液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有することが確認された液体噴射ヘッド及び液体噴射装置、及び製造工程において所望のばらつきの少ない液体吐出特性を有するか否かを簡易にかつ高精度に検査することができる製造方法を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッドは、液体を噴射する複数のノズル開口２１にそれぞれ連通する圧力発生室１２と、各圧力発生室に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子３００と、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備し、検査用圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内である。液体噴射装置は、これを備える。液体噴射ヘッドの製造方法は、検査用圧電素子３００Ａを用いて圧電特性を測定する測定工程を備える。
【解決手段】液体噴射ヘッドは、液体を噴射する複数のノズル開口２１にそれぞれ連通する圧力発生室１２と、各圧力発生室に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子３００と、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備し、検査用圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内である。液体噴射装置は、これを備える。液体噴射ヘッドの製造方法は、検査用圧電素子３００Ａを用いて圧電特性を測定する測定工程を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させる圧電素子の撓み振動モードのアクチュエーター装置を使用したものがある。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドの印刷物の画質ムラを示す指標として、ライン幅傾きがある。ここで、ライン幅傾きは、一本の直線を描画した場合にその線幅のばらつきを示すものである。ライン幅傾きが大きいほど線幅のばらつきが大きく印字品質が落ち、特に、ライン幅傾きが６％を超えると、肉眼で見ても視認性が低下する。このようなライン幅傾きを低下させる原因としては、インク滴スピード及びインク滴重量のばらつきが挙げられる。
【０００４】
従来は、インクの固有振動周期測定により、各インクジェット式記録ヘッドが設計値通りの固有振動周期を有するのかを把握し、インク滴スピード及びインク滴重量を予測することにより、ばらつきがあればその後の工程にフィードバックをかける等してインクジェット式記録ヘッド毎の画質ばらつきを抑制している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５４２１２号公報（請求項１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記固有振動周期測定はインクジェット式記録ヘッド完成品に対して行うものであるため、不良品が発生した場合にコストが高くなってしまい、また製造工程へのフィードバックが遅れてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有することが確認された液体噴射ヘッド及び液体噴射装置、及び製造工程において所望のばらつきの少ない液体吐出特性を有するか否かを簡易にかつ高精度に検査することができる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液体噴射ヘッドは、液体を噴射する複数のノズル開口にそれぞれ連通し、並設された圧力発生室と、該各圧力発生室に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子からなる圧電素子群の前記圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備し、前記一対の検査用圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることを特徴とする。本発明の液体噴射ヘッドでは、一の前記圧電素子の圧電体層を基準として、他の前記圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることにより、両外側の検査用圧電素子間に配置される圧力発生室から液体を吐出させる複数の圧電素子のライン幅傾きが６％以内となるので、所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有することができる。なお、これらの飽和分極、残留分極及び抗電界については、圧電素子のヒステリシス特性を示す図８に詳細に規定している。
【０００９】
具体的には、前記一対の検査用圧電素子の圧電体層が、飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以内であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以内であり、かつ、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以内であることが好ましい。変動幅、即ち検査用圧電素子の各特性の差を導出し、この差が上記範囲に収まっていれば、上記変動幅の範囲に収まることになりライン幅傾きが６％以内となり、液体噴射ヘッドは、所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有することができる。
【００１０】
本発明の液体噴射装置は、上記いずれかの液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。ばらつきの少ない液体噴射特性を備えた液体噴射ヘッドを有することで、本発明の液体噴射装置はばらつきの少ない液体噴射特性を備える。
【００１１】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液滴を噴射するノズルに連通する複数の圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記各圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極を積層形成しパターニングすることで、複数の圧電素子を形成すると共に、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に、それぞれ前記第１電極、圧電体層及び第２電極で構成される一対の前記検査用圧電素子を形成する工程をさらに備え、前記一対の検査用圧電素子の圧電特性を測定する測定工程と、前記圧電特性から、前記検査用圧電素子の飽和分極、残留分極及び抗電界強度の変動幅を算出し、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であるかどうかを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。検査用圧電素子を備えて、この圧電素子から変動幅を導出し判定を行うことで、より簡易に、かつ高精度に圧電特性のばらつきを検査することができ、所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有する液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００１２】
前記判定工程では、前記飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以内であり、前記残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以内であり、かつ、前記抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以内であるかどうかを判定することが好ましい。変動幅としての差を導出し、この差に基づいて判定を行うことで、より簡易に所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有するかどうかを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る測定結果であるヒステリシス曲線を示すグラフである。
【図９】実施形態１に係る駆動波形の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施形態に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。
【００１５】
図示するように、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２が隔壁１１により区画されてその幅方向に並設されている。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、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する。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。
【００１７】
また、流路形成基板１０の開口面側には、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連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００１８】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。絶縁体膜５５としては、本実施形態においては、酸化ジルコニウムを用いている。さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２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。また、ここでは、駆動により変位が生じる圧電素子３００をアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００１９】
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成され、電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜である圧電体膜を積層してなるものであり、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒを少なくとも含むものである。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電性材料（強誘電性材料）や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適であり、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等も用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０は、チタン酸ジルコン酸鉛を用いており、（１００）面に優先配向している。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度（０．５〜５μｍ）に厚く形成する。
【００２０】
また、図２（ａ）及び図３に示すように、圧電素子３００が並設された各列の両外側（並設された圧電素子３００の並設方向における外側）には、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０からなる検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂが設けられている。
【００２１】
この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、詳しくは後述するが、検査工程において圧電素子３００の圧電特性（ヒステリシス特性）を測定する際に用いられるものであり、圧電素子３００を形成する際に同時に形成される。検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、圧電素子３００と同じ膜構成、製造条件で形成されるため、当該検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定すると、圧電素子３００とほぼ同等の圧電特性を備えているといえる。ここで、検査用圧電素子３００Ａに最も近い圧電素子３００と、検査用圧電素子３００Ｂに最も近い圧電素子３００とでは、製造の際などによって生じる膜厚みなどの微細な構成ばらつきによって圧電特性に違いが生じる。しかしながら、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の傾きよりも検査用圧電素子３００Ａに最も近い圧電素子３００と検査用圧電素子３００Ｂに最も近い圧電素子３００間の圧電特性の傾きの方が小さいので、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ間の圧電特性の傾きが所定の範囲内にあることを確認できれば、圧電素子３００も圧電特性の傾きが所定の範囲内にあるといえ、ヘッドが製品として使用可能であると判断できる。本実施形態では、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定し、これらの変動幅を導出することによって液体噴射ヘッド内の圧電素子３００の圧電特性の傾きを得て、変動幅が所定値を超えればばらつきがあると判定し、変動幅が所定値を超えなければばらつきがないと判定する。即ち、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを両端に設けたのは、圧電素子３００は並設方向において圧電特性に傾き（ばらつき）が生じることがあるので、ばらつきが生じた場合には最もそのばらつきが大きくなる両端に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを設け、この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を調べることで、複数の圧電素子３００のばらつきを得ることができるようにしている。
【００２２】
この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの測定結果から得られる本実施形態の圧電素子３００の圧電特性は、圧電素子３００の並設方向における一端側と他端側の検査用圧電素子の圧電特性の変動幅、即ち飽和分極の変動幅が５％以下であり、残留分極の変動幅が１５％以下であり、抗電界強度の変動幅が１５％以下である。このような範囲に入るためには、例えば、検査用圧電素子３００Ａと検査用圧電素子３００Ｂとの飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下である。
【００２３】
また、圧電素子３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００２４】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板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リザーバー１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバー１００と各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００２５】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００２６】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、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した。
【００２７】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００２８】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が固定されている。この駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路２００とリード電極９０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００２９】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板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、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３１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、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバー１００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、リザーバー１００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。
【００３０】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー１００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第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、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。
【００３１】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法及び検査方法について、図４〜図７を参照して説明する。なお、図４〜図７は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの製造方法及び検査方法を示す圧力発生室の幅方向の断面図である。
【００３２】
まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図４（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上の全面に第１電極６０を形成すると共に、所定形状にパターニングする。この第１電極６０の材料は、特に限定されないが、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、第１電極６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。
【００３３】
次に、図５（ａ）に示すように、第１電極６０上に圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層形成する。ここで、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・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の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。また、第２電極８０は、導電性の高い金属、例えば、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。
【００３４】
次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングすることで、圧電素子３００及び検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成する。具体的には、圧電体層７０及び第２電極８０をパターニングすることで、流路形成基板用ウエハー１１０の各圧力発生室１２が形成される領域に相対向する領域に圧電素子３００を形成し、圧電素子３００の圧電素子３００が並設された方向における両外側に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成する。すなわち、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、圧電素子３００と同時に形成される。
【００３５】
また、本実施形態では、図５（ｂ）及び図３に示すように、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを、並設された両端部の圧電素子３００からの距離が、互いに隣接する圧電素子３００の間隔と同一になるように設けている。これは、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを互いに隣接する圧電素子３００と同じ間隔で設けることで、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂが隣接した圧電素子から受ける引っ張り、圧縮等の応力を、圧電素子３００間で生じる応力と同一とすることができるからである。
【００３６】
また、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、本実施形態では、保護基板３０が接合される領域に設けられている。これにより流路形成基板１０の面積が広くなるのを防止して、インクジェット式記録ヘッドＩが大型化するのを防止することができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを流路形成基板１０と保護基板３０とが接合されない領域、例えば、圧電素子保持部３２内又は保護基板３０の外側に設けるようにしてもよい。これにより、流路形成基板１０に保護基板３０を接合した後であっても、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定することができる。
【００３７】
このように圧電素子３００と共に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成した後、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定する（測定工程）。本実施形態では、圧電素子を数億パルス駆動させる中で安定して変位条件を測定することができるように、印加電圧強度：１５０〜３００ｋＶ／ｃｍ、印加周波数：１０〜１０００００Ｈｚの測定条件において、検査用圧電素子３００Ａの分極（Ｐ）−電界（Ｅ）でのヒステリシス測定を行って飽和分極、残留分極及び抗電界強度を導出した。なお、測定条件はこの範囲に限定されるものではない。検査用圧電素子３００Ａの測定結果であるヒステリシス曲線の一例を図８に示す。
【００３８】
そして、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの測定結果の差、即ち変動幅を求め、飽和分極の変動幅が５％以下であり、残留分極の変動幅が１５％以下であり、かつ抗電界強度の変動幅が１５％以下であるかどうかを導出し、変動幅が所定値以下であるかどうかを検査する（検査工程）。この場合に、変動幅を求めずにより簡易に検査するために、単に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差を求め、この差が上述した変動幅に相当する所定値に含まれるかどうか検査してもよい。即ち、図９に示す三角波である駆動波形（条件：周期６６Ｈｚ、印加電圧±３５Ｖ、駆動波形間０．１秒）を用いて検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定し、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下であるかどうかを検査する。そして、圧電特性がこの変動幅範囲であれば、インクの吐出特性にばらつきが少ないので、ライン幅傾きが６％であり、画質ムラが抑制されているインクジェット式記録ヘッドとすることができる。
【００３９】
すなわち、本実施形態では、２つの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定して、２つの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差を導出することで、これらの値に基づいて検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの並設方向の傾きが規定の傾き以下か検査して、並設方向の圧電素子３００のばらつきのないインクジェット式記録ヘッドかどうかを判別することができる。即ち、インク吐出特性が均一化（略均一化）され、ライン幅傾きが６％以内となった結果、視認性のよいインクジェット式記録ヘッドかどうかを判別することができる。
【００４０】
本実施形態では、流路形成基板１０（流路形成基板用ウエハー１１０）に圧力発生室１２を形成する前に、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ（圧電素子３００）の圧電特性を測定するようにしたため、圧電素子３００（検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ）の成膜工程、焼成工程及びリソグラフィー法等の製造工程における不具合を直ちに検知して、圧電素子３００の製造工程にフィードバックをかけることができ、圧電素子３００の製造工程の不具合による不良製品の発生を減少させることができる。また、圧力発生室１２を形成する前に圧電素子３００の検査を行って、良否判定をすることで、その後の保護基板３０を接合する工程や、圧力発生室１２を形成する工程等が無駄になることがない。
【００４１】
また、本実施形態においては検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂに電圧を印加して圧電特性を測定することで、実際にインクの吐出に用いられる圧電素子３００に電圧を印加して検査することがなく、圧電素子３００の分極方向が一部固定される、いわゆる疲労現象が発生することがない。すなわち、実際にインクの吐出に用いる圧電素子３００で圧電特性の測定を行うと、測定のために電圧を印加した圧電素子３００が、電圧を印加していない圧電素子３００に比べて圧電特性が劣化し、より圧電特性にばらつきが生じる可能性があるので、これを抑制しているのである。
【００４２】
このように検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性（即ち、圧電素子３００の圧電特性）を検査した後は、リード電極９０を形成する。具体的には、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に亘ってリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００４３】
なお、本実施形態では、リード電極９０を形成する前に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の測定を行うようにしたため、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにはリード電極９０を形成していないが、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにリード電極９０を形成してもよい。これにより、例えば、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを接合領域以外、すなわち圧電素子保持部３２内に設けた場合には、流路形成基板用ウエハー１１０（流路形成基板１０）に保護基板用ウエハー１３０（保護基板３０）を接合した後で検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の測定を行うことができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにリード電極９０を設けた場合であっても、設けていない場合であっても、圧電素子３００にリード電極９０を形成した後で、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の測定を行うようにしてもよい。
【００４４】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウエハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウエハー１３０を接着剤３５を介して接合する。
【００４５】
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００４６】
そして、図７に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２等を形成する。
【００４７】
なお、本実施形態では、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、圧力発生室１２が形成されない領域に設けるようにした。これにより、流路形成基板１０の剛性が低下して流路形成基板１０に亀裂等の破壊が発生することや、流路形成基板１０と保護基板３０とが熱により膨張・収縮した際の反りにより、基板に亀裂等の破壊が発生するのを確実に防止することができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂに相対向する領域に圧力発生室１２を形成するようにしてもよい。ちなみに、圧力発生室１２を形成した後に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを測定する場合には、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを流路形成基板１０と保護基板３０とが接着されない領域、例えば、圧電素子保持部３２内や保護基板３０の外側などに設ける必要がある。
【００４８】
その後は、流路形成基板用ウエハー１１０及び保護基板用ウエハー１３０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、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー１３０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、保護基板用ウエハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウエハー１１０等を図１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、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００４９】
以下、実施例を用いて測定工程及び検査工程を説明する。複数の図５（ｂ）に示す状態の各流路形成基板用ウエハー１１０（分割されると流路形成基板１０が３８枚形成される）の各検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂに対して、図９に示す三角波を駆動波形として入力して、それぞれ検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定した。測定結果を図１０〜図１２に示す。図１０〜図１２は、実施例の結果を示すグラフであり、それぞれ縦軸が飽和分極、残留分極差、抗電界強度差を示し、横軸が各流路形成基板用ウエハーを示す。例えば、図１０は、各流路形成基板用ウエハー１１０における各流路形成基板１０（１〜３８）のそれぞれの飽和分極の差を示している。図１０〜図１２に示すように、各流路形成基板用ウエハー１１０の全てのチップにおいて、全ての飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下であった。また、これらのうち二つの流路形成基板用ウエハーのチップに対して後述する方法により液体噴射ヘッドとして作製した後にライン幅の傾きを調べた。結果を図１３に示す。図１３に示すように、ライン幅は全て５％以内に収まった。従って、上述したように変動幅が所定の値以下であれば、ライン幅の傾きが６％以内に収まることが分かった。
【００５０】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本実施形態では検査工程は、流路形成基板用ウエハー１１０の圧電素子３００側に、保護基板用ウエハー１３０を接合する前に行ったが、圧電素子３００の形成後であればどの段階で行ってもよい。例えば、各検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにそれぞれリード電極９０を設ける構成とし、チップサイズの流路形成基板１０等に分割することにより本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとした後に検査工程を行ってもよい。
【００５１】
また、本実施形態においては検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成し検査工程を行ったが、並設された圧電素子３００のうち、並設方向両端の圧電素子３００を用いて検査工程を行ってもよい。
【００５２】
上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、結晶面方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００５３】
なお、上述した実施形態１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することができる。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、液晶ディスプレー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ディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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。
【００５４】
図１４に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び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。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５５】
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及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。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に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５６】
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 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 リザーバー部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ リザーバー、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３００ 圧電素子、 ３００Ａ、３００Ｂ 検査用圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させる圧電素子の撓み振動モードのアクチュエーター装置を使用したものがある。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドの印刷物の画質ムラを示す指標として、ライン幅傾きがある。ここで、ライン幅傾きは、一本の直線を描画した場合にその線幅のばらつきを示すものである。ライン幅傾きが大きいほど線幅のばらつきが大きく印字品質が落ち、特に、ライン幅傾きが６％を超えると、肉眼で見ても視認性が低下する。このようなライン幅傾きを低下させる原因としては、インク滴スピード及びインク滴重量のばらつきが挙げられる。
【０００４】
従来は、インクの固有振動周期測定により、各インクジェット式記録ヘッドが設計値通りの固有振動周期を有するのかを把握し、インク滴スピード及びインク滴重量を予測することにより、ばらつきがあればその後の工程にフィードバックをかける等してインクジェット式記録ヘッド毎の画質ばらつきを抑制している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５４２１２号公報（請求項１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記固有振動周期測定はインクジェット式記録ヘッド完成品に対して行うものであるため、不良品が発生した場合にコストが高くなってしまい、また製造工程へのフィードバックが遅れてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有することが確認された液体噴射ヘッド及び液体噴射装置、及び製造工程において所望のばらつきの少ない液体吐出特性を有するか否かを簡易にかつ高精度に検査することができる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液体噴射ヘッドは、液体を噴射する複数のノズル開口にそれぞれ連通し、並設された圧力発生室と、該各圧力発生室に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子からなる圧電素子群の前記圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備し、前記一対の検査用圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることを特徴とする。本発明の液体噴射ヘッドでは、一の前記圧電素子の圧電体層を基準として、他の前記圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることにより、両外側の検査用圧電素子間に配置される圧力発生室から液体を吐出させる複数の圧電素子のライン幅傾きが６％以内となるので、所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有することができる。なお、これらの飽和分極、残留分極及び抗電界については、圧電素子のヒステリシス特性を示す図８に詳細に規定している。
【０００９】
具体的には、前記一対の検査用圧電素子の圧電体層が、飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以内であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以内であり、かつ、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以内であることが好ましい。変動幅、即ち検査用圧電素子の各特性の差を導出し、この差が上記範囲に収まっていれば、上記変動幅の範囲に収まることになりライン幅傾きが６％以内となり、液体噴射ヘッドは、所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有することができる。
【００１０】
本発明の液体噴射装置は、上記いずれかの液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。ばらつきの少ない液体噴射特性を備えた液体噴射ヘッドを有することで、本発明の液体噴射装置はばらつきの少ない液体噴射特性を備える。
【００１１】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液滴を噴射するノズルに連通する複数の圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記各圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極を積層形成しパターニングすることで、複数の圧電素子を形成すると共に、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に、それぞれ前記第１電極、圧電体層及び第２電極で構成される一対の前記検査用圧電素子を形成する工程をさらに備え、前記一対の検査用圧電素子の圧電特性を測定する測定工程と、前記圧電特性から、前記検査用圧電素子の飽和分極、残留分極及び抗電界強度の変動幅を算出し、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であるかどうかを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。検査用圧電素子を備えて、この圧電素子から変動幅を導出し判定を行うことで、より簡易に、かつ高精度に圧電特性のばらつきを検査することができ、所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有する液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００１２】
前記判定工程では、前記飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以内であり、前記残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以内であり、かつ、前記抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以内であるかどうかを判定することが好ましい。変動幅としての差を導出し、この差に基づいて判定を行うことで、より簡易に所望のばらつきの少ない液体噴射特性を有するかどうかを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る測定結果であるヒステリシス曲線を示すグラフである。
【図９】実施形態１に係る駆動波形の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施形態に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。
【００１５】
図示するように、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２が隔壁１１により区画されてその幅方向に並設されている。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、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する。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。
【００１７】
また、流路形成基板１０の開口面側には、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連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００１８】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。絶縁体膜５５としては、本実施形態においては、酸化ジルコニウムを用いている。さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２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。また、ここでは、駆動により変位が生じる圧電素子３００をアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００１９】
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成され、電気機械変換作用を示す圧電材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜である圧電体膜を積層してなるものであり、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒを少なくとも含むものである。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電性材料（強誘電性材料）や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適であり、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等も用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０は、チタン酸ジルコン酸鉛を用いており、（１００）面に優先配向している。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度（０．５〜５μｍ）に厚く形成する。
【００２０】
また、図２（ａ）及び図３に示すように、圧電素子３００が並設された各列の両外側（並設された圧電素子３００の並設方向における外側）には、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０からなる検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂが設けられている。
【００２１】
この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、詳しくは後述するが、検査工程において圧電素子３００の圧電特性（ヒステリシス特性）を測定する際に用いられるものであり、圧電素子３００を形成する際に同時に形成される。検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、圧電素子３００と同じ膜構成、製造条件で形成されるため、当該検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定すると、圧電素子３００とほぼ同等の圧電特性を備えているといえる。ここで、検査用圧電素子３００Ａに最も近い圧電素子３００と、検査用圧電素子３００Ｂに最も近い圧電素子３００とでは、製造の際などによって生じる膜厚みなどの微細な構成ばらつきによって圧電特性に違いが生じる。しかしながら、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の傾きよりも検査用圧電素子３００Ａに最も近い圧電素子３００と検査用圧電素子３００Ｂに最も近い圧電素子３００間の圧電特性の傾きの方が小さいので、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ間の圧電特性の傾きが所定の範囲内にあることを確認できれば、圧電素子３００も圧電特性の傾きが所定の範囲内にあるといえ、ヘッドが製品として使用可能であると判断できる。本実施形態では、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定し、これらの変動幅を導出することによって液体噴射ヘッド内の圧電素子３００の圧電特性の傾きを得て、変動幅が所定値を超えればばらつきがあると判定し、変動幅が所定値を超えなければばらつきがないと判定する。即ち、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを両端に設けたのは、圧電素子３００は並設方向において圧電特性に傾き（ばらつき）が生じることがあるので、ばらつきが生じた場合には最もそのばらつきが大きくなる両端に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを設け、この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を調べることで、複数の圧電素子３００のばらつきを得ることができるようにしている。
【００２２】
この検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの測定結果から得られる本実施形態の圧電素子３００の圧電特性は、圧電素子３００の並設方向における一端側と他端側の検査用圧電素子の圧電特性の変動幅、即ち飽和分極の変動幅が５％以下であり、残留分極の変動幅が１５％以下であり、抗電界強度の変動幅が１５％以下である。このような範囲に入るためには、例えば、検査用圧電素子３００Ａと検査用圧電素子３００Ｂとの飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下である。
【００２３】
また、圧電素子３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００２４】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板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リザーバー１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバー１００と各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００２５】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００２６】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、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した。
【００２７】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００２８】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が固定されている。この駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路２００とリード電極９０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００２９】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板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、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３１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、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバー１００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、リザーバー１００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。
【００３０】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー１００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第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、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。
【００３１】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法及び検査方法について、図４〜図７を参照して説明する。なお、図４〜図７は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの製造方法及び検査方法を示す圧力発生室の幅方向の断面図である。
【００３２】
まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図４（ｃ）に示すように、絶縁体膜５５上の全面に第１電極６０を形成すると共に、所定形状にパターニングする。この第１電極６０の材料は、特に限定されないが、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、第１電極６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。
【００３３】
次に、図５（ａ）に示すように、第１電極６０上に圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層形成する。ここで、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・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の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。また、第２電極８０は、導電性の高い金属、例えば、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。
【００３４】
次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングすることで、圧電素子３００及び検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成する。具体的には、圧電体層７０及び第２電極８０をパターニングすることで、流路形成基板用ウエハー１１０の各圧力発生室１２が形成される領域に相対向する領域に圧電素子３００を形成し、圧電素子３００の圧電素子３００が並設された方向における両外側に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成する。すなわち、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、圧電素子３００と同時に形成される。
【００３５】
また、本実施形態では、図５（ｂ）及び図３に示すように、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを、並設された両端部の圧電素子３００からの距離が、互いに隣接する圧電素子３００の間隔と同一になるように設けている。これは、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを互いに隣接する圧電素子３００と同じ間隔で設けることで、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂが隣接した圧電素子から受ける引っ張り、圧縮等の応力を、圧電素子３００間で生じる応力と同一とすることができるからである。
【００３６】
また、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、本実施形態では、保護基板３０が接合される領域に設けられている。これにより流路形成基板１０の面積が広くなるのを防止して、インクジェット式記録ヘッドＩが大型化するのを防止することができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを流路形成基板１０と保護基板３０とが接合されない領域、例えば、圧電素子保持部３２内又は保護基板３０の外側に設けるようにしてもよい。これにより、流路形成基板１０に保護基板３０を接合した後であっても、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定することができる。
【００３７】
このように圧電素子３００と共に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成した後、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定する（測定工程）。本実施形態では、圧電素子を数億パルス駆動させる中で安定して変位条件を測定することができるように、印加電圧強度：１５０〜３００ｋＶ／ｃｍ、印加周波数：１０〜１０００００Ｈｚの測定条件において、検査用圧電素子３００Ａの分極（Ｐ）−電界（Ｅ）でのヒステリシス測定を行って飽和分極、残留分極及び抗電界強度を導出した。なお、測定条件はこの範囲に限定されるものではない。検査用圧電素子３００Ａの測定結果であるヒステリシス曲線の一例を図８に示す。
【００３８】
そして、これらの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの測定結果の差、即ち変動幅を求め、飽和分極の変動幅が５％以下であり、残留分極の変動幅が１５％以下であり、かつ抗電界強度の変動幅が１５％以下であるかどうかを導出し、変動幅が所定値以下であるかどうかを検査する（検査工程）。この場合に、変動幅を求めずにより簡易に検査するために、単に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差を求め、この差が上述した変動幅に相当する所定値に含まれるかどうか検査してもよい。即ち、図９に示す三角波である駆動波形（条件：周期６６Ｈｚ、印加電圧±３５Ｖ、駆動波形間０．１秒）を用いて検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定し、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下であるかどうかを検査する。そして、圧電特性がこの変動幅範囲であれば、インクの吐出特性にばらつきが少ないので、ライン幅傾きが６％であり、画質ムラが抑制されているインクジェット式記録ヘッドとすることができる。
【００３９】
すなわち、本実施形態では、２つの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定して、２つの検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の差を導出することで、これらの値に基づいて検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの並設方向の傾きが規定の傾き以下か検査して、並設方向の圧電素子３００のばらつきのないインクジェット式記録ヘッドかどうかを判別することができる。即ち、インク吐出特性が均一化（略均一化）され、ライン幅傾きが６％以内となった結果、視認性のよいインクジェット式記録ヘッドかどうかを判別することができる。
【００４０】
本実施形態では、流路形成基板１０（流路形成基板用ウエハー１１０）に圧力発生室１２を形成する前に、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ（圧電素子３００）の圧電特性を測定するようにしたため、圧電素子３００（検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂ）の成膜工程、焼成工程及びリソグラフィー法等の製造工程における不具合を直ちに検知して、圧電素子３００の製造工程にフィードバックをかけることができ、圧電素子３００の製造工程の不具合による不良製品の発生を減少させることができる。また、圧力発生室１２を形成する前に圧電素子３００の検査を行って、良否判定をすることで、その後の保護基板３０を接合する工程や、圧力発生室１２を形成する工程等が無駄になることがない。
【００４１】
また、本実施形態においては検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂに電圧を印加して圧電特性を測定することで、実際にインクの吐出に用いられる圧電素子３００に電圧を印加して検査することがなく、圧電素子３００の分極方向が一部固定される、いわゆる疲労現象が発生することがない。すなわち、実際にインクの吐出に用いる圧電素子３００で圧電特性の測定を行うと、測定のために電圧を印加した圧電素子３００が、電圧を印加していない圧電素子３００に比べて圧電特性が劣化し、より圧電特性にばらつきが生じる可能性があるので、これを抑制しているのである。
【００４２】
このように検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性（即ち、圧電素子３００の圧電特性）を検査した後は、リード電極９０を形成する。具体的には、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に亘ってリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
【００４３】
なお、本実施形態では、リード電極９０を形成する前に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の測定を行うようにしたため、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにはリード電極９０を形成していないが、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにリード電極９０を形成してもよい。これにより、例えば、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを接合領域以外、すなわち圧電素子保持部３２内に設けた場合には、流路形成基板用ウエハー１１０（流路形成基板１０）に保護基板用ウエハー１３０（保護基板３０）を接合した後で検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の測定を行うことができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにリード電極９０を設けた場合であっても、設けていない場合であっても、圧電素子３００にリード電極９０を形成した後で、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性の測定を行うようにしてもよい。
【００４４】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウエハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウエハー１３０を接着剤３５を介して接合する。
【００４５】
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００４６】
そして、図７に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２等を形成する。
【００４７】
なお、本実施形態では、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂは、圧力発生室１２が形成されない領域に設けるようにした。これにより、流路形成基板１０の剛性が低下して流路形成基板１０に亀裂等の破壊が発生することや、流路形成基板１０と保護基板３０とが熱により膨張・収縮した際の反りにより、基板に亀裂等の破壊が発生するのを確実に防止することができる。勿論、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂに相対向する領域に圧力発生室１２を形成するようにしてもよい。ちなみに、圧力発生室１２を形成した後に検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを測定する場合には、検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを流路形成基板１０と保護基板３０とが接着されない領域、例えば、圧電素子保持部３２内や保護基板３０の外側などに設ける必要がある。
【００４８】
その後は、流路形成基板用ウエハー１１０及び保護基板用ウエハー１３０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、流路形成基板用ウエハー１１０の保護基板用ウエハー１３０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、保護基板用ウエハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウエハー１１０等を図１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、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００４９】
以下、実施例を用いて測定工程及び検査工程を説明する。複数の図５（ｂ）に示す状態の各流路形成基板用ウエハー１１０（分割されると流路形成基板１０が３８枚形成される）の各検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂに対して、図９に示す三角波を駆動波形として入力して、それぞれ検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂの圧電特性を測定した。測定結果を図１０〜図１２に示す。図１０〜図１２は、実施例の結果を示すグラフであり、それぞれ縦軸が飽和分極、残留分極差、抗電界強度差を示し、横軸が各流路形成基板用ウエハーを示す。例えば、図１０は、各流路形成基板用ウエハー１１０における各流路形成基板１０（１〜３８）のそれぞれの飽和分極の差を示している。図１０〜図１２に示すように、各流路形成基板用ウエハー１１０の全てのチップにおいて、全ての飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以下であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以下であり、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以下であった。また、これらのうち二つの流路形成基板用ウエハーのチップに対して後述する方法により液体噴射ヘッドとして作製した後にライン幅の傾きを調べた。結果を図１３に示す。図１３に示すように、ライン幅は全て５％以内に収まった。従って、上述したように変動幅が所定の値以下であれば、ライン幅の傾きが６％以内に収まることが分かった。
【００５０】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本実施形態では検査工程は、流路形成基板用ウエハー１１０の圧電素子３００側に、保護基板用ウエハー１３０を接合する前に行ったが、圧電素子３００の形成後であればどの段階で行ってもよい。例えば、各検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂにそれぞれリード電極９０を設ける構成とし、チップサイズの流路形成基板１０等に分割することにより本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとした後に検査工程を行ってもよい。
【００５１】
また、本実施形態においては検査用圧電素子３００Ａ、３００Ｂを形成し検査工程を行ったが、並設された圧電素子３００のうち、並設方向両端の圧電素子３００を用いて検査工程を行ってもよい。
【００５２】
上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、結晶面方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【００５３】
なお、上述した実施形態１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することができる。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、液晶ディスプレー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ディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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。
【００５４】
図１４に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び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。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５５】
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及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。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に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５６】
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 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 リザーバー部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ リザーバー、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３００ 圧電素子、 ３００Ａ、３００Ｂ 検査用圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する複数のノズル開口にそれぞれ連通し、並設された圧力発生室と、該各圧力発生室に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子からなる圧電素子群の前記圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備し、
前記一対の検査用圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記一対の検査用圧電素子の圧電体層が、飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以内であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以内であり、かつ、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以内であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
液滴を噴射するノズルに連通する複数の圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記各圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極を積層形成しパターニングすることで、複数の圧電素子を形成すると共に、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に、それぞれ前記第１電極、圧電体層及び第２電極で構成される一対の前記検査用圧電素子を形成する工程をさらに備え、
前記一対の検査用圧電素子の圧電特性を測定する測定工程と、
前記圧電特性から、前記検査用圧電素子の飽和分極、残留分極及び抗電界強度の変動幅を算出し、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であるかどうかを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記判定工程では、前記飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以内であり、前記残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以内であり、かつ、前記抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以内であるかどうかを判定することを特徴とする請求項４記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
液体を噴射する複数のノズル開口にそれぞれ連通し、並設された圧力発生室と、該各圧力発生室に圧力変化を生じさせる複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子からなる圧電素子群の前記圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備し、
前記一対の検査用圧電素子の圧電体層が、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記一対の検査用圧電素子の圧電体層が、飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以内であり、残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以内であり、かつ、抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以内であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
液滴を噴射するノズルに連通する複数の圧力発生室を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記各圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に設けられた一対の検査用圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板の一方面側に、第１電極、圧電体層及び第２電極を積層形成しパターニングすることで、複数の圧電素子を形成すると共に、複数の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子の並設方向の両外側に、それぞれ前記第１電極、圧電体層及び第２電極で構成される一対の前記検査用圧電素子を形成する工程をさらに備え、
前記一対の検査用圧電素子の圧電特性を測定する測定工程と、
前記圧電特性から、前記検査用圧電素子の飽和分極、残留分極及び抗電界強度の変動幅を算出し、その飽和分極の変動幅が５％以内であり、残留分極の変動幅が１５％以内であり、かつ、抗電界強度の変動幅が１５％以内であるかどうかを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記判定工程では、前記飽和分極の差が１．２μＣ／ｃｍ２以内であり、前記残留分極の差が２．５μＣ／ｃｍ２以内であり、かつ、前記抗電界強度の差が７．６９ｋＶ／ｃｍ以内であるかどうかを判定することを特徴とする請求項４記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１４】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１４】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−７３３５６（Ｐ２０１１−７３３５６Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２８６４８（Ｐ２００９−２２８６４８）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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