液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法
【課題】保護膜と第２電極との密着性が向上した圧電素子を有する液体噴射ヘッドの製造方法及び圧電素子の製造方法を提供する。
【解決手段】圧電体層７０上方に第２電極８０を形成する工程と、塩素を含有するガスを第２電極に接触させて、第２電極の上面に凸部８３を形成する工程と、第２電極の上面の前記凸部が形成された面に保護膜１００を形成する工程とを具備する。
【解決手段】圧電体層７０上方に第２電極８０を形成する工程と、塩素を含有するガスを第２電極に接触させて、第２電極の上面に凸部８３を形成する工程と、第２電極の上面の前記凸部が形成された面に保護膜１００を形成する工程とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１電極と第２電極との間に圧電体層を設けた圧電素子は、第１電極と第２電極との間
に電圧を印加することにより撓み変形する。このような圧電素子は、例えば、液体噴射ヘ
ッドにおける圧力発生手段として用いられている。液体噴射ヘッドの代表例としては、圧
電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式
記録ヘッドがある。
【０００３】
ここで、圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易い。そこで、こ
のような圧電素子の破壊を防止すると共に圧電素子の変形を阻害しないように、圧電素子
を構成する第２電極の表面を耐湿性の保護膜（絶縁膜）で覆うと共に、第２電極の表面の
中央部が露出するようにこの保護膜に開口を設けたものが知られている（例えば、特許文
献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１６４２９号公報（図１等）
【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の構成では、圧電素子が撓み変形した際に、保護膜が第２電
極から剥がれてしまうことがあるという問題がある。このように保護膜の第２電極からの
剥がれが生じると、絶縁性を確保できず、かつ、剥がれた保護膜が異物となってしまう可
能性がある。
【０００６】
このような剥がれは、第２電極と保護膜との熱膨張係数差等から、撓み変形とは関係な
く保護膜を有する圧電素子で生じる問題である。ただし、インクを吐出するために圧電素
子の大きな撓み変形が要求されるインクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドでは
、特に問題となりやすい。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、保護膜と第２電極との密着性を向上させる圧電素子を
有する液体噴射ヘッドの製造方法及び圧電素子の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の製造方法は、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び第１電
極と、該第１電極上方に形成された圧電体層と、該圧電体層上方に形成され、ランタンを
含む金属酸化物からなる金属酸化物層を含む第２電極と、該金属酸化物層上に形成された
絶縁膜を有する圧電素子を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記圧電体層上方
に前記第２電極を形成する工程と、塩素を含有するガスを前記金属酸化物層に接触させて
、前記金属酸化物層に凸部を形成する工程と、該金属酸化物層の前記凸部が形成された面
に前記絶縁膜を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、塩素含有ガスを第２電極の前記金属酸化物層に接触させて、前記金属酸化
物層に凸部を形成することで、第２電極と絶縁膜との密着性を向上させることができる。
このときに、塩素含有ガスを金属酸化物層に接触させるだけで簡易にこの凸部を形成する
ことができる。これにより、簡易に絶縁膜の剥がれが抑制された液体噴射ヘッドを作製す
ることが可能である。なお、本発明では上方とは直上も、間に他の部材が介在した状態も
含むものである。
【００１０】
前記金属酸化物層を形成する前に、前記圧電体層上に前記ランタンを含む金属酸化物よ
りも電気伝導度の高い金属からなる導電層を形成することが好ましい。このように構成さ
れることで、電気抵抗の上昇を抑制し、第２電極に電極として好ましい機能を付与するこ
とが可能である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態としては、前記塩素含有ガスが、塩素ガスとアルゴンガスと
の混合ガスであることが挙げられる。
【００１２】
前記凸部を形成する前に、前記第２電極の上面に凹凸を形成する工程をさらに具備し、
該凹凸が形成された前記第２電極上に前記凸部を形成することが好ましい。このように
凹凸が形成された部分にさらに凸部を形成することで、より圧電体層と絶縁層との密着性
を向上させることができる。
【００１３】
本発明の圧電素子の製造方法は、第１電極と、該第１電極上方に形成された圧電体層と
、該圧電体層上方に形成され、ランタンを含む金属酸化物からなる金属酸化物層を含む第
２電極と、該金属酸化物層上に形成された絶縁膜とを有する圧電素子の製造方法であって
、前記圧電体層上方に前記第２電極を形成する工程と、塩素を含有するガスを前記金属酸
化物層に接触させて、前記金属酸化物層に凸部を形成する工程と、該第２電極の前記凸部
が形成された面に前記絶縁膜を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明では、塩素含有ガスに前記第２電極の上面を接触させて、前記第２電極の上面に
凸部を形成することで、第２電極と絶縁膜との密着性を向上させることができる。そして
、塩素含有ガスを第２電極の上面に接触させるだけで簡易にこの凸部を形成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】記録ヘッドの（ａ）要部平面図（ｂ）断面図である。
【図３】記録ヘッドのＸ−Ｘ線での断面図である。
【図４】本実施形態にかかる圧電素子のＳＥＭ画像である。
【図５】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図６】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図７】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図８】本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】
【００１６】
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（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの要部平面図であり、図２（
ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【００１７】
図示するように、インクジェット式記録ヘッドＩの流路形成基板１０は、シリコン単結
晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、
厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、隔壁１１に
よって区画された複数の圧力発生室１２が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に設けられたインク供給路１４を介して連通
されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部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。
【００１８】
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、後述する
マスク膜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。
【００１９】
一方、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、二酸化シリコンか
らなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例
えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５５が積層形成されている。ま
た、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とからなる圧
電素子３００が形成されている。
【００２０】
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。さらには、本実施形態では、圧電素子３００は、後述する保護膜（絶縁膜）１０
０も含むものである。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。そして
、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層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３２０という。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。何れの場合
においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部３２０が形成されていることになる。
【００２１】
また、本実施形態では、第１電極６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を圧力発生室
１２に相対向する領域内に設けることで、圧電素子３００の実質的な駆動部となる圧電体
能動部３２０の長手方向の端部（長さ）を規定している。また、圧電体層７０及び第２電
極８０の圧力発生室１２の幅方向の端部を圧力発生室１２に相対向する領域内に設けるこ
とで、圧電体能動部３２０の短手方向の端部（幅）を規定している。すなわち、圧電体能
動部３２０は、パターニングされた第１電極６０及び第２電極８０によって、圧力発生室
１２に相対向する領域にのみ設けられていることになる。
【００２２】
なお、本実施形態では、第１電極６０を複数の圧電素子３００の並設方向に亘って設け
、第１電極６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を、圧力発生室１２に相対向する位置
となるように設けた。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６
０が圧電素子３００と共に変形する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。
【００２３】
本実施形態では、図３に示すように、第２電極８０は、圧電体層７０側にはイリジウム
（Ｉｒ）等の導電性に優れた材料からなるイリジウム層（導電層）８１と、このイリジウ
ム層８１上に形成されたランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）からなるＬＮＯ層（金属酸化
物層）８２とからなる。詳しくは後述するように、第２電極８０と保護膜との密着性を高
めるために第２電極８０の上面側に凸部８３が設けられているが、この凸部８３を簡易に
形成するために、第２電極８０の少なくとも上面をＬＮＯからなるＬＮＯ層８２により覆
っている。そして、本実施形態では、このＬＮＯ層８２だけでは電気抵抗が高すぎる虞が
あるので、さらにイリジウム層８１を設けることで、第２電極８０全体の導電性を向上さ
せている。
【００２４】
そして、圧電素子３００を構成する第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０は、
耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜１００によって覆われている。具体的には、保護
膜１００は、圧電体層７０の側面と第２電極８０の上面の周縁を覆うように設けられてい
る。すなわち、第２電極８０の上面の主要部は、保護膜１００が設けられておらず、第２
電極８０の上面の主要部を露出するための開口部１０１が設けられている。開口部１０１
は、保護膜１００を厚さ方向に貫通して圧電素子３００の長手方向（圧力発生室１２の長
手方向）に沿って矩形状に開口するものであり、例えば、流路形成基板１０上の全面に亘
って保護膜１００を形成した後、選択的にパターニングすることで形成することができる
。
【００２５】
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の破壊を抑制することができる。ここで、このような保護膜１００の材
料としては、耐湿性を有する材料であればよいが、例えば、公知の絶縁性無機材料または
絶縁性樹脂材料などが好適に用いられる。公知の絶縁性無機材料としては、例えば、酸化
シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等を
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（ＡｌＯｘ）
、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いるのが好ましい。公知の絶縁性樹脂材料として
は、例えば、公知の感光性樹脂材料を用いてもよいし、非感光性樹脂材料を用いてもよい
。絶縁性樹脂材料が、感光性樹脂材料である場合、公知の不飽和結合含有重合性化合物、
光重合開始剤等も含んでいてもよい。具体的には、絶縁性樹脂材料は、フォトレジストで
あってもよいし、ポリイミド、サイクロテン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリビニ
ルアルコール誘導体等の樹脂組成物であってもよい。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。また、保護膜１００に開口部１０１が
設けられていることで、圧電素子３００の変位を阻害することがなく、インク吐出特性を
良好に保持することができる。
【００２６】
ここで、保護膜１００は、例えば熱膨張係数の違いや圧電素子３００駆動時の変位など
により第２電極８０から剥がれてしまうことが考えられるので、このような保護膜１００
の第２電極８０からの剥がれを抑制するために、本実施形態では、第２電極８０の保護膜
との接触領域、即ちＬＮＯ層８２には、凹凸が設けてあり、これにより第２電極８０と保
護膜１００との密着性を高めている。この点について、図３を用いて説明する。
【００２７】
図３は、図２（ａ）におけるＸ−Ｘ線での断面図である。図３に示すように、第２電極
８０の上面のＬＮＯ層８２の全面に亘って凸部８３が形成されている。このように第２電
極８０の上面に凸部８３が形成されていることで、第２電極８０の表面積が増大して第２
電極８０と第２電極８０上に形成された保護膜１００との密着性が向上する。これにより
、第２電極８０からの保護膜１００の剥がれを抑制することができる。
【００２８】
本実施形態におけるこの凸部８３は、詳しくは後述するように塩素を含有する塩素含有
ガスをＬＮＯ層８２の表面に接触させてその表面で塩素ガスとランタンとが反応し隆起し
た凸部８３が形成されたものである。このような反応により本実施形態でのＬＮＯ層８２
の表面状態は、例えば図４に示すようなものとなる。図４に示すように、ＬＮＯ層８２を
有する第２電極８０の表面には塩素ガスとランタンとが反応して凸部８３が不規則に形成
されている。このように、本実施形態ではランタンの塩素ガスによる腐食反応を利用する
ために第２電極８０の最上面にランタンを含有するＬＮＯ層８２を形成している。
【００２９】
なお、本実施形態では、保護膜１００を図２（ｂ）に示すように、複数の圧電素子３０
０（圧電体能動部３２０）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を各圧電素子３００毎に設けるようにしてもよい。
【００３０】
保護膜１００上には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている
。リード電極９０は、保護膜１００に設けられた別の開口部１００ａを介して一端部が第
２電極８０に接続される。
【００３１】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、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有する圧電素子保持部３１を
有する保護基板３０が、接着剤３５によって接合されている。なお、圧電素子保持部３１
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。
【００３２】
また、保護基板３０には、連通部１３に対向する領域にリザーバー部３２が設けられて
おり、このリザーバー部３２は、上述したように、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１１１を構成している。また
、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバー部３２との間の領域には、保護基板３
０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に第１電極６０の一部
及びリード電極９０の先端部が露出されている。この先端部は、後述する圧電素子３００
を駆動する駆動回路と接続配線を介して接続されている。
【００３３】
また、保護基板３０上には、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、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４
１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）で形成される。この
固定板４２のリザーバーに対向する領域は、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。
【００３６】
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
手段からインクを取り込み、リザーバー１１１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、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。
【００３７】
（製造方法）
本発明の圧電素子の製造方法について、液体噴射ヘッドに設けられている場合を例にと
り説明する。
【００３８】
まず、図５（ａ）に示すように、シリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１１
０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５（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５（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、図示しないが所定形状
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。
【００３９】
次に、図６（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。圧電体層７０は、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 Decomp
osition）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 Va
por Deposition）法等を用いてもよい。また、はじめに導電性を確保するためにイリジウ
ム層８１を形成し、その後、ＬＮＯ層８２を形成することで第２電極８０は形成される。
【００４０】
次に、図６（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、流路形成基板用ウェハー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を形成する。
【００４１】
この後、本実施形態における凸部８３を第２電極８０の上面に形成する。図７（ａ）に
示すように、ＬＮＯ層８２の上面を塩素含有ガスに曝すことで、凸部８３を形成する。本
実施形態では、塩素含有ガスとしては、塩素ガスとアルゴンガスの混合ガスを用いた。こ
の場合の混合ガスは、成膜室内の圧力が１．０Ｐａ以下において混合ガスの流量が１００
ｓｃｃｍとなればよい。これを満たす混合比であれば、例えば、成膜室圧力１．０Ｐａに
おいて塩素ガス（Ｃｌ２ガス）のみで１００ｓｃｃｍを成膜室に導入してもよいし、塩素
ガスを１０ｓｃｃｍ、ある言語ガスを９０ｓｃｃｍで成膜室に導入してもよい。その結果
、図７（ａ）に示すように、ＬＮＯ層８２の上面には凸部８３が形成された。従来の液体
噴射ヘッドの製造方法によれば、第２電極８０の上面には凹凸をつけず平面（もしくは略
平面）であったことから、本実施形態のような第２電極８０の上面を塩素ガスに接触させ
る工程はなかった。本実施形態では、従来の液体噴射ヘッドの製造方法において、凹凸を
つけるために途中でこのような第２電極８０の上面を塩素含有ガスに接触させる工程を一
つ増やしている。このように、本実施形態では、従来の液体噴射ヘッドの製造方法におい
て、マスクパターン等も用いずに単に第２電極８０の上面を塩素含有ガスに接触させるだ
けで、簡易に凸部８３を形成して、第２電極８０と保護膜との密着性を向上させているの
である。
【００４２】
次いで、図７（ｂ）に示すように、保護膜１００を例えばスパッタリング法により形成
し、その後保護膜１００にマスクを設けてエッチングして開口部１０１を形成する。なお
、保護膜１００のエッチングは、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング（
ＲＩＥ）等のドライエッチングにより行うことができる。
【００４３】
その後は、リード電極を形成後、流路形成基板用ウェハーの圧電素子側に、シリコンウ
ェハーであり複数の保護基板となる保護基板用ウェハーを接着剤を介して接合し、流路形
成基板用ウェハーを所定の厚みに薄くする。次いで、流路形成基板用ウェハーを異方性エ
ッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子に対応する圧力発生室等を形
成する。
【００４４】
その後は、流路形成基板用ウェハー及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
ェハーの保護基板用ウェハーとは反対側の面にノズル開口が穿設されたノズルプレートを
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を接合し、流路形成基板用
ウェハー等を図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Ｉとする。
【００４５】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定される
ものではない。
【００４６】
上述した実施形態では、第２電極８０の上面にＬＮＯ層８２を設けたが、これに限定さ
れず、例えば第２電極全体をＬＮＯ層８２で形成してもよい。ＬＮＯ層８２単体で第２電
極を構成した場合には、電気抵抗が高くなってしまうが、高速駆動を行わないのであれば
十分に電極としての機能を発揮することができる。
【００４７】
上述した実施形態では、ＬＮＯ層８２を第２電極の上面に設けているが、これに限定さ
れない。第２電極の上面に塩素含有ガスを接触させた場合に化学反応により体積を膨張さ
せる金属（上述した実施形態ではランタン）が含有されていればよい。また、第２電極８
０は、その他の金属（例えばバナジウム、パラジウム及びマグネシウムから選ばれた少な
くとも１種の金属、もしくはこれらから選ばれた少なくとも１種を含む合金）を含有して
いても良い。
【００４８】
また、本実施形態では塩素含有ガスとして塩素ガスを用いたがこれに限定されず、塩素
を含有するガスであればよい。例えば、塩化水素等を用いても良く、さらに塩化水素とア
ルゴンガスとの混合ガスなどを用いても良い。
【００４９】
上述した実施形態では、第２電極８０にはイリジウム層８１を設けたが、これに限定さ
れない。第２電極８０にはＬＮＯ層８２よりも電気伝導度の高い金属からなる層を設けれ
ば電気伝導度を高くすることができ、例えば、他の電極材料（例えばプラチナ等）を用い
てもよい。
【００５０】
上述した実施形態では、凸部８３は第２電極８０の上面全体に亘って設けられているが
、これに限定されない。即ち、第２電極８０の開口１０１から露出する領域（第２電極８
０の開口１０１と対向する領域）には凸部８３は設けられていないように構成してもよい
。このように第２電極８０の上面の保護膜１００との接触がない領域には保護膜との密着
性を高める必要がないので凸部８３を形成しないことで、第２電極８０の剛性を高めるこ
ともなく、変位特性を大幅に変更させないで密着性のみを変更することができる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、第２電極８０の上面には、塩素ガスとＬＮＯ層のランタ
ンとの反応により隆起した凸部８３が形成されているのみであったが、これに限定されな
い。例えば、第２電極８０のＬＮＯ層の上面にエッチングにより凹凸部を形成し、この凹
凸部が形成された面をさらに塩素ガスと接触させることでさらに第２電極８０の上面の表
面積を増大させることも可能である。
【００５２】
また、本発明では、上述した塩素含有ガスに第２電極８０の上面を接触させる工程を、
第２電極８０及び圧電体層７０のエッチング後に行ったが、これに限定されない。例えば
、第２電極８０となる膜を形成後、すぐに凸部８３を形成し、その後第２電極８０と圧電
体層７０とのエッチングを行っても良い。
【００５３】
また、上述した実施形態では、圧電素子保持部３１を有する保護基板３０を設けるよう
にしたが、圧電素子３００は保護膜１００によって覆われて外部環境に起因する破壊が防
止されているため、保護基板３０を厚さ方向に貫通する圧電素子保持部としてもよく、ま
た保護基板を設けなくてもよい。
【００５４】
また、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩは、インクカートリッジ等と連通す
るインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装
置ＩＩに搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である
。
【００５５】
図８に示すように、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。
【００５６】
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。
【００５７】
また、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、本発明の圧電素子は、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（面発光ディスプレイ）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
。
【００５８】
本発明の圧電素子は、このような液体噴射ヘッドに圧力発生手段として搭載される圧電
素子だけでなく、例えばメモリーやセンサー等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド、 ＩＩ インクジェット式記録装置、 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、 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、 ８３ 凸部、 ９０ リード電極、 １００ 保護膜、 １０１
開口部、 １１１ リザーバー、 ２００ 駆動回路、 ３００ 圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法、圧電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１電極と第２電極との間に圧電体層を設けた圧電素子は、第１電極と第２電極との間
に電圧を印加することにより撓み変形する。このような圧電素子は、例えば、液体噴射ヘ
ッドにおける圧力発生手段として用いられている。液体噴射ヘッドの代表例としては、圧
電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式
記録ヘッドがある。
【０００３】
ここで、圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易い。そこで、こ
のような圧電素子の破壊を防止すると共に圧電素子の変形を阻害しないように、圧電素子
を構成する第２電極の表面を耐湿性の保護膜（絶縁膜）で覆うと共に、第２電極の表面の
中央部が露出するようにこの保護膜に開口を設けたものが知られている（例えば、特許文
献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１６４２９号公報（図１等）
【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の構成では、圧電素子が撓み変形した際に、保護膜が第２電
極から剥がれてしまうことがあるという問題がある。このように保護膜の第２電極からの
剥がれが生じると、絶縁性を確保できず、かつ、剥がれた保護膜が異物となってしまう可
能性がある。
【０００６】
このような剥がれは、第２電極と保護膜との熱膨張係数差等から、撓み変形とは関係な
く保護膜を有する圧電素子で生じる問題である。ただし、インクを吐出するために圧電素
子の大きな撓み変形が要求されるインクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドでは
、特に問題となりやすい。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、保護膜と第２電極との密着性を向上させる圧電素子を
有する液体噴射ヘッドの製造方法及び圧電素子の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の製造方法は、ノズル開口に連通する圧力発生室、及び第１電
極と、該第１電極上方に形成された圧電体層と、該圧電体層上方に形成され、ランタンを
含む金属酸化物からなる金属酸化物層を含む第２電極と、該金属酸化物層上に形成された
絶縁膜を有する圧電素子を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記圧電体層上方
に前記第２電極を形成する工程と、塩素を含有するガスを前記金属酸化物層に接触させて
、前記金属酸化物層に凸部を形成する工程と、該金属酸化物層の前記凸部が形成された面
に前記絶縁膜を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、塩素含有ガスを第２電極の前記金属酸化物層に接触させて、前記金属酸化
物層に凸部を形成することで、第２電極と絶縁膜との密着性を向上させることができる。
このときに、塩素含有ガスを金属酸化物層に接触させるだけで簡易にこの凸部を形成する
ことができる。これにより、簡易に絶縁膜の剥がれが抑制された液体噴射ヘッドを作製す
ることが可能である。なお、本発明では上方とは直上も、間に他の部材が介在した状態も
含むものである。
【００１０】
前記金属酸化物層を形成する前に、前記圧電体層上に前記ランタンを含む金属酸化物よ
りも電気伝導度の高い金属からなる導電層を形成することが好ましい。このように構成さ
れることで、電気抵抗の上昇を抑制し、第２電極に電極として好ましい機能を付与するこ
とが可能である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態としては、前記塩素含有ガスが、塩素ガスとアルゴンガスと
の混合ガスであることが挙げられる。
【００１２】
前記凸部を形成する前に、前記第２電極の上面に凹凸を形成する工程をさらに具備し、
該凹凸が形成された前記第２電極上に前記凸部を形成することが好ましい。このように
凹凸が形成された部分にさらに凸部を形成することで、より圧電体層と絶縁層との密着性
を向上させることができる。
【００１３】
本発明の圧電素子の製造方法は、第１電極と、該第１電極上方に形成された圧電体層と
、該圧電体層上方に形成され、ランタンを含む金属酸化物からなる金属酸化物層を含む第
２電極と、該金属酸化物層上に形成された絶縁膜とを有する圧電素子の製造方法であって
、前記圧電体層上方に前記第２電極を形成する工程と、塩素を含有するガスを前記金属酸
化物層に接触させて、前記金属酸化物層に凸部を形成する工程と、該第２電極の前記凸部
が形成された面に前記絶縁膜を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明では、塩素含有ガスに前記第２電極の上面を接触させて、前記第２電極の上面に
凸部を形成することで、第２電極と絶縁膜との密着性を向上させることができる。そして
、塩素含有ガスを第２電極の上面に接触させるだけで簡易にこの凸部を形成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】記録ヘッドの（ａ）要部平面図（ｂ）断面図である。
【図３】記録ヘッドのＸ−Ｘ線での断面図である。
【図４】本実施形態にかかる圧電素子のＳＥＭ画像である。
【図５】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図６】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図７】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図８】本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】
【００１６】
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（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの要部平面図であり、図２（
ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【００１７】
図示するように、インクジェット式記録ヘッドＩの流路形成基板１０は、シリコン単結
晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、
厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、隔壁１１に
よって区画された複数の圧力発生室１２が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に設けられたインク供給路１４を介して連通
されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部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。
【００１８】
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、後述する
マスク膜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。
【００１９】
一方、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、二酸化シリコンか
らなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例
えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５５が積層形成されている。ま
た、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とからなる圧
電素子３００が形成されている。
【００２０】
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。さらには、本実施形態では、圧電素子３００は、後述する保護膜（絶縁膜）１０
０も含むものである。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。そして
、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層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３２０という。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。何れの場合
においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部３２０が形成されていることになる。
【００２１】
また、本実施形態では、第１電極６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を圧力発生室
１２に相対向する領域内に設けることで、圧電素子３００の実質的な駆動部となる圧電体
能動部３２０の長手方向の端部（長さ）を規定している。また、圧電体層７０及び第２電
極８０の圧力発生室１２の幅方向の端部を圧力発生室１２に相対向する領域内に設けるこ
とで、圧電体能動部３２０の短手方向の端部（幅）を規定している。すなわち、圧電体能
動部３２０は、パターニングされた第１電極６０及び第２電極８０によって、圧力発生室
１２に相対向する領域にのみ設けられていることになる。
【００２２】
なお、本実施形態では、第１電極６０を複数の圧電素子３００の並設方向に亘って設け
、第１電極６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を、圧力発生室１２に相対向する位置
となるように設けた。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６
０が圧電素子３００と共に変形する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。
【００２３】
本実施形態では、図３に示すように、第２電極８０は、圧電体層７０側にはイリジウム
（Ｉｒ）等の導電性に優れた材料からなるイリジウム層（導電層）８１と、このイリジウ
ム層８１上に形成されたランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）からなるＬＮＯ層（金属酸化
物層）８２とからなる。詳しくは後述するように、第２電極８０と保護膜との密着性を高
めるために第２電極８０の上面側に凸部８３が設けられているが、この凸部８３を簡易に
形成するために、第２電極８０の少なくとも上面をＬＮＯからなるＬＮＯ層８２により覆
っている。そして、本実施形態では、このＬＮＯ層８２だけでは電気抵抗が高すぎる虞が
あるので、さらにイリジウム層８１を設けることで、第２電極８０全体の導電性を向上さ
せている。
【００２４】
そして、圧電素子３００を構成する第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０は、
耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜１００によって覆われている。具体的には、保護
膜１００は、圧電体層７０の側面と第２電極８０の上面の周縁を覆うように設けられてい
る。すなわち、第２電極８０の上面の主要部は、保護膜１００が設けられておらず、第２
電極８０の上面の主要部を露出するための開口部１０１が設けられている。開口部１０１
は、保護膜１００を厚さ方向に貫通して圧電素子３００の長手方向（圧力発生室１２の長
手方向）に沿って矩形状に開口するものであり、例えば、流路形成基板１０上の全面に亘
って保護膜１００を形成した後、選択的にパターニングすることで形成することができる
。
【００２５】
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の破壊を抑制することができる。ここで、このような保護膜１００の材
料としては、耐湿性を有する材料であればよいが、例えば、公知の絶縁性無機材料または
絶縁性樹脂材料などが好適に用いられる。公知の絶縁性無機材料としては、例えば、酸化
シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等を
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（ＡｌＯｘ）
、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いるのが好ましい。公知の絶縁性樹脂材料として
は、例えば、公知の感光性樹脂材料を用いてもよいし、非感光性樹脂材料を用いてもよい
。絶縁性樹脂材料が、感光性樹脂材料である場合、公知の不飽和結合含有重合性化合物、
光重合開始剤等も含んでいてもよい。具体的には、絶縁性樹脂材料は、フォトレジストで
あってもよいし、ポリイミド、サイクロテン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリビニ
ルアルコール誘導体等の樹脂組成物であってもよい。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。また、保護膜１００に開口部１０１が
設けられていることで、圧電素子３００の変位を阻害することがなく、インク吐出特性を
良好に保持することができる。
【００２６】
ここで、保護膜１００は、例えば熱膨張係数の違いや圧電素子３００駆動時の変位など
により第２電極８０から剥がれてしまうことが考えられるので、このような保護膜１００
の第２電極８０からの剥がれを抑制するために、本実施形態では、第２電極８０の保護膜
との接触領域、即ちＬＮＯ層８２には、凹凸が設けてあり、これにより第２電極８０と保
護膜１００との密着性を高めている。この点について、図３を用いて説明する。
【００２７】
図３は、図２（ａ）におけるＸ−Ｘ線での断面図である。図３に示すように、第２電極
８０の上面のＬＮＯ層８２の全面に亘って凸部８３が形成されている。このように第２電
極８０の上面に凸部８３が形成されていることで、第２電極８０の表面積が増大して第２
電極８０と第２電極８０上に形成された保護膜１００との密着性が向上する。これにより
、第２電極８０からの保護膜１００の剥がれを抑制することができる。
【００２８】
本実施形態におけるこの凸部８３は、詳しくは後述するように塩素を含有する塩素含有
ガスをＬＮＯ層８２の表面に接触させてその表面で塩素ガスとランタンとが反応し隆起し
た凸部８３が形成されたものである。このような反応により本実施形態でのＬＮＯ層８２
の表面状態は、例えば図４に示すようなものとなる。図４に示すように、ＬＮＯ層８２を
有する第２電極８０の表面には塩素ガスとランタンとが反応して凸部８３が不規則に形成
されている。このように、本実施形態ではランタンの塩素ガスによる腐食反応を利用する
ために第２電極８０の最上面にランタンを含有するＬＮＯ層８２を形成している。
【００２９】
なお、本実施形態では、保護膜１００を図２（ｂ）に示すように、複数の圧電素子３０
０（圧電体能動部３２０）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を各圧電素子３００毎に設けるようにしてもよい。
【００３０】
保護膜１００上には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている
。リード電極９０は、保護膜１００に設けられた別の開口部１００ａを介して一端部が第
２電極８０に接続される。
【００３１】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、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有する圧電素子保持部３１を
有する保護基板３０が、接着剤３５によって接合されている。なお、圧電素子保持部３１
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。
【００３２】
また、保護基板３０には、連通部１３に対向する領域にリザーバー部３２が設けられて
おり、このリザーバー部３２は、上述したように、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１１１を構成している。また
、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバー部３２との間の領域には、保護基板３
０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に第１電極６０の一部
及びリード電極９０の先端部が露出されている。この先端部は、後述する圧電素子３００
を駆動する駆動回路と接続配線を介して接続されている。
【００３３】
また、保護基板３０上には、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、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４
１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）で形成される。この
固定板４２のリザーバーに対向する領域は、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。
【００３６】
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
手段からインクを取り込み、リザーバー１１１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、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。
【００３７】
（製造方法）
本発明の圧電素子の製造方法について、液体噴射ヘッドに設けられている場合を例にと
り説明する。
【００３８】
まず、図５（ａ）に示すように、シリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１１
０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５（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５（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、図示しないが所定形状
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。
【００３９】
次に、図６（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。圧電体層７０は、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 Decomp
osition）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 Va
por Deposition）法等を用いてもよい。また、はじめに導電性を確保するためにイリジウ
ム層８１を形成し、その後、ＬＮＯ層８２を形成することで第２電極８０は形成される。
【００４０】
次に、図６（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、流路形成基板用ウェハー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を形成する。
【００４１】
この後、本実施形態における凸部８３を第２電極８０の上面に形成する。図７（ａ）に
示すように、ＬＮＯ層８２の上面を塩素含有ガスに曝すことで、凸部８３を形成する。本
実施形態では、塩素含有ガスとしては、塩素ガスとアルゴンガスの混合ガスを用いた。こ
の場合の混合ガスは、成膜室内の圧力が１．０Ｐａ以下において混合ガスの流量が１００
ｓｃｃｍとなればよい。これを満たす混合比であれば、例えば、成膜室圧力１．０Ｐａに
おいて塩素ガス（Ｃｌ２ガス）のみで１００ｓｃｃｍを成膜室に導入してもよいし、塩素
ガスを１０ｓｃｃｍ、ある言語ガスを９０ｓｃｃｍで成膜室に導入してもよい。その結果
、図７（ａ）に示すように、ＬＮＯ層８２の上面には凸部８３が形成された。従来の液体
噴射ヘッドの製造方法によれば、第２電極８０の上面には凹凸をつけず平面（もしくは略
平面）であったことから、本実施形態のような第２電極８０の上面を塩素ガスに接触させ
る工程はなかった。本実施形態では、従来の液体噴射ヘッドの製造方法において、凹凸を
つけるために途中でこのような第２電極８０の上面を塩素含有ガスに接触させる工程を一
つ増やしている。このように、本実施形態では、従来の液体噴射ヘッドの製造方法におい
て、マスクパターン等も用いずに単に第２電極８０の上面を塩素含有ガスに接触させるだ
けで、簡易に凸部８３を形成して、第２電極８０と保護膜との密着性を向上させているの
である。
【００４２】
次いで、図７（ｂ）に示すように、保護膜１００を例えばスパッタリング法により形成
し、その後保護膜１００にマスクを設けてエッチングして開口部１０１を形成する。なお
、保護膜１００のエッチングは、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング（
ＲＩＥ）等のドライエッチングにより行うことができる。
【００４３】
その後は、リード電極を形成後、流路形成基板用ウェハーの圧電素子側に、シリコンウ
ェハーであり複数の保護基板となる保護基板用ウェハーを接着剤を介して接合し、流路形
成基板用ウェハーを所定の厚みに薄くする。次いで、流路形成基板用ウェハーを異方性エ
ッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子に対応する圧力発生室等を形
成する。
【００４４】
その後は、流路形成基板用ウェハー及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
ェハーの保護基板用ウェハーとは反対側の面にノズル開口が穿設されたノズルプレートを
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を接合し、流路形成基板用
ウェハー等を図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Ｉとする。
【００４５】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定される
ものではない。
【００４６】
上述した実施形態では、第２電極８０の上面にＬＮＯ層８２を設けたが、これに限定さ
れず、例えば第２電極全体をＬＮＯ層８２で形成してもよい。ＬＮＯ層８２単体で第２電
極を構成した場合には、電気抵抗が高くなってしまうが、高速駆動を行わないのであれば
十分に電極としての機能を発揮することができる。
【００４７】
上述した実施形態では、ＬＮＯ層８２を第２電極の上面に設けているが、これに限定さ
れない。第２電極の上面に塩素含有ガスを接触させた場合に化学反応により体積を膨張さ
せる金属（上述した実施形態ではランタン）が含有されていればよい。また、第２電極８
０は、その他の金属（例えばバナジウム、パラジウム及びマグネシウムから選ばれた少な
くとも１種の金属、もしくはこれらから選ばれた少なくとも１種を含む合金）を含有して
いても良い。
【００４８】
また、本実施形態では塩素含有ガスとして塩素ガスを用いたがこれに限定されず、塩素
を含有するガスであればよい。例えば、塩化水素等を用いても良く、さらに塩化水素とア
ルゴンガスとの混合ガスなどを用いても良い。
【００４９】
上述した実施形態では、第２電極８０にはイリジウム層８１を設けたが、これに限定さ
れない。第２電極８０にはＬＮＯ層８２よりも電気伝導度の高い金属からなる層を設けれ
ば電気伝導度を高くすることができ、例えば、他の電極材料（例えばプラチナ等）を用い
てもよい。
【００５０】
上述した実施形態では、凸部８３は第２電極８０の上面全体に亘って設けられているが
、これに限定されない。即ち、第２電極８０の開口１０１から露出する領域（第２電極８
０の開口１０１と対向する領域）には凸部８３は設けられていないように構成してもよい
。このように第２電極８０の上面の保護膜１００との接触がない領域には保護膜との密着
性を高める必要がないので凸部８３を形成しないことで、第２電極８０の剛性を高めるこ
ともなく、変位特性を大幅に変更させないで密着性のみを変更することができる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、第２電極８０の上面には、塩素ガスとＬＮＯ層のランタ
ンとの反応により隆起した凸部８３が形成されているのみであったが、これに限定されな
い。例えば、第２電極８０のＬＮＯ層の上面にエッチングにより凹凸部を形成し、この凹
凸部が形成された面をさらに塩素ガスと接触させることでさらに第２電極８０の上面の表
面積を増大させることも可能である。
【００５２】
また、本発明では、上述した塩素含有ガスに第２電極８０の上面を接触させる工程を、
第２電極８０及び圧電体層７０のエッチング後に行ったが、これに限定されない。例えば
、第２電極８０となる膜を形成後、すぐに凸部８３を形成し、その後第２電極８０と圧電
体層７０とのエッチングを行っても良い。
【００５３】
また、上述した実施形態では、圧電素子保持部３１を有する保護基板３０を設けるよう
にしたが、圧電素子３００は保護膜１００によって覆われて外部環境に起因する破壊が防
止されているため、保護基板３０を厚さ方向に貫通する圧電素子保持部としてもよく、ま
た保護基板を設けなくてもよい。
【００５４】
また、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩは、インクカートリッジ等と連通す
るインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装
置ＩＩに搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である
。
【００５５】
図８に示すように、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。
【００５６】
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。
【００５７】
また、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、本発明の圧電素子は、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（面発光ディスプレイ）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
。
【００５８】
本発明の圧電素子は、このような液体噴射ヘッドに圧力発生手段として搭載される圧電
素子だけでなく、例えばメモリーやセンサー等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド、 ＩＩ インクジェット式記録装置、 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、 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、 ８３ 凸部、 ９０ リード電極、 １００ 保護膜、 １０１
開口部、 １１１ リザーバー、 ２００ 駆動回路、 ３００ 圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室、及び
第１電極と、該第１電極上方に形成された圧電体層と、該圧電体層上方に形成され、ラ
ンタンを含む金属酸化物からなる金属酸化物層を含む第２電極と、該金属酸化物層上に形
成された絶縁膜とを有する圧電素子を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記圧電体層上方に前記第２電極を形成する工程と、
塩素を含有するガスを前記金属酸化物層に接触させて、前記金属酸化物層に凸部を形成
する工程と、
該金属酸化物層の前記凸部が形成された面に前記絶縁膜を形成する工程とを具備するこ
とを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記金属酸化物層を形成する前に、前記圧電体層上に前記ランタンを含む金属酸化物よ
りも電気伝導度の高い金属からなる導電層を形成することを特徴とする請求項１記載の液
体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記塩素含有ガスが、塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスであることを特徴とする請
求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記凸部を形成する前に、前記第２電極の上面に凹凸を形成する工程をさらに具備し、
該凹凸が形成された前記第２電極上に前記凸部を形成することを特徴とする請求項１〜
３のいずれか一項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項５】
第１電極と、該第１電極上方に形成された圧電体層と、該圧電体層上方に形成され、ラ
ンタンを含む金属酸化物からなる金属酸化物層を含む第２電極と、該金属酸化物層上に形
成された絶縁膜とを有する圧電素子の製造方法であって、
前記圧電体層上方に前記第２電極を形成する工程と、
塩素を含有するガスを前記金属酸化物層に接触させて、前記金属酸化物層に凸部を形成
する工程と、
該第２電極の前記凸部が形成された面に前記絶縁膜を形成する工程とを具備することを
特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室、及び
第１電極と、該第１電極上方に形成された圧電体層と、該圧電体層上方に形成され、ラ
ンタンを含む金属酸化物からなる金属酸化物層を含む第２電極と、該金属酸化物層上に形
成された絶縁膜とを有する圧電素子を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記圧電体層上方に前記第２電極を形成する工程と、
塩素を含有するガスを前記金属酸化物層に接触させて、前記金属酸化物層に凸部を形成
する工程と、
該金属酸化物層の前記凸部が形成された面に前記絶縁膜を形成する工程とを具備するこ
とを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記金属酸化物層を形成する前に、前記圧電体層上に前記ランタンを含む金属酸化物よ
りも電気伝導度の高い金属からなる導電層を形成することを特徴とする請求項１記載の液
体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記塩素含有ガスが、塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスであることを特徴とする請
求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記凸部を形成する前に、前記第２電極の上面に凹凸を形成する工程をさらに具備し、
該凹凸が形成された前記第２電極上に前記凸部を形成することを特徴とする請求項１〜
３のいずれか一項に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項５】
第１電極と、該第１電極上方に形成された圧電体層と、該圧電体層上方に形成され、ラ
ンタンを含む金属酸化物からなる金属酸化物層を含む第２電極と、該金属酸化物層上に形
成された絶縁膜とを有する圧電素子の製造方法であって、
前記圧電体層上方に前記第２電極を形成する工程と、
塩素を含有するガスを前記金属酸化物層に接触させて、前記金属酸化物層に凸部を形成
する工程と、
該第２電極の前記凸部が形成された面に前記絶縁膜を形成する工程とを具備することを
特徴とする圧電素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１６６４１９（Ｐ２０１２−１６６４１９Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８２９１（Ｐ２０１１−２８２９１）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【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２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]