專利名稱：致動器裝置的制造方法及液體噴射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種致動器裝置的制造方法及液體噴射裝置。
背景技術：
具有通過施加電壓產(chǎn)生而移位的壓電元件的致動器裝置例如被搭載在噴射液滴的液體噴頭等上。作為這樣的液體噴頭，例如公知有下述噴墨式記錄頭，即，用振動膜構成與噴嘴開口連通的壓力產(chǎn)生室的一部分，并且通過壓電元件使所述振動膜變形，從而向壓力產(chǎn)生室內(nèi)的墨水加壓，進而從噴嘴開口噴出墨滴。并且，在噴墨式記錄頭中已被實用化的有以下兩種，一種是搭載有在壓電元件的軸方向上伸縮的縱向振動模式的壓電致動器裝置的噴墨式記錄頭，一種是搭載有撓曲振動模式的致動器裝置的噴墨式記錄頭。并且，作為使用撓曲振動模式的致動器的噴墨式記錄頭例如有如下噴墨式記錄頭，即，在振動膜的整個表面上通過成膜技術形成均勻的壓電膜，并且通過平板印刷術將所述壓電膜切成與壓力產(chǎn)生室對應的形狀，由此按每個壓力產(chǎn)生室獨立形成壓電元件。
作為所述壓電層(壓電薄膜)，例如使用鋯鈦酸鉛(PZT)等的強電介質(zhì)。并且，所述壓電體薄膜例如按照如下方法形成即，使用濺射法等在下電極上形成鋯結晶，通過溶膠凝膠法在所述鋯結晶上形成壓電體前驅(qū)體膜，并且燒結所述壓電體前驅(qū)體膜(例如參見日本專利文獻特開2001-274472號公報(第五頁))。
若按照所述方法形成壓電層，則壓電層的結晶以鋯結晶為核成長，從而可獲得較致密的柱狀結晶。但是，很難控制壓電層的結晶性能，從而無法使壓電層的電特性或機械特性均勻，因此有壓電元件的移位特性產(chǎn)生偏差的問題。此外，所述問題不僅存在于搭載到噴墨式記錄頭等液體噴頭上致動器裝置的制造過程中，還同樣存在于搭載到其他裝置的致動器裝置的制造過程中。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種既可以提高構成壓電元件的壓電層的特性、又可以穩(wěn)定壓電層特性的致動器裝置的制造方法及液體噴射裝置。
解決上述技術問題的本發(fā)明的第一方案是一種致動器裝置的制造方法，其是一種包括在基板的一個表面上形成振動膜的工序，和在該振動膜上形成由下電極、壓電層及上電極構成的壓電元件的工序的壓電致動器制造方法，其特征在于，形成所述振動膜的工序包括通過形成鋯層并且在預定溫度下對該鋯層進行熱氧化，從而將由氧化鋯形成的構成所述振動膜的最表層的絕緣膜以使其表面粗糙度Ra在1～3nm范圍內(nèi)地形成的工序，并且，形成所述壓電元件的工序包括通過使用濺射法在所述下電極上涂布鈦(Ti)來形成鈦種層的工序；以及在該鈦種層上涂布壓電材料來形成壓電體前驅(qū)體膜，并且燒結該壓電體前驅(qū)體膜使其結晶，從而形成所述壓電層的工序。
在所述第一方案中，通過將作為壓電層襯底的絕緣膜的表面粗糙度控制在預定值以下，可提高壓電層的特性。
本發(fā)明第二方案是如第一方案所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述絕緣膜的工序中，使所述絕緣膜的表面粗糙度Ra大于2nm。
在所述第二方案中，可以進一步提高壓電層的特性。
本發(fā)明第三方案是如第一或第二方案所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述絕緣膜的工序中，所述鋯層的(002)面取向度為80％以上。
在所述第三方案中，通過控制鋯層的結晶取向，可形成結晶性優(yōu)良并具有期望的表面粗糙度的絕緣膜。
本發(fā)明第四方案是如第一至第三方案中任一方案所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在熱氧化所述鋯層時，使其加熱溫度在900℃以下。
在所述第四方案中，由于可以將鋯層的表面粗糙度控制成很大，所以對壓電層的結晶性的控制變得容易。
本發(fā)明第五方案是如第一至第四方案中任一方案所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述鈦種層的工序中，將所述鈦種層形成為1～8nm的厚度。
在所述第五方案中，通過將鈦種層形成為預定厚度，從而更加可靠地提高了壓電層的結晶性。
本發(fā)明第六方案是如第一至第五方案中任一方案的致動器裝置的制造方法，其特征在于，使形成所述鈦種層時的功率密度為1～4kW/m2。
在所述第六方案中，由于形成了更多的作為壓電層結晶核的鈦種層，所以進一步提高了壓電層的結晶性。
本發(fā)明第七方案是如第一至第六方案中任一方案所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述鈦種層的工序中，在所述下電極上至少涂布兩次以上的鈦(Ti)。
在所述第七方案中，由于形成了更多的作為壓電層結晶核的鈦種層，所以進一步提高了壓電層的結晶性。
本發(fā)明第八方案是一種液體噴射裝置，其特征在于，具有將使用第一至第七方案中任一方案所述的制造方法制造的致動器裝置作為液體噴射單元的頭部件。
在所述第八方案中，可以比較容易地并且可靠地制造出提高了壓電元件的移位特性并提高了液體噴射特性的液體噴射裝置。
圖1是實施方式1的記錄頭的立體分解圖；圖2(a)和圖2(b)是實施方式1的記錄頭的平面圖及剖面圖；圖3(a)至圖3(d)是表示實施方式1的記錄頭的制造工序剖面圖；
圖4(a)至圖4(c)是表示實施方式1的記錄頭的制造工序剖面圖；圖5(a)至圖5(d)是表示實施方式1的記錄頭的制造工序剖面圖；圖6(a)至圖6(c)是表示實施方式1的記錄頭的制造工序剖面圖；圖7(a)和圖7(b)是實施例1及比較例1的壓電層表面的SEM照片。
具體實施例方式
以下，基于實施方式詳細說明本發(fā)明。
(實施方式1)圖1是本發(fā)明實施方式1的噴墨式記錄頭的立體分解圖，圖2(a)和圖2(b)是圖1的平面圖及剖面圖。如圖所示，在本實施方式中，流路形成基板10由(110)晶向的單晶硅基板構成，在其一個面上形成有厚度為0.5～2μm的彈性膜50，所述彈性膜50由預先熱氧化處理形成的二氧化硅形成。在流路形成基板10上，在其寬度方向上并列設置有多個壓力產(chǎn)生室12，所述壓力產(chǎn)生室12從該流路形成基板10的另一面一側(cè)進行各向異性腐蝕而形成，并被隔壁11隔開。此外在流路形成基板10的壓力產(chǎn)生室12的長度方向外側(cè)的區(qū)域上形成有連通部13，連通部13和各壓力產(chǎn)生室12經(jīng)由設置在每個壓力產(chǎn)生室12上的供墨通路14而連通。此外，連通部13與后述的保護基板的畜墨池部連通，從而構成畜墨池的一部分，所述畜墨池構成各壓力產(chǎn)生室12的通用墨室。供墨通路14以比壓力產(chǎn)生室12窄的寬度形成，從而將從連通部13流入壓力產(chǎn)生室12中的墨水的流路阻力保持恒定。
此外，在流路形成基板10的開口面一側(cè)經(jīng)由后述的掩模并使用粘合劑或熱熔接膜等固定有噴嘴板20，在所述噴嘴板20上貫穿設置有與各壓力產(chǎn)生室12的供墨通路14相反側(cè)的端部附近連通的噴嘴開口21。此外，噴嘴板20由厚度例如為0.01～1mm、線膨脹系數(shù)為300℃以下、例如為2.5～4.5[×10-6/℃]的玻璃陶瓷、單晶硅基板或不銹鋼等形成。
另一方面，如上所述，在所述流路形成基板10的與開口面一側(cè)相反的一側(cè)上形成有彈性膜50，所述彈性膜50由厚度例如約為1.0μm的二氧化硅(SiO2)形成，并且，在該彈性膜50上形成有絕緣膜55，所述絕緣膜55由厚度例如約為0.4μm的二氧化鋯(ZrO2)形成。此外，在所述絕緣膜55上，以后述的工序?qū)盈B形成有厚度例如約為0.1～0.2μm的下電極膜60、厚度例如約為1.0μm的壓電層70和厚度例如約為0.05μm的上電極膜80，從而構成壓電元件300。此處，壓電元件300是包括下電極膜60、壓電層70及上電極膜80的部分。一般來說，將壓電元件300的某一個電極作為通用電極，并且按每個壓力產(chǎn)生室12進行圖案化來形成另一個電極及壓電層70。并且，此處將由圖案化而成的另一個電極及壓電層70構成的通過對兩個電極施加電壓來產(chǎn)生電壓應變的部分稱為壓電主動部分。在本實施方式中，將下電極膜60作為壓電元件300的通用電極，將上電極膜80作為壓電元件300的個別電極，但也可以根據(jù)驅(qū)動電路或配線的情況而將它們相反設置。無論在那種情況下都會按每個壓力產(chǎn)生室形成壓電主動部分。在此處，將壓電元件300和由該壓電元件300的驅(qū)動而產(chǎn)生移位的振動膜合稱為壓電致動器。此外，在上述的例子中，彈性膜50、絕緣膜55及下電極膜60起振動膜的作用。
此外，在上述各壓電元件300的上電極膜80上分別連接有引導電極90，從而經(jīng)由所述引導電極90有選擇地向各壓電元件300施加電壓。
此處，在本發(fā)明中，構成振動膜最表層的絕緣膜55的表面粗糙度(算術平均粗糙度Ra)在1～3nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選為1.5nm以上，特別優(yōu)選為大于2nm，其中所述振動膜是構成壓電元件300的壓電層70的襯底。此外，在所述絕緣膜55上形成的下電極膜60的表面粗糙度Ra也在1～3nm以下。通過如上述使下電極膜60的表面粗糙度Ra較大，可提高形成在所述絕緣膜55上的壓電層70的特性，對此將在下面詳細敘述。
此外，在流路形成基板10上的壓電元件300一側(cè)的表面上經(jīng)由粘合劑接合有保護基板30，所述保護基板30在與壓電元件300相對的區(qū)域上具有壓電元件保持部31。壓電元件300由于被形成在所述壓電元件保持部31內(nèi)，所以幾乎不受外部環(huán)境的影響。而且，在保護基板30上，在與流路形成基板10的連通部13對應的區(qū)域上設置有畜墨池部分32。在本實施方式中，所述畜墨池部分32在厚度方向上貫穿保護基板30，并且沿壓力產(chǎn)生室12的排列方向設置，從而如上所述那樣與流路形成基板10的連通部13連通，構成作為壓力產(chǎn)生室12的通用墨室的畜墨池100。
此外，在保護基板30的壓電元件保持部31和畜墨池部分32之間的區(qū)域上設置有在厚度方向上貫穿保護基板30的貫通孔33，下電極膜60的一部分及引導電極90的前端部分在所述貫通孔33內(nèi)露出，并且，雖然圖中沒有示出，但在這些下電極膜60及引導電極90上連接有連接配線的一端，所述連接配線的另一端與驅(qū)動IC連接。
此外，保護基板30的材料例如可例舉出玻璃、陶瓷材料、金屬、樹脂等，但最好使用與流路形成基板10的熱膨脹率大致相同的材料來形成，在本實施方式中，使用與流路形成基板10相同的材料的單晶硅結晶基板來形成。
此外，在保護基板30上接合有柔性基板40，所述柔性基板40包括密封膜41及固定板42。密封膜41由剛性低的具有撓度的材料(例如厚度為6μm的聚苯硫醚(PPS)膜)形成，并由所述密封膜41密封畜墨池部分32的一個面。此外，固定板42由金屬等硬質(zhì)的材料(例如厚度為30μm的不銹鋼(SUS)等)形成。由于在所述固定板42的與畜墨池100相對的區(qū)域上形成有在厚度方向上完全切除的開口部43，所以畜墨池100的一個面僅靠具有撓度的密封膜41來密封。
在所述本實施方式的噴墨式記錄頭中，從圖中未示出的外部供墨裝置取入墨水，并用墨水填滿從畜墨池100到噴嘴開口21的內(nèi)部，其后根據(jù)來自圖中未示出的驅(qū)動IC的記錄信號，向每個與壓力產(chǎn)生室12對應的下電極膜60和上電極膜80之間施加電壓，從而使彈性膜50、絕緣膜55、下電極膜60及壓電層70撓曲變形，由此，各壓力產(chǎn)生室12內(nèi)的壓力變高，從而從噴嘴開口21噴出墨水。
此處，參照圖3(a)～圖6(c)來說明所述噴墨式記錄頭的制造方法。此外，圖3(a)～圖6(c)是壓力產(chǎn)生室12的長度方向上的剖面圖。首先，如圖3(a)所示，在約100℃的擴散爐內(nèi)熱氧化由硅晶片形成的流路形成基板用晶片110，從而在其表面形成構成彈性膜50的二氧化硅膜51。此外，在本實施方式中，使用膜厚約為625μm的比較厚的且剛性高的硅晶片來作為流路形成基板10。
接著，如圖3(b)所示，在彈性膜50(二氧化硅膜51)上形成由氧化鋯形成的絕緣膜55。具體來說，在彈性膜50(二氧化硅膜51)上使用DC濺射法或RF濺射法等來形成鋯(Zr)層。此時，將鋯層的表面粗糙度(算術平均粗糙度Ra)控制在1～3nm，優(yōu)選為1.5nm以上，特別優(yōu)選為大于2nm。
而且，優(yōu)選使鋯層表面的(002)面取向度為80％以上。此外，此處所述的“取向度”是指在使用廣角X射線衍射法測量鋯層時產(chǎn)生的衍射強度的比率。具體來說，若使用廣角X射線衍射法測量鋯層，則產(chǎn)生與(100)面、(002)面及(101)面對應的峰值。并且，所謂的“(002)面取向度”是指與(002)面對應的峰值強度相對于與這些各面對應的峰值強度的比率。
并且，為了如上所述使鋯層的表面粗糙度Ra在1～3nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選使形成鋯層時的濺射輸出功率在500W以下。此外，優(yōu)選使濺射溫度為常溫(約23～25℃)。而且，優(yōu)選使濺射壓力在0.5Pa以上。此外，優(yōu)選使目標間隔(目標和基板之間的距離)在100mm以下。通過這樣適當選擇成膜條件來形成鋯層，可將鋯層的表面粗糙度Ra控制在1～3nm的范圍內(nèi)，并且還可以使(002)面取向度為80％以上。
在如上所述形成鋯層之后，對該鋯層進行熱氧化，從而形成由氧化鋯形成的絕緣膜55。此時的加熱溫度為900℃以下，優(yōu)選在700～900℃的范圍內(nèi)。通過如上所述調(diào)節(jié)熱氧化時的加熱溫度，從而使絕緣膜55的表面粗糙度Ra在1～3nm的范圍內(nèi)來形成絕緣膜55。例如，在本實施方式中，在被加熱到約700～900℃的氧氣氛下的擴散爐內(nèi)，以300mm/min以上、優(yōu)選為500mm/min以上的速度插入流路形成基板用晶片110，從而對鋯層進行約15～60分鐘的熱氧化。
由此，可獲得結晶狀態(tài)良好的絕緣膜55，該絕緣膜55的表面粗糙度Ra在1～3nm的范圍內(nèi)。即，構成絕緣膜55的氧化鋯的結晶均勻成長，從而形成從下表面到上表面連續(xù)的柱狀結晶，由此，表面粗糙度Ra在1～3nm的范圍內(nèi)，較粗糙。
接著，如圖3(c)所示，例如，使用濺射法等在絕緣膜55的整個表面上形成至少含有鉑和銥的下電極膜60，之后將下電極膜60圖案化成預定形狀。此外，由于該下電極膜60的表面粗糙度Ra依賴于絕緣膜55的表面粗糙度Ra，所以如果絕緣膜55的表面粗糙度Ra在1～3nm的范圍內(nèi)，則下電極膜60的表面粗糙度Ra也在1～3nm的范圍內(nèi)。
接著，如圖3(d)所示，使用濺射法，例如使用DC濺射法在下電極膜60及絕緣膜55上涂布兩次以上的鈦(Ti)，在本實施方式中通過涂布兩次而形成以預定厚度連續(xù)的鈦種層65。所述鈦種層65的膜厚優(yōu)選形成在1nm～8nm的范圍內(nèi)。這是由于通過形成這種厚度的鈦種層65，可提高在后述工序中形成的壓電層70的結晶性的緣故。
此處，雖然不特別限定形成鈦種層65時的濺射條件，但濺射壓力預選在0.4～4.0Pa的范圍內(nèi)。此外，濺射的輸出功率優(yōu)選為50～100W，濺射的溫度優(yōu)選在常溫(約23～25℃)～200℃的范圍內(nèi)。而且，功率密度優(yōu)選為1～4kW/m2左右。此外，如上所述，此處通過涂布兩次鈦，可形成許多鈦種，所述鈦種成為在下面的工序中形成的壓電層70的結晶核。
接著，在如上所述形成的鈦種層65上形成壓電層70，所述壓電層70例如由鋯鈦酸鉛(PZT)形成。在本實施方式中，使用溶膠凝膠法來形成由PZT形成的壓電層70，所述溶膠凝膠法是指對將金屬有機物溶解、分散到催化劑中而形成的凝膠進行涂布干燥，從而凝膠化，進而在高溫下進行燒結，由此可獲得由金屬氧化物形成的壓電層70。
作為壓電層70的形成步驟，首先如圖4(a)所示，在鈦種層65上形成作為PZT前驅(qū)體膜的壓電體前驅(qū)體膜71。即，在流路形成基板用晶片110上涂布包含金屬有機化合物的溶膠(溶液)。接著，將壓電體前驅(qū)體膜71加熱到預定溫度來進行恒定時間的干燥，從而使溶膠的溶媒蒸發(fā)，由此來干燥壓電體前驅(qū)體膜71。進而，在大氣氣氛下以恒定的溫度對壓電體前驅(qū)體膜71進行恒定時間的脫脂。此處所說的脫脂是指將壓電體前驅(qū)體膜71中所含有的有機成分例如以NO2、CO2、H2O等形式脫離。
并且，將上述的涂布、干燥、脫脂的工序重復進行預定次數(shù)，例如在本實施方式中重復兩次，由此來如圖4(b)所示，形成預定厚度的壓電體前驅(qū)體膜71，并通過將該壓電體前驅(qū)體膜71在擴散爐內(nèi)進行加熱處理來使其結晶，從而形成壓電膜72。即，通過燒結壓電體前驅(qū)體膜71來使結晶以鈦種層65為結晶核成長，從而形成壓電膜72。例如，在本實施方式中約在700℃下進行30分鐘的加熱來燒結壓電體前驅(qū)體膜71，從而形成壓電膜72。此外，如上所述形成的壓電膜72的結晶優(yōu)先沿(100)面取向。
進而，如圖4(c)所示，通過重復多次上述的涂布、干燥、脫脂的工序，來形成由多層的壓電膜72構成的預定厚度的壓電層70，在本實施方式中形成由五層的壓電膜72構成的預定厚度的壓電層70。例如當涂布一次溶膠的膜厚為0.1μm左右時，壓電層70整體的膜厚約為1μm。
通過經(jīng)上述工序形成壓電層70，可提高壓電層70的特性，并且還可使使特性穩(wěn)定。即，壓電層70的結晶性，例如取向度、強度、粒徑等容易受到其襯底的影響，而作為其襯底的下電極膜60及絕緣膜55的表面粗糙度Ra越是較粗糙，就越有提高結晶性的傾向，但如果過于粗糙的話，結晶性將會惡化。在本發(fā)明中，通過將絕緣膜55的表面粗糙度Ra控制在1～3nm的范圍內(nèi)，來將下電極膜60的表面粗糙度Ra控制在1～3nm的范圍內(nèi)，而且提高了所述下電極膜60上形成的壓電層70的結晶性，其中所述絕緣膜55是構成作為壓電層70的襯底的振動膜的最表層。由此，可形成電特性及機械特性優(yōu)良的壓電層70。此外，可以將同一晶片內(nèi)的壓電層70的特性偏差抑制得很小。
進而，壓電層70的結晶性變得容易控制，并且可以比較容易地制造出期望特性的壓電層70，而且還可以批量生產(chǎn)能力。即，在本發(fā)明中，通過將絕緣膜55的表面粗糙度Ra控制在1～3nm的范圍內(nèi)，從而即使在其上形成鋯種層65時不嚴格控制濺射條件，與使絕緣膜的表面粗糙度Ra在預定范圍以外的情況相比，仍能夠比較容易地提高在其上形成的壓電層70的特性，而且還可以比較容易穩(wěn)定壓電層70的特性。由此，可以提高成品率。
此外，作為壓電層70的材料，也可以使用在鋯鈦酸鉛(PZT)等強介電性壓電材料中添加了鈮、鎳、鎂、鉍或釔等金屬的馳豫強電介質(zhì)等。只要考慮壓電元件的特性、用途等來適當選擇其組成即可，例如，可以例舉出PbTiO3(PT)、PbZrO3(PZ)、Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PZN-PT)、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PNN-PT)、Pb(In1/2Nb1/2)O3-PbTiO3(PIN-PT)、Pb(Sc1/3Ta2/3)O3-PbTiO3(PST-PT)、Pb(Sc1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PSN-PT)、BiScO3-PbTiO3(BS-PT)、BiYbO3-PbTiO3(BY-PT)等。此外，壓電層70的制造方法不限于溶膠凝膠法，例如，也可以使用MOD(金屬有機分解)法等。
此外，在如上所述形成壓電層70之后，如圖5(a)所示，在流路形成基板用晶片110的整個表面上形成例如由銥形成的上電極膜80。接著，如圖5(b)所示，在與各壓力產(chǎn)生室12相對的區(qū)域上將壓電層70及上電極膜80圖案化，從而形成壓電元件300。接著形成引導電極90。具體來說，如圖5(c)所示，在流路形成基板用晶片110的整個表面上形成包含金(Au)等的金屬層91。之后通過由抗蝕劑等構成的掩模圖案(圖中未示出)按每個壓電元件300對金屬層91進行圖案化，從而形成引導電極90。
接著，如圖5(d)所示，在流路形成基板用晶片110的壓電元件300一側(cè)接合保護基板用晶片130，所述保護基板用晶片130是硅晶片，并且將形成多個保護基板30。此外，由于所述保護基板用晶片130具有例如400μm左右的厚度，所以通過接合保護基板用晶片130，可顯著提高流路形成基板用晶片110的剛性。
接著，如圖6(a)所示，將流路形成基板用晶片110研磨到某一程度的厚度，此后，進一步使用氟代硝酸進行濕腐蝕，由此使流路形成基板用晶片110達到預定厚度。例如，在本實施方式中，對流路形成基板用晶片110進行腐蝕加工，使其約為70μm厚。接著，如圖6(b)所示，在流路形成基板用晶片110上重新形成例如由氮化硅(SiN)形成的掩模52，并圖案化成預定形狀。并且，經(jīng)該掩模52對流路形成基板用晶片110進行各向異性腐蝕，由此來如圖6(c)所示，在流路形成基板用晶片110上形成壓力產(chǎn)生室12、連通部13及供墨通路14等。
此外，此后例如通過切割等來切斷去除流路形成基板用晶片110及保護基板用晶片130的外周邊部分的不需要的部分。此外，在流路形成基板用晶片110的與保護基板用晶片130相反一側(cè)的表面上接合噴嘴板20，所述噴嘴板20貫穿設置有噴嘴開口21，并且在保護基板用晶片130上接合柔性基板40，并將流路形成基板用晶片110分割成如圖1所示的一個芯片大小的流路形成基板10等，從而形成本實施方式的噴墨式記錄頭。
此處，在通過使濺射壓力約為0.5Pa，使濺射功率輸出約為500W，使目標間隔(目標和基板之間的距離)約為65mm來在彈性膜上形成表面粗糙度Ra約為2.2nm的鋯層之后，在約700～900℃下進行約15～60分鐘的熱氧化，從而形成絕緣膜，除此之外，再根據(jù)上述制造方法制造而成的記錄頭是實施例1的噴墨式記錄頭。該實施例1中的頭部件的壓電層(PZT層)的表面粗糙度約為2.1nm。圖7(a)示出了實施例1的壓電層表面的SEM(電子掃描顯微鏡)照片。
為了進行比較，舉出比較例1的噴墨式記錄頭，所述比較例1的噴墨式記錄頭是除了將形成鋯層時的濺射條件設定得不同，即設濺射壓力為0.3Pa，設濺射輸出功率為1000W，設目標間隔為170mm以外，與實施例1相同地形成的。該比較例1的頭部件的壓電層(PZT)的表面粗糙度約為0.8nm。圖7(b)示出了比較例1的壓電層表面的SEM照片。
如圖7(a)及圖7(b)所示，可以確認實施例1的壓電層是比比較例1的壓電層致密的層。并且，通過比較上述實施例1及比較例1的頭部件的壓電元件(壓電層)特性可知，實施例1的頭部件比比較例1的頭部件壓電層特性更好。
(其他實施方式)以上說明了本發(fā)明的一個實施方式，但本發(fā)明不限于上述實施方式。例如，在上述實施方式中，作為用于液體噴射裝置的頭部件的一個例子，示出了噴墨式記錄頭，但本發(fā)明是以廣泛的整個液體噴頭為對象的，因此適用于噴射墨水之外的液體的噴頭。作為其他的液體噴頭可以例舉出用于打印機等圖像記錄裝置上的各種記錄頭、用于制造液晶顯示器等的濾色器的顏料噴頭、用于形成有機EL顯示器或者FED(平面發(fā)光顯示器)等的電極的電極材料噴頭、用于生物芯片的制造的生物有機物噴頭等。此外，本發(fā)明不僅適用于作為液體噴射單元而搭載在所述液體噴頭(噴墨式記錄頭)上的致動器裝置，而且還可適用于搭載在所有裝置上的致動器裝置。例如，除上述頭部件之外，致動器裝置還可以適用于傳感器等上。
權利要求
1.一種致動器裝置的制造方法，其是一種包括在基板的一個表面上形成振動膜的工序，和在該振動膜上形成由下電極、壓電層及上電極構成的壓電元件的工序的壓電致動器制造方法，其特征在于，形成所述振動膜的工序包括通過形成鋯層并且在預定溫度下對該鋯層進行熱氧化，從而將由氧化鋯形成的構成所述振動膜的最表層的絕緣膜以使其表面粗糙度Ra在1～3nm范圍內(nèi)地形成的工序，并且形成所述壓電元件的工序包括通過使用濺射法在所述下電極上涂布鈦(Ti)來形成鈦種層的工序；以及在該鈦種層上涂布壓電材料來形成壓電體前驅(qū)體膜，并且燒結該壓電體前驅(qū)體膜使其結晶，從而形成所述壓電層的工序。
2.如權利要求1所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述絕緣膜的工序中，使所述絕緣膜的表面粗糙度Ra大于2nm。
3.如權利要求1所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述絕緣膜的工序中，所述鋯層的(002)面取向度為80％以上。
4.如權利要求1所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在熱氧化所述鋯層時，使其加熱溫度在900℃以下。
5.如權利要求1所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述鈦種層的工序中，將所述鈦種層形成為1～8nm的厚度。
6.如權利要求1所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，使形成所述鈦種層時的功率密度為1～4kW/m2。
7.如權利要求1所述的致動器裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述鈦種層的工序中，在所述下電極上至少涂布兩次以上的鈦(Ti)。
8.一種液體噴射裝置，其特征在于，具有將使用權利要求1～7中任一項所述的制造方法制造的致動器裝置作為液體噴射單元的頭部件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種既可以提高構成壓電元件的壓電層的特性，又可以穩(wěn)定壓電層特性的致動器裝置的制造方法及液體噴射裝置。形成所述振動膜的工序包括通過形成鋯層并且在預定溫度下對該鋯層進行熱氧化，從而將由氧化鋯形成的構成所述振動膜的最表層的絕緣膜以使其表面粗糙度Ra在1～3nm范圍內(nèi)地形成的工序，并且，形成所述壓電元件的工序包括通過使用濺射法在所述下電極上涂布鈦(Ti)來形成鈦種層的工序；以及在該鈦種層上涂布壓電材料來形成壓電體前驅(qū)體膜，并且燒結該壓電體前驅(qū)體膜使其結晶，從而形成所述壓電層的工序。
文檔編號B41J2/16GK1666870SQ2005100538
公開日2005年9月14日 申請日期2005年3月11日 優(yōu)先權日2004年3月11日
發(fā)明者李欣山, 村井正己, 新?？∩? 伊藤牧 申請人:精工愛普生株式會社