JP2012035490A - 圧電アクチュエーターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変位低下を抑えつつ、基板と下電極との密着性が向上し、安定した駆動の行なえる圧電アクチュエーター、圧電アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を得ること。
【解決手段】チタン膜６１と、チタン膜６１上に形成され、膜厚の比が１．５以下の白金膜６２とが、チタンと白金と酸素とを含むＰＺＴ前駆体膜７１とともに焼成される。チタン膜６１の膜厚を４０ｎｍ以下とすることで、ＰＺＴ前駆体膜７１との界面への焼成によるチタンの拡散を抑えることができ、酸化チタンの形成を抑えることができる。また、白金膜６２の膜厚に応じてチタン膜６１の膜厚の下限が決まる。したがって、変位低下を抑えつつ、弾性膜５０および絶縁体膜５５と下電極６０との密着性を向上でき、安定した駆動が行なえる圧電アクチュエーター３１０および圧電アクチュエーター３１０の製造方法を得ることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、圧電アクチュエーターの製造方法に関する。

チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等に代表される結晶を含む圧電体は、圧電効果等を有しているため、圧電アクチュエーターに応用されている。圧電アクチュエーターは、基板と一対の電極を有する圧電素子とを備えている。圧電アクチュエーターの駆動は、一対の電極間に電圧を印加し、電圧に応じて圧電体を変形させて行なう。
また、液体としてのインクを吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を圧電アクチュエーターで構成し、圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインクを吐出させる液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッドおよび液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置が知られている。

酸化膜である絶縁体膜を有する基板を用い、絶縁体膜上に、密着層および白金層からなる下電極としての下電極膜、チタン層、圧電体層、上電極としての上電極膜を順次積層した圧電アクチュエーターとしてのアクチュエーター装置が知られている。
下電極膜は、具体的には、絶縁体膜上に、チタンからなる厚さが５〜５０ｎｍの密着層を形成し、次いで、密着層上に白金からなり厚さが５０〜５００ｎｍの白金層を形成して得られる（特許文献１参照）。

特開２００７−１１８１９３号公報

密着層を厚くすると、酸化膜と下電極との密着性は向上するが、ＰＺＴの焼成時にチタンが下電極とＰＺＴとの界面まで拡散し、界面に酸化チタンが形成されて変位低下が生じる。
したがって、変位低下を抑えつつ、基板と下電極との密着性が向上し、安定した駆動が行なえる圧電アクチュエーター、圧電アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッド、液体噴射装置などを得るのが困難である。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
酸化膜を有する基板の前記酸化膜上に４０ｎｍ以下の膜厚のチタン膜を形成するチタン膜形成工程と、前記チタン膜上に、膜厚の比（白金膜の膜厚）／（前記チタン膜の膜厚）が１．５以下の前記白金膜を形成する白金膜形成工程と、前記白金膜上に鉛、ジルコンおよびチタンを含む圧電体前駆体膜を形成する圧電体前駆体膜形成工程と、前記圧電体前駆体膜を焼成して圧電体層を形成する圧電体層形成工程とを含むことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。

この適用例によれば、４０ｎｍ以下の膜厚のチタン膜と、チタン膜上に形成され、膜厚の比である（白金膜の膜厚）／（チタン膜の膜厚）が１．５以下の白金膜とが、チタン、白金および酸素を含む圧電体前駆体膜とともに焼成される。チタン膜の膜厚を４０ｎｍ以下とすることで、圧電体前駆体膜との界面への焼成によるチタンの拡散が抑えられ、酸化チタンの形成が抑えられる。また、白金膜の膜厚に応じてチタン膜の膜厚の下限が決まる。したがって、変位低下を抑えつつ、基板と下電極との密着性が向上し、安定した駆動が行なえる圧電アクチュエーターの製造方法が得られる。

［適用例２］
上記圧電アクチュエーターの製造方法であって、前記白金の膜厚が、３０ｎｍ以下であることを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
この適用例では、基板と下電極との密着性のバラツキを抑えて均一な密着性を有する圧電アクチュエーターの製造方法が得られる。

実施形態におけるインクジェット式記録装置の一例を示す概略斜視図。 インクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解部分斜視図。 （ａ）はインクジェット式記録ヘッドの部分平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ部分断面図。 圧電アクチュエーターの製造方法を示すフローチャート図。 圧電アクチュエーターの製造方法を表す概略断面図。 圧電アクチュエーターの製造方法を表す概略断面図。 圧電アクチュエーターの製造方法を表す概略断面図。 圧電アクチュエーターの製造方法を表す概略断面図。 密着層の膜厚と変位低下率との関係を表す図。 白金の膜厚と密着力との関係を表す図。

以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置１０００の一例を示す概略斜視図である。インクジェット式記録装置１０００は、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド１を備えている。
図１において、インクジェット式記録装置１０００は、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを備えている。記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａおよび２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。

記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物およびカラーインク組成物を吐出する。そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動する。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。

記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、インクジェット式記録ヘッド１を記録シートＳに対向する位置に備えている。図では、インクジェット式記録ヘッド１は、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂの記録シートＳ側に位置しており、直接図示されていない。

図２に、実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッド１を示す分解部分斜視図を示した。インクジェット式記録ヘッド１の形状は略直方体であり、図２は、インクジェット式記録ヘッド１の長手方向（図中の白抜き矢印方向）に直交する面で切断した分解部分斜視図である。
また、図３（ａ）には、インクジェット式記録ヘッド１の部分平面図を、（ｂ）には、（ａ）におけるＡ−Ａ部分断面図を示した。

図２および図３において、インクジェット式記録ヘッド１は、流路形成基板１０とノズルプレート２０と保護基板３０とコンプライアンス基板４０と駆動回路２００とを備えている。
流路形成基板１０とノズルプレート２０と保護基板３０とは、流路形成基板１０をノズルプレート２０と保護基板３０とで挟むように積み重ねられ、保護基板３０上には、コンプライアンス基板４０が形成されている。

流路形成基板１０は、面方位（１１０）のシリコン単結晶板からなる。流路形成基板１０には、異方性エッチングによって、複数の圧力発生室１２が列をなすように形成されている。圧力発生室１２のインクジェット式記録ヘッド１の幅方向の断面形状は台形状で、圧力発生室１２は、インクジェット式記録ヘッド１の幅方向に長く形成されている。

また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、さらに、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２に設けられた液体供給路としてのインク供給路１４を介して連通されている。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。

ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に、外部と連通するノズル開口２１が穿設されている。
なお、ノズルプレート２０は、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板または不錆鋼などからなる。
流路形成基板１０とノズルプレート２０とは、マスク膜５１を介して、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。マスク膜５１は、窒化シリコン等からなり、マスク膜５１を介して流路形成基板１０をＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いて異方性エッチングすることにより、流路形成基板１０に圧力発生室１２、連通部１３およびインク供給路１４等を形成する。

流路形成基板１０のノズルプレート２０が固着された面と対向する面には、基板としての振動板を構成する弾性膜５０が形成されている。弾性膜５０は、熱酸化により形成された酸化膜からなる。
流路形成基板１０の弾性膜５０上には、酸化膜からなる絶縁体膜５５が形成されている。絶縁体膜５５は、例えば、以下のようにして形成する。
まず、ジルコニウム膜を形成する。ジルコニウム膜は、スパッタリング法等により形成できる。ジルコニウム膜を５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。
実施形態では、基板としての振動板は、弾性膜５０と絶縁体膜５５とから構成されている。

また、絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．０１〜０．０２μｍの下電極６０と、厚さが例えば、約０．５〜５μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０１μｍの上電極８０とを含む圧電素子３００が形成されている。
下電極６０は、例えば、白金、イリジウム、チタン等の金属や、これらの酸化物を含む。
圧電体層７０は、例えば、圧電材料のＰＺＴを含む。圧電材料としては、例えば、ＰＺＴに、ニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマスまたはイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等を用いてもよい。また、鉛を圧電材料に含まない、いわゆる非鉛の圧電材料を用いてもよい。
上電極８０は、金、白金、イリジウム等の金属を用いることができる。

一般的には、圧電素子３００のいずれか一方の電極を共通電極とし、他方の電極および圧電体層７０を圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされたいずれか一方の電極および圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。
なお、実施形態では、下電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。いずれの場合においても、圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と圧電素子３００の駆動により変位が生じる基板としての弾性膜５０および絶縁体膜５５とを合わせて圧電アクチュエーター３１０と称する。

以下に、圧電アクチュエーター３１０の製造方法について述べる。
図４は、圧電アクチュエーター３１０の製造方法の一部を示すフローチャート図である。
圧電アクチュエーター３１０の製造方法は、チタン膜形成工程としてのステップ１（Ｓ１）と、白金膜形成工程としてのステップ２（Ｓ２）と、圧電体前駆体膜形成工程としてのステップ３（Ｓ３）と、圧電体層形成工程としてのステップ４（Ｓ４）とを含む。

図５（ａ）および図５（ｂ）は基板形成工程を、図５（ｃ）はチタン膜形成工程（Ｓ１）を、図５（ｄ）は白金膜形成工程（Ｓ２）を、図６（ｅ）はイリジウム膜形成工程を、図６（ｆ）は種チタン膜形成工程を、図６（ｇ）〜図７（ｊ）は圧電体前駆体膜形成工程（Ｓ３）または圧電体層形成工程（Ｓ４）を、図７（ｋ）〜図８（ｍ）は圧電アクチュエーター形成工程を表している。ここで、図５（ａ）〜図７（ｊ）は拡大概略断面図で、図７（ｋ）〜図８（ｍ）は概略断面図である。

図５（ａ）において、基板形成工程では、シリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を形成する。なお、実施形態では、流路形成基板用ウェハー１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハーを用いている。

図５（ｂ）において、基板形成工程では、弾性膜５０上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム膜を形成後、このジルコニウム膜を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。

図５（ｃ）において、チタン膜形成工程（Ｓ１）では、絶縁体膜５５上に、密着層としての厚さが４０ｎｍ以下のチタン膜６１を形成する。実施形態では、チタン膜６１を２０ｎｍの厚さで形成した。このようにチタン膜６１を設けることによって、絶縁体膜５５と図３に示した下電極６０との密着力を高めることができる。

図５（ｄ）において、白金膜形成工程（Ｓ２）では、チタン膜６１上に白金からなり、膜厚の比（白金膜の膜厚）／（チタン膜の膜厚）が１．５以下の白金膜６２を形成する。実施形態では、白金膜６２を３０ｎｍの厚さで形成した。

図６（ｅ）において、イリジウム膜形成工程では、白金膜６２上にイリジウム膜６３を形成する。イリジウム膜６３の厚さは、例えば、５ｎｍとする。イリジウム膜６３を形成することにより、図３に示した圧電体層７０からの鉛の拡散を低減できる。

図６（ｆ）において、種チタン膜形成工程では、イリジウム膜６３上にチタンからなり厚さが１〜２０ｎｍ、実施形態では厚さが４ｎｍの種チタン膜６４を形成する。このようにイリジウム膜６３上に種チタン膜６４を設けることにより、後の工程で種チタン膜６４上に図３に示した圧電体層７０を形成する際に、圧電体層７０の優先配向方位を（１００）または（１１１）に制御することができ、好適な圧電効果を備えた圧電体層７０を得ることができる。なお、種チタン膜６４は、圧電体が結晶化する際に、結晶化を促進させるシードとして機能し、圧電体層７０の焼成後には種チタン膜６４の一部または全部が圧電体層７０内に拡散するものである。

チタン膜６１、白金膜６２、イリジウム膜６３および種チタン膜６４とで下電極膜６５が形成される。
下電極膜６５の各層は、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によって形成できる。

図６（ｇ）〜図７（ｊ）において、圧電体前駆体膜形成工程（Ｓ３）と圧電体層形成工程（Ｓ４）とで、図３に示した圧電体層７０を形成する。実施形態では、金属有機物を触媒に溶解、分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の材料としては、例えば、ＰＺＴ等の強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマスまたはイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。

さらに、これらの液相法による圧電体層膜の製造方法に限定されず、スパッタリングなどの蒸着法を用いた圧電体層膜の製造方法であってもよい。
なお、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いてもよい。

図６（ｇ）において、パターニングする前の下電極膜６５上に圧電体前駆体膜であるＰＺＴ前駆体膜７１を成膜する。すなわち、下電極膜６５が形成された流路形成基板１０上に金属有機化合物を含むゾルを塗布（塗布工程）する。次いで、このＰＺＴ前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる。例えば、実施形態では、ＰＺＴ前駆体膜７１を１７０〜１８０℃で８〜３０分保持することで乾燥（乾燥工程）できる。また、乾燥工程での昇温レートは０．５〜１．５℃／ｓｅｃが好適である。なお、ここで言う「昇温レート」とは、加熱開始時の温度（室温）と到達温度との温度差の２０％上昇した温度から、温度差の８０％の温度に達するまでの温度の時間変化率と規定する。例えば、室温２５℃から１００℃まで５０秒で昇温させた場合の昇温レートは、（１００−２５）×（０．８−０．２）／５０＝０．９［℃／ｓｅｃ］となる。

次に、乾燥したＰＺＴ前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって脱脂（脱脂工程）する。例えば、実施形態では、ＰＺＴ前駆体膜７１を３００〜４００℃程度の温度に加熱して約１０〜３０分保持することで脱脂した。なお、ここで言う脱脂とは、ＰＺＴ前駆体膜７１に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ₂、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ等として離脱させることである。また、脱脂では、昇温レートを０．５〜１．５℃／ｓｅｃとするのが好ましい。

図６（ｈ）において、ＰＺＴ前駆体膜７１を所定温度に加熱して焼成（焼成工程）し、一定時間保持することによって結晶化させ、圧電体膜７２を形成する。焼成では、ＰＺＴ前駆体膜７１を６８０〜９００℃に加熱するのが好ましい。実施形態では、６８０℃で５〜３０分間加熱を行ってＰＺＴ前駆体膜７１を焼成して圧電体膜７２を形成した。ここで、焼成におけるＰＺＴ前駆体膜７１の加熱方法は特に限定されないが、例えば、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法等を用いて、昇温レートを比較的速くすることが好ましい。例えば、実施形態では、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＡ装置を用いて、ＰＺＴ前駆体膜７１を比較的速い昇温レートで加熱した。なお、ＰＺＴ前駆体膜７１を焼成する際の昇温レートは、５０℃／ｓｅｃ以上である。

図７（ｉ）において、下電極膜６５上に圧電体膜７２の１層目を形成した段階で、下電極膜６５および１層目の圧電体膜７２を同時にパターニングする。

ここで、例えば、種チタン膜６４を形成した後にパターニングしてから１層目の圧電体膜７２を形成すると、フォト工程、イオンミリング、アッシングしてパターニングするために、種チタン膜６４が変質してしまう。したがって、変質した種チタン膜６４上に１層目の圧電体膜７２を形成しても当該圧電体膜７２の結晶性が良好なものではなくなり、１層目の圧電体膜７２の上に形成される他の圧電体膜７２も、１層目の圧電体膜７２の結晶状態に影響して結晶成長するため、良好な結晶性を有する圧電体膜７２が形成されない。

それに比べ、１層目の圧電体膜７２を形成した後に下電極膜６５と同時にパターニングすれば、１層目の圧電体膜７２は種チタン膜６４に比べて２層目以降の圧電体膜７２を良好に結晶成長させる種としても性質が強く、たとえパターニングで表層に極薄い変質層が形成されていても２層目以降の圧電体膜７２の結晶成長に大きな影響を与えない。

図７（ｊ）において、パターニング後に上述した塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことで、複数層の圧電体膜７２からなる所定厚さの圧電体層７０を形成する。例えば、ゾルの１回あたりの膜厚が０．１μｍ程度の場合には、例えば、１０層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０全体の膜厚は約１．１μｍ程度となる。

なお、上述のように下電極膜６５上に圧電体膜７２の１層目を形成した段階でこれらを同時にパターニングすることで、２層目の圧電体膜７２を形成する際に、下電極膜６５および１層目の圧電体膜７２が形成された部分とそれ以外の部分との境界近傍において、下地の違いによる２層目の圧電体膜７２の結晶性への悪影響を小さく、すなわち、緩和できる。これにより、下電極膜６５とそれ以外の部分との境界近傍において、２層目の圧電体膜７２の結晶成長が良好に進み、結晶性に優れた圧電体層７０を形成できる。

このように圧電体膜７２を形成した際に、下電極膜６５を構成するチタン膜６１と白金膜６２とイリジウム膜６３と種チタン膜６４も同時に加熱され、下電極膜６５の中でチタンの拡散や、白金の結晶粒の形成や、酸化等が起こり、チタン、白金、酸素およびイリジウムとを含む合金が形成される。したがって、図６（ｈ）〜図７（ｊ）では、各段階によって下電極膜６５の様子が異なると考えられるので各膜を詳細には示していない。

図７（ｋ）において、圧電体層７０を形成した後は、例えば、イリジウムからなる上電極膜を流路形成基板用ウェハー１１０の全面に形成し、圧電体層７０および上電極膜を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして、下電極６０、圧電体層７０および上電極８０を備えた圧電素子３００および圧電アクチュエーター３１０を形成する。上電極膜は、スパッタリング法、例えば、ＤＣまたはＲＦスパッタリング法によって形成できる。

図８（ｌ）において、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００および圧電アクチュエーター３１０を覆うように、保護膜１００を形成すると共に所定形状にパターニングして接続孔１２０を形成する。保護膜１００としては、耐湿性を有する材料、例えば、酸化シリコン、酸化タンタル、酸化アルミニウム等の無機絶縁材料を用いるのが好ましく、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム、例えば、アルミナを用いるのが好ましい。

このように圧電素子３００を保護膜１００で覆うことにより、大気中の水分等に起因する圧電素子３００の破壊を防止できる。保護膜１００の材料として酸化アルミニウムを用いた場合、保護膜１００の膜厚を１００ｎｍ程度と比較的薄くしても、高湿度環境下での水分透過を十分に防ぐことができる。

なお、実施形態では、保護膜１００を図２に示すように、複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、保護膜１００を圧電素子３００毎に設けるようにしてもよい。

図８（ｍ）において、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極膜を形成後、例えば、レジスト等からなる図示しないマスクパターンを介して圧電素子３００毎にパターニングする。
なお、圧電素子３００が形成された段階までで、圧電素子３００および圧電アクチュエーター３１０としたが、保護膜１００やリード電極９０を含めて、圧電素子３００および圧電アクチュエーター３１０としてもよい。

図２、図３および図８（ｍ）においてリード電極９０は、保護膜１００および上電極８０に形成された接続孔１２０を介して一端部が上電極８０に接続されている。一方、他端部は延設され、延設された先端部は、少なくともその先端部が、保護基板３０に形成された貫通孔３３の底部に露出している。リード電極９０の他端部は、圧電素子３００を駆動する駆動回路２００と接続配線２１０を介して接続されている。

圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、保護基板３０が接着剤３５によって接着されている。
保護基板３０は、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態の圧電素子保持部３１を有する。
なお、実施形態では、各圧電素子保持部３１は、各圧力発生室１２の列に対応する領域に一体的に設けられているが、圧電素子３００毎に独立して設けられていてもよい。
保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成する。

また、保護基板３０には、流路形成基板１０の連通部１３に対応する領域にリザーバー部３２が設けられている。このリザーバー部３２は、実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の列に沿って設けられており、流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１３０を構成している。

駆動信号は、例えば、駆動電源信号等の駆動ＩＣを駆動させるための駆動系信号のほか、シリアル信号（ＳＩ）等の各種制御系信号を含み、配線は、それぞれの信号が供給される複数の配線で構成される。

保護基板３０上には、封止膜４１および固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成されている。この固定板４２のマニホールド１３０に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、マニホールド１３０の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。

インクジェット式記録ヘッド１の製造は、以下のように行なうことができる。
流路形成基板用ウェハー１１０および保護基板用ウェハーの外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板用ウェハーとは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウェハーにコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハー１１０等を図２および図３に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって、実施形態のインクジェット式記録ヘッド１とする。

インクジェット式記録ヘッド１では、カートリッジ２Ａおよび２Ｂからインクを取り込み、マニホールド１３０からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極６０と上電極８０との間に電圧が印加される。電圧の印加によって、弾性膜５０および圧電体層７０がたわみ変形し、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。

図９に、チタン膜６１の膜厚と変位低下率を表す図を示した。
図９において、横軸がチタン膜６１の膜厚（ｎｍ）を示し、縦軸が変位低下率（％）を示している。
変位低下率は、一定の電圧を印加した場合の圧電アクチュエーター３１０の変位量を初期で測定し、１９０億回駆動後の圧電アクチュエーター３１０の変位量を測定して、初期の変位量に対する変位量低下の割合で評価を行なった。
２０ｎｍで３．９％、５０ｎｍで５．５％であった。５％以上の変位低下率は、圧電アクチュエーター３１０の駆動性能としては好ましくない低下である。

図１０に、白金の膜厚と密着力との関係を表す図を示した。
図１０において、横軸が白金膜６２の膜厚（ｎｍ）を示し、縦軸が密着力（Ｋｇ／ｃｍ²）を示している。ここで、チタン膜６１の膜厚は、２０ｎｍとし、イリジウム膜６３の膜厚は、２０ｎｍとした。
密着力の評価は引っ張り試験により行なった。密着力の評価は複数回行い、図には、最小値、最大値および平均値を示した。
白金膜６２の膜厚が、３０ｎｍでは密着性が向上し、バラツキが少なくなるのがわかる。

このような実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）４０ｎｍ以下の膜厚のチタン膜６１と、チタン膜６１上に形成され、膜厚の比である（白金膜６２の膜厚）／（チタン膜６１の膜厚）が１．５以下の白金膜６２とが、チタン、白金および酸素を含むＰＺＴ前駆体膜７１とともに焼成される。チタン膜６１の膜厚を４０ｎｍ以下とすることで、ＰＺＴ前駆体膜７１との界面への焼成によるチタンの拡散を抑えることができ、酸化チタンの形成を抑えることができる。また、白金膜６２の膜厚に応じてチタン膜６１の膜厚の下限が決まる。したがって、変位低下を抑えつつ、弾性膜５０および絶縁体膜５５と下電極６０との密着性を向上でき、安定した駆動が行なえる圧電アクチュエーター３１０および圧電アクチュエーター３１０の製造方法を得ることができる。

（２）白金膜６２の膜厚が、３０ｎｍ以下なので、ＰＺＴ前駆体膜７１との界面への焼成によるチタンの拡散がより抑えられ、変位低下をより抑え、より安定した駆動が行なえる圧電アクチュエーター３１０および圧電アクチュエーター３１０の製造方法を得ることができる。

（３）前述の効果を有する圧電アクチュエーター３１０を備えているので、インクを安定して吐出できるインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。

（４）前述の効果を有するインクジェット式記録ヘッド１を備えているので、インクを安定して吐出できるインクジェット式記録装置１０００を得ることができる。

上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用できる。
その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

１…インクジェット式記録ヘッド、１Ａ，１Ｂ…記録ヘッドユニット、２Ａ，２Ｂ…カートリッジ、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、６…駆動モーター、７…タイミングベルト、８…プラテン、１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、１３…連通部、１４…インク供給路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル開口、３０…保護基板、３１…圧電素子保持部、３２…リザーバー部、３３…貫通孔、３５…接着剤、４０…コンプライアンス基板、４１…封止膜、４２…固定板、４３…開口部、５０…弾性膜、５１…マスク膜、５５…絶縁体膜、６０…下電極、６１…チタン膜、６２…白金膜、６３…イリジウム膜、６４…種チタン膜、６５…下電極膜、７０…圧電体層、７１…ＰＺＴ前駆体膜、７２…圧電体膜、８０…上電極、９０…リード電極、１００…保護膜、１３０…マニホールド、２００…駆動回路、３００…圧電素子、３１０…圧電アクチュエーター、１０００…インクジェット式記録装置。

Claims (2)

1. 酸化膜を有する基板の前記酸化膜上に４０ｎｍ以下の膜厚のチタン膜を形成するチタン膜形成工程と、
   前記チタン膜上に、膜厚の比（白金膜の膜厚）／（前記チタン膜の膜厚）が１．５以下の前記白金膜を形成する白金膜形成工程と、
   前記白金膜上に鉛、ジルコンおよびチタンを含む圧電体前駆体膜を形成する圧電体前駆体膜形成工程と、
   前記圧電体前駆体膜を焼成して圧電体層を形成する圧電体層形成工程とを含む
   ことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
2. 請求項１に記載の圧電アクチュエーターの製造方法において、
   前記白金膜の膜厚が、３０ｎｍ以下である
   ことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。

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