後、昇温速度３０°Ｃ／ｓｅｃで７００°Ｃ、５分間の焼成をＯ２雰囲気中で行い、膜厚３００ｎｍ〜１μｍのＰｂ（Ｔｉ０．４７Ｚｒ０．５３）Ｏ３薄膜をＰｔ／（ＴｉＯ２）０．３（ＴｉＣ）０．７／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板からなる積層薄膜上に形成した。
【００６１】
（Ｓ１５）  さらに、上部電極膜７０となるＰｔ電極を１５０℃の基板温度で、１００〜１５０ｎｍの膜厚で形成した。プロセス条件は、ＲＦ投入パワー４００Ｗ、Ａｒガス圧  ３×１０−３〜５×１０−３Ｔｏｒｒである。
【００６２】
（Ｓ１６）  このように形成した積層膜の状態で感光性レジストを用いて、図１の様な形状となるようにまずＳｉ基板側をパターン形成しエッチィングして、加圧液室３１となるキャビティーを形成した。このとき、振動板４０となるＳｉＯ２膜がエッチングストップ層となる。次に、加工したＳｉ基板側に保持基板を接合し、圧電体膜６０側を同様に感光性レジストを用いて、マスク層を作った後、ＲＩＥにより加工した。ＲＩＥ加工後、感光性レジストにより形成したマスク層は除去した。これにより、下部電極膜５０／圧電体膜６０／上部電極膜７０からなる圧電体素子２とする。
その後、加圧液室３１の圧電体素子２とは反対側にはＳＵＳ３１６（板厚５０μｍ）に加圧液室３１に対応したノズル孔２１を形成したノズル板２０をエポキシ樹脂により接合して、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を完成させた。
【００６３】
以上のようにして得られた構造体の圧電体素子２側の面について、粘着テープ（「CT24」，ニチバン（株）製）を一旦貼り付けた後に引き剥がすテープ剥離テストを行い、振動板４０と圧電体素子２との密着性の評価を行った。その結果、電極膜の剥離等は観察されなかった。
【００６４】
（実施例Ａ２）
実施例Ａ１において、下部電極膜５０を形成した後に、継続してＴｉからなるシード層１２を形成した。このシード層１２の形成条件は、基板温度２５０℃、ＲＦ投入パワー１００Ｗ、Ａｒガス圧  ５×１０−３Ｔｏｒｒ、形成した膜厚は５ｎｍである。その後、実施例Ａ１と同様にプロセスを継続させ、図２の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００６５】
（実施例Ａ３）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＴaＯ2）0.2（ＴaＣ）0.8とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００６６】
（実施例Ａ４）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＺｒＯ2）0.5（ＺｒＣ）0.5とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００６７】
（実施例Ａ５）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＶＯ2）0.2（ＶＣ）0.8とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００６８】
（実施例Ａ６）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（Ｎｂ2Ｏ5）0.3（ＮｂＣ）0.7とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００６９】
（実施例Ａ７）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＭｏＯ2）0.05（ＭｏＣ）0.95とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００７０】
（実施例Ａ８）
実施例Ａ１において、圧電体膜６０についてゾルゲル法のＰｂ（Ｔｉ0.47Ｚｒ0.53）Ｏ3薄膜を形成する代わりに、ＢａＴｉＯ３膜をスパッタ法により５５０℃の基板温度で１μｍの膜厚で形成し、その後８００℃で焼成したものとし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００７１】
（実施例Ａ９）
実施例Ａ１において、圧電体膜６０についてゾルゲル法のＰｂ（Ｔｉ0.47Ｚｒ0.53）Ｏ3薄膜を形成する代わりに、ＰＭＮ-ＰＴ（Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3）にＬｉＢｉＯ２を６ｗｔ％添加した材料をスパッタ法により５５０℃の基板温度で１μｍの膜厚で形成し、その後８００℃で焼成したものとし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００７２】
（実施例Ａ１０）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＴｉＯ2）0.8（ＴｉＣ）0.2とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００７３】
（実施例Ａ１１）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＴｉＯ2）0.5（ＴｉＣ）0.5とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００７４】
以上の実施例Ａ２〜Ａ１１について密着性評価を行ったところ、電極層の剥離等の外観異常は観察されなかった。
【００７５】
（実施例Ａ１２）
実施例Ａ１〜Ａ１１の圧電アクチュエータ構造体を適用して、図３に示す構成の液滴吐出ヘッド１を作製したところ、耐熱密着層１１により下部電極膜５０の剥離等が生じない為、断線による駆動不良のない安定したインク滴吐出特性を有する液滴吐出ヘッド１を得ることができた。
また、これら（実施例Ａ１〜Ａ１１）の液滴吐出ヘッド１をインクジェットヘッドとして、図４，図５のインクジェット記録装置に搭載して使用したところ、駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像の抜け等もなく良好な画像品質が獲られた。
【００７６】
（比較例Ａ１）
実施例Ａ１において、耐熱密着層１１を構成する材料をＴｉに変え、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド）を作製した。得られた液滴吐出ヘッドを駆動させたが、圧電アクチュエータとして機能しないため、該液滴吐出ヘッドを分解して走査型顕微鏡(ＳＥＭ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ)により観察したところ、下部電極膜５０から剥離している様子が観察された。そのＳＥＭ像を図７（ａ）に示す。また、同じ液滴吐出ヘッドにおいて圧電体膜６０が形成されていない部分の断面をさらに観察したところ、圧電体膜６０が形成されていない部分においても下部電極膜５０の剥離の状態が観察され（図７（ｂ））、Ｔｉのみでは密着層としての機能を十分に発揮していないことがわかった。
【００７７】
（比較例Ａ２およびＡ３）
Ｓｉからなる基板上に熱酸化によりＳｉＯ２絶縁膜（振動板４０）を形成し、さらにその上に密着層としてＴｉ層を形成し、さらにその上に下部電極膜５０としてＰｔ層を形成した（Ｔｉ／Ｐｔ膜、比較例Ａ２）。また、ＳｉＯ２絶縁膜上に密着層としてＴｉＯ２層を形成し、さらにその上に下部電極膜５０としてＰｔ層を形成した（ＴｉＯ２／Ｐｔ膜、比較例Ａ３）。そして、これらのサンプルと実施例Ａ１と同じ条件でＳｉＯ２絶縁膜上に耐熱密着層１１と下部電極膜５０を積層したサンプルについて、５００℃×３分間の熱処理を３回さらに７００℃×５分の熱処理を１回実施し、成膜直後からの膜の変化をＳＥＭにより観察した。その結果を図８に示す。図８では、図左側に成膜直後（ａｓ  ｄｅｐｏ）の膜表面の状態、図右側に熱処理後（５００℃＆７００℃）の膜表面の状態を示している。
いずれのサンプルについても、成膜直後の状態では膜表面が比較的滑らかな状態にあるが、Ｔｉを密着層とした場合（比較例Ａ２）では、熱処理後の表面にヒーロック（熱歪）と思われる粒状の物質が形成された。下地電極膜５０まで形成した単体の状態で、熱処理によりこのような状態に変化するということは、さらにこの上に圧電体膜６０を形成した場合においても十分な特性が得られる圧電体膜形成できるとは考えられない。また、ＴｉＯ２を密着層とした場合（比較例Ａ３）でも、比較例Ａ２ほどではないが、熱処理により表面の粗さが増大している様子が観察された。これに対して、実施例Ａ１相当のサンプルでは熱処理後でも膜表面は成膜直後と同様に滑らかな状態のままであった。
【００７８】
（比較例Ａ４）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＳｉＯ2）0.3（ＳｉＣ）0.7とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド）を作製し、密着性の評価を行った。その結果、下部電極膜５０について円形状の剥離が観察された。
【００７９】
（比較例Ａ５）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（Ｃｒ2Ｏ3）0.3（ＣｒＣ）0.7とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド）を作製し、密着性の評価を行った。その結果、下部電極膜５０について剥離が観察された。
【００８０】
（比較例Ａ６）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＷＯ3）0.3（ＷＣ）0.7とするためにスパッタリングターゲットを製作しようとしたが、焼結による成形ができずターゲット自体の製作ができなかった。
【００８１】
（参考例Ａ７）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＴｉＯ2）0.9（ＴｉＣ）0.1とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド）を作製し、密着性の評価を行った。その結果、下部電極膜５０について剥離は生じなかったが、下地電極膜５０の上に形成したチタン酸鉛系圧電体薄膜（圧電体膜６０）の結晶粒異常（パイロクロア相あり）が観察された。
【００８２】
（比較例Ａ８）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、ＴｉＯ2（（ＴｉＯ2）1.0（ＴｉＣ）0.0）とし、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド）を作製し、密着性の評価を行った。その結果、下部電極膜５０について剥離は生じなかったが、下地電極膜の上に形成したチタン酸鉛系圧電体薄膜（圧電体膜６０）の結晶粒異常（パイロクロア相あり）が観察された。
【００８３】
表４に、実施例Ａ１〜Ａ９、比較例Ａ１，Ａ４〜Ａ６，Ａ８、参考例Ａ７の評価結果を示す。
【００８４】
【表４】
2011011516.tif 000006
【００８５】
以上のように、下部電極膜５０（Ｐｔ電極）の下地に、耐熱密着層１１として、特定の金属元素と酸素元素と炭素元素により構成された膜を配置した実施例Ａ１〜Ａ１１では下部電極膜剥れがなかった。これはターゲット組成として炭化物組成量２０ｍｏｌ%以上であれば、図６と同様に耐熱密着層１１は５Ωｃｍ以下の小さな比抵抗となり、以降の製造プロセスにおける加熱の際に耐熱密着層１１の温度が均一化され、膜上での温度分布が生じずに熱的な応力が発生しないことによるものである。一方、炭化物組成量２０ｍｏｌ％未満では、膜内の炭化物がネットワーク化されていないため耐熱密着層自体に炭化物の均一性が無く、耐熱密着層内の温度分布が発生する。詳しくは、炭化物が集まったところでは熱が均一に拡散するが、炭化物のネットワークが切れている場所は酸化物単体と同様に断熱材となって、熱伝達が悪くなり温度が相対的に低くなるものと考えられる。その結果、膜内に応力が発生して下部電極膜５０の剥離が生じるか、参考例Ａ７，比較例Ａ８のように、下地電極膜５０の配向性が変化し、チタン酸鉛系圧電体薄膜の結晶粒異常（パイロクロア相あり）が生じることになる。
また、実施例Ａ１〜Ａ１１では、金属または金属酸化物を用いた場合よりも、耐熱密着層１１の耐熱性が向上し、繰り返し印加される熱履歴に対する耐性が向上する。そして、耐熱性が向上した結果として、圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）における下部電極膜５０の膜浮き・膜剥離が防止される。さらに、圧電材料膜６０に含まれる熱拡散し易い成分の拡散、例えばＰＺＴ圧電体膜中のＰｂ成分の熱拡散などを防止することができる。また、ゾルゲル法で１〜３μｍ程度の厚膜を形成する場合など３００〜８００℃の高温に及ぶ繰り返しの熱履歴が必要な場合でも耐熱性が向上した結果、圧電体素子の構造や圧電体膜の組成ズレを起こすことなくプロセスを実施することができる。
【００８６】
〔実施例Ｂ〕
図１，図２に示す構成において、所定の金属の酸化物と窒化物から構成される耐熱密着層１１とした圧電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド１を作製した例を示す。
（実施例Ｂ１）
実施例Ａ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＣ）0.7に代えて、（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＮ）0.7として、耐熱密着層１１を形成した。すなわち、実施例Ａ１のステップＳ１２に代えて、つぎのステップＳ２２の処理を行い、それ以外は実施例Ａ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００８７】
（Ｓ２２）  つぎに、このＳｉＯ２／Ｓｉ基板の上に耐熱密着層１１を形成する。耐熱密着層材料として、３０ｍｏｌ％のＴｉＯ2、７０ｍｏｌ％のＴｉＮの材料粉末を用いて均一混合後、ＨＩＰ法によりスパッタリングターゲットの形状に焼結してその組成が（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＮ）0.7となるスパッタリングターゲットを形成し、このターゲットを用いて耐熱密着層１１をスパッタリング法により振動板４０上に成膜した。このときの耐熱密着層１１の形成条件（スパッタ条件）は、基板温度２５０℃、ＲＦ投入パワー１００Ｗ、Ａｒガス圧  ５×１０−３Ｔｏｒｒ、形成した膜厚は１０ｎｍである。なお、ターゲットの仕込みの状態では、酸化物と窒化物の混合物であり、焼結後もその状態はほぼ変わらないものと思われるが、スパッタリング法により膜となった状態ではランダムなネットワークを作っており、Ｘ線回折測定を行っても回折ピークが現れてくることはなかった。また、表５には、酸化物と窒化物のターゲット仕込み量で記載しているが、成膜された薄膜としては結晶構造をもっていないことを確認している。
【００８８】
なお、本実施例と同じ条件でＳｉＯ２絶縁膜上に耐熱密着層１１と下部電極膜５０を積層したサンプルについて、５００℃×３分間の熱処理を３回さらに７００℃×５分の熱処理を１回実施し、成膜直後からの膜の変化をＳＥＭにより観察したところ、熱処理後でも膜表面は成膜直後と同様に滑らかな状態のままであった。
【００８９】
（実施例Ｂ２）
実施例Ｂ１において、下部電極膜５０を形成した後に、継続してＴｉからなるシード層１２を形成した。このシード層１２の形成条件は、基板温度２５０℃、ＲＦ投入パワー１００Ｗ、Ａｒガス圧  ５×１０−３Ｔｏｒｒ、形成した膜厚は５ｎｍである。その後、実施例Ｂ１と同様にプロセスを継続させ、図２の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００９０】
（実施例Ｂ３）
実施例Ｂ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＮ）0.7に代えて、（ＴaＯ2）0.2（ＴaＮ）0.8とし、それ以外は実施例Ｂ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００９１】
（実施例Ｂ４）
実施例Ｂ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＮ）0.7に代えて、（ＺｒＯ2）0.5（ＺｒＮ）0.5とし、それ以外は実施例Ｂ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００９２】
（実施例Ｂ５）
実施例Ｂ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＮ）0.7に代えて、（ＶＯ2）0.2（ＶＮ）0.8とし、それ以外は実施例Ｂ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００９３】
（実施例Ｂ６）
実施例Ｂ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＮ）0.7に代えて、（Ｎｂ2Ｏ5）0.3（ＮｂＮ）0.7とし、それ以外は実施例Ｂ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００９４】
（実施例Ｂ７）
実施例Ｂ１において、圧電体膜６０についてゾルゲル法のＰｂ（Ｔｉ0.47Ｚｒ0.53）Ｏ3 薄膜を形成する代わりに、ＢａＴｉＯ３膜をスパッタ法により５５０℃の基板温度で１μｍの膜厚で形成し、その後８００℃で焼成したものとし、それ以外は実施例Ｂ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００９５】
（実施例Ｂ８）
実施例Ｂ１において、圧電体膜６０についてゾルゲル法のＰｂ（Ｔｉ0.47Ｚｒ0.53）Ｏ3 薄膜を形成する代わりに、ＰＭＮ-ＰＴ（Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3）にＬｉＢｉＯ２を６ｗｔ％添加した材料をスパッタ法により５５０℃の基板温度で１μｍの膜厚で形成し、その後８００℃で焼成したものとし、それ以外は実施例Ｂ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）を作製し、密着性の評価を行った。
【００９６】
以上の実施例Ｂ１〜Ｂ８について密着性評価を行ったところ、電極層の剥離等の外観異常は観察されなかった。
【００９７】
（実施例Ｂ９）
実施例Ｂ１〜Ｂ８の圧電アクチュエータ構造体を適用して、図３に示す構成の液滴吐出ヘッド１を作製したところ、耐熱密着層１１により下部電極膜５０の剥離等が生じない為、断線による駆動不良のない安定したインク滴吐出特性を有する液滴吐出ヘッド１を得ることができた。
また、これら（実施例Ｂ１〜Ｂ８）の液滴吐出ヘッド１をインクジェットヘッドとして、図４，図５のインクジェット記録装置に搭載して使用したところ、駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像の抜け等もなく良好な画像品質が獲られた。
【００９８】
（比較例Ｂ１）
実施例Ｂ１において、スパッタリングターゲットの組成を（ＴｉＯ2）0.3（ＴｉＮ）0.7に代えて、（ＳｉＯ2）0.3（Ｓｉ3Ｎ4）0.7とし、それ以外は実施例Ｂ１と同様にして、図１の圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド）を作製し、密着性の評価を行った。その結果、下部電極膜５０について円形状の剥離が観察された。
【００９９】
表５に、実施例Ｂ１〜Ｂ８、比較例Ａ１，Ｂ１の評価結果を示す。
【０１００】
【表５】
2011011516.tif 000007
【０１０１】
以上のように、下部電極膜５０（Ｐｔ電極）の下地に、耐熱密着層１１として、特定の金属元素と酸素元素と窒素元素により構成された膜を配置することで、金属または金属酸化物を用いた場合よりも、耐熱密着層１１の耐熱性が向上し、繰り返し印加される熱履歴に対する耐性が向上する。そして、耐熱性が向上した結果として、圧電アクチュエータ構造体（液滴吐出ヘッド１）における下部電極膜５０の膜浮き・膜剥離が防止される。さらに、圧電材料膜６０に含まれる熱拡散し易い成分の拡散、例えばＰＺＴ圧電体膜中のＰｂ成分の熱拡散などを防止することができる。また、ゾルゲル法で１〜３μｍ程度の厚膜を形成する場合など３００〜８００℃の高温に及ぶ繰り返しの熱履歴が必要な場合でも耐熱性が向上した結果、圧電体素子の構造や圧電体膜の組成ズレを起こすことなくプロセスを実施することができる。
【０１０２】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。例えば、実施例では１つの金属元素，酸素元素，炭素または窒素の元素から構成される耐熱密着層の例を示したが、複数の金属元素，酸素元素，炭素または窒素の元素から構成される耐熱密着層においても同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１    液滴吐出ヘッド
２    圧電体素子
１１    耐熱密着層
１２    シード層
２０    ノズル板（ヘッド基板面）
２１    ノズル孔
３０    液室基板
３１    加圧液室
３２    流体抵抗部
３３    共通液室
３３ａ    インク供給部
４０    振動板
５０    下部電極膜
６０    圧電体膜
７０    上部電極膜
７２    保護基板
７３    フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
７４    圧電体素子保護空間
９０    インクジェット記録装置
９１    印字機構部
９２    用紙
９３    給紙カセット
９４    手差しトレイ
９５    排紙トレイ
９６    主ガイドロッド
９７    従ガイドロッド
９８    キャリッジ
９９    インクカートリッジ
１０１    主走査モーター
１０２    駆動プーリ
１０３    従動プーリ
１０４    タイミングベルト
１０５    給紙ローラ
１０６    フリクションパッド
１０７，１１６，１１７    ガイド部材
１０８    搬送ローラ
１０９，１１２    搬送コロ
１１０    先端コロ
１１１    印写受け部材
１１３，１１５    拍車
１１４    排紙ローラ
１１８    回復装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０４】
【特許文献１】特開２００１‐０６３０４７号公報
【特許文献２】特開２００４‐３４９７１２号公報
【特許文献３】特開２０００‐２９９５１１号公報
【特許文献４】特開２００８−４７８２号公報
【特許文献５】特開２００６−２８６９２５号公報
【特許文献６】特開２００７−２４２７７８号公報
【特許文献７】特許第３９０２０２３号公報
【特許文献８】特開２００３−０１７７６７号公報
【図３】
2011011516.tif 000008
【図４】
2011011516.tif 000009
【図５】
2011011516.tif 000010
【図６】
2011011516.tif 000011
【図１】
2011011516.tif 000012
【図２】
2011011516.tif 000013
【図７】
2011011516.tif 000014
【図８】
2011011516.tif 000015