圧電アクチュエータの製造方法、液滴噴射装置の製造方法、圧電アクチュエータ、及び、液滴噴射装置
【課題】ＡＤ法による成膜工程によって形成される薄膜層に急激に膜厚が変化する部分が存在しても、その部分に生じる応力集中を小さくして、破損を極力防止すること。
【解決手段】成膜ノズル５２の振動板３０に対する相対移動により圧電材料層３１が成膜される領域の縁が、振動板３０に直交する方向から見て、振動板３０の変形許容部３０ａよりも外側に位置して拘束部３０ｂと重なるように、成膜ノズル５２を移動させる。これにより、成膜領域の境界部分における圧電材料層３１に生じる応力集中が小さくなるため、圧電材料層３１の破損が防止される。
【解決手段】成膜ノズル５２の振動板３０に対する相対移動により圧電材料層３１が成膜される領域の縁が、振動板３０に直交する方向から見て、振動板３０の変形許容部３０ａよりも外側に位置して拘束部３０ｂと重なるように、成膜ノズル５２を移動させる。これにより、成膜領域の境界部分における圧電材料層３１に生じる応力集中が小さくなるため、圧電材料層３１の破損が防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの製造方法、液滴噴射装置の製造方法、圧電アクチュエータ、及び、液滴噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属材料等からなる基板と、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の強誘電性の圧電セラミックス材料からなる薄膜状の圧電材料層と、この圧電材料層に電界を生じさせるための電極を備えた、圧電アクチュエータが知られている。この圧電アクチュエータは、電界が作用したときの圧電材料層の伸縮を利用して基板を変形させることにより対象を駆動する。
【０００３】
その一方で、平坦な基板表面に薄膜を形成する方法の１つとして、微粒子状の薄膜材料とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから基板に向けて噴射し、その際の衝突エネルギーにより粒子を基板表面に堆積させて成膜する、エアロゾルデポジション法（以下、ＡＤ法という）が知られている。そして、特許文献１（特開２００４−１２２３４１号公報）には、このＡＤ法を用いて、圧電材料層を基板表面に薄膜状に形成する成膜方法が開示されている。この成膜方法によれば、スリットを有する成膜ノズルを基板に対して相対移動させながら、圧電材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルをスリットから基板に吹き付けて、圧電材料の粒子を基板上に堆積させることにより、基板に圧電材料層を成膜する。
【特許文献１】特開２００４-１２２３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＡＤ法により基板に薄膜層を成膜する場合、成膜ノズルを基板に対して所定の一方向（走査方向）に相対移動させながらエアロゾルを噴射させるのが最も一般的であるが、この場合、基板に形成された帯状の薄膜層には、走査方向と直交する方向である幅方向に関して、膜厚の分布が生じやすい（特許文献１の図１０参照）。その要因として、まず、スリットから噴射されるエアロゾルの流速分布が均一でないために、粒子が堆積する速度に差が生じてしまうことが挙げられる。また、スリットから所定の角度で噴射されたエアロゾルが、先に基板に形成された膜の一部を削り取ってしまい、結果として、その領域における粒子の堆積が遅れてしまうということも１つの要因となっている。
【０００５】
従って、ＡＤ法により圧電材料層を成膜すると、成膜された圧電材料層には、成膜ノズルの移動方向と直交する方向に膜厚分布が生じやすく、この膜厚分布により圧電アクチュエータに不具合が生じることがある。
【０００６】
本発明の目的は、ＡＤ法による成膜工程によって形成される薄膜層に急激に膜厚が変化する部分が存在しても、その部分に生じる応力集中を小さくして、破損を極力防止することが可能な圧電アクチュエータ、及び、その製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、複数の変形可能部と該変形可能部を区画する拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、 前記基板を提供するステップと、前記基板上に前記複数の薄膜層を形成するステップとを含み、前記薄膜層を形成するステップが、前記複数の薄膜層のうち少なくとも１つの薄膜層を、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成することを含む圧電アクチュエータの製造方法が提供される。
【０００８】
成膜ノズルを基板に対してある方向に相対移動させながらエアロゾルを噴射させて、基板に薄膜層を成膜すると、成膜された薄膜層には、成膜ノズルの移動方向と直交する方向に膜厚の分布が生じやすい。そのため、基板上の互いに隣接する複数の領域に対してそれぞれ成膜ノズルを相対移動させて、これらの領域にそれぞれ薄膜層を成膜する場合、それぞれの成膜領域に膜厚分布が生じていると、成膜領域が隣接する部分（境界部）において、薄膜層に急激な膜厚の変化が生じやすくなる。したがって、例えば薄膜層が圧電材料層である場合、製造段階における分極処理の際や、圧電アクチュエータが対象を駆動する際に、圧電材料層に電界が印加されて変形すると、膜厚が急激に変化する境界部には、特に大きな応力集中が発生しやすくなる。この応力集中は、境界部に亀裂を生じさせ、圧電材料層を破損させる原因となり得ることを発明者は見出した。
【０００９】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法によれば、圧電アクチュエータの少なくとも１つの薄膜層の、複数の領域の境界部が、駆動電極と基板の変形可能部とが重なる領域、即ち、駆動電極により圧電材料層に対して電界が直接印加されて基板が大きく変形する領域（活性部）よりも、外側に位置し、この領域と重ならなくなる。そのため、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中は小さくなり、薄膜層の破損が防止されるため、圧電アクチュエータの信頼性が高まる。
【００１０】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法において、前記成膜ノズルにエアロゾルが噴射されるスリットが形成されてもよく、該スリットが基板に噴射されるエアロゾルの領域が少なくとも一つの圧力室を覆うような大きさを有してもよい。このような大きさのスリットを使うことにより、成膜領域の境界部が、前記活性部の外側となるように成膜することができる。
【００１１】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法において、いずれの変形可能部も区分された複数の領域内に形成され得る。
【００１２】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法においては、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記境界部が、前記基板に直交する方向から見て、前記拘束部と重なるように、前記複数の領域のそれぞれに対して、前記成膜ノズルを移動させ得る。この製造方法によれば、成膜ノズルの基板に対する相対移動により前記薄膜層が成膜される領域の境界部が、基板の拘束部と重なっており、変形可能部とは重ならないことから、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中が小さくなる。
【００１３】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法において、前記基板は、前記変形可能部が所定の方向に複数配列された変形可能部の列を有してもよく、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルを、前記基板に対して前記所定の方向に相対移動させることにより、前記基板に直交する方向から見て前記変形可能部の列と重なる領域全体に一度に成膜してもよい。この製造方法によれば、薄膜層の成膜領域の境界部分が変形可能部と重なる領域には存在せず、その部分における応力集中が小さくなる。尚、この製造方法には、１列の変形可能部と重なる領域に対する薄膜層の成膜を、成膜ノズルを１回だけ移動させて行う方法と、１つの成膜領域に対して成膜ノズルを複数回移動させて、その成膜領域に重ねて粒子を堆積させて行う方法の両方が含まれる。
【００１４】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法においては、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、圧電材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、前記圧電材料層を成膜し得る。この製造方法によれば、成膜領域の境界部分の圧電材料層に生じる応力集中を小さくして、圧電材料層の破損を防止することができる。
【００１５】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法においては、前記複数の薄膜層が絶縁層を有してもよく、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、絶縁材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、導電性を有する前記基板と前記駆動電極との間を絶縁する、絶縁層を成膜し得る。この製造方法によれば、成膜領域の境界部分の絶縁層に生じる応力集中を小さくして、絶縁層の破損を防止することができる。
【００１６】
本発明の第２の態様に従えば、平面に沿って配列された複数の圧力室、及び、これら複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の噴射ノズルを有する流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室に対向して変形可能な変形可能部と前記流路ユニットに接合された拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において、少なくとも一部が前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備えた圧電アクチュエータとを備えた液滴噴射装置の製造方法であって、前記基板上に、前記複数の薄膜層を形成するステップと、前記基板に前記流路ユニットを取り付けるステップとを含み、前記薄膜層を形成するステップが、前記複数の薄膜層のうち少なくとも１つの薄膜層を、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成することを含む液滴噴射装置の製造方法が提供される。
【００１７】
この液滴噴射装置の製造方法によれば、圧電アクチュエータの少なくとも１つの薄膜層の、複数の領域の境界部が、駆動電極と基板の変形可能部とが重なる領域、即ち、駆動電極により圧電材料層に対して電界が直接印加されて基板が大きく変形する領域よりも外側に位置することになる。そのため、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中は小さくなり、薄膜層の破損が防止される。
【００１８】
本発明の液滴噴射装置の製造方法において、前記成膜ノズルにエアロゾルが噴射されるスリットが形成されてもよく、該スリットが基板に噴射されるエアロゾルの領域が少なくとも一つの圧力室を覆うような大きさを有してもよい。このような大きさのスリットを使うことにより、成膜領域の境界部が、前記活性部の外側となるように成膜することができる。
【００１９】
本発明の液滴噴射装置の製造方法において、いずれの変形可能部も区分された複数の領域内に形成され得る。
【００２０】
本発明の液滴噴射装置の製造方法においては、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記境界部が、前記基板に直交する方向から見て、前記拘束部と重なるように、前記複数の領域のそれぞれに対して、前記成膜ノズルを移動させ得る。この製造方法によれば、成膜ノズルの基板に対する相対移動により前記薄膜層が成膜される領域の境界部が、基板の拘束部と重なっており、変形可能部とは重ならないことから、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中が小さくなる。
【００２１】
本発明の液滴噴射装置の製造方法において、前記基板は、前記変形可能部が所定の方向に複数配列された変形可能部の列を有してもよく、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルを、前記基板に対して前記所定の方向に相対移動させることにより、前記基板に直交する方向から見て前記変形可能部の列と重なる領域全体に一度に成膜してもよい。この製造方法によれば、薄膜層の成膜領域の境界部分が変形可能部と重なる領域には存在せず、その部分における応力集中が小さくなる。尚、この製造方法には、１列の変形可能部と重なる領域に対する薄膜層の成膜を、成膜ノズルを１回だけ移動させて行う方法と、１つの成膜領域に対して成膜ノズルを複数回移動させて、その成膜領域に重ねて粒子を堆積させて行う方法の両方が含まれる。
【００２２】
本発明の液滴噴射装置の製造方法においては、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、圧電材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、前記圧電材料層を成膜し得る。この製造方法によれば、成膜領域の境界部分の圧電材料層に生じる応力集中を小さくして、圧電材料層の破損を防止することができる。
【００２３】
本発明の液滴噴射装置の製造方法においては、前記複数の薄膜層が絶縁層を有してもよく、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、絶縁材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、導電性を有する前記基板と前記駆動電極との間を絶縁する、絶縁層を成膜し得る。この製造方法によれば、成膜領域の境界部分の絶縁層に生じる応力集中を小さくして、絶縁層の破損を防止することができる。
【００２４】
本発明の第３の態様に従えば、圧電アクチュエータであって、複数の変形可能部と該変形可能部を区画する拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において、少なくとも一部が前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備え、前記複数の薄膜層のうちの少なくとも１つの薄膜層は、互いに隣接する複数の領域を含み、それらの領域の境界部が、前記変形可能部よりも外側に位置する圧電アクチュエータが提供される。
【００２５】
この圧電アクチュエータによれば、少なくとも１つの薄膜層の、成膜ノズルの基板に対する相対移動により成膜される複数の領域の境界部が、駆動電極と基板の変形可能部とが重なる領域、即ち、駆動電極により圧電材料層に対して電界が直接印加されて基板が大きく変形する領域よりも外側に位置することになる。そのため、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中は小さくなり、薄膜層の破損が防止される。
【００２６】
本発明の圧電アクチュエータにおいて、少なくとも１つの薄膜層は前記圧電材料層であり得る。
【００２７】
本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記薄膜層は、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成され得る。
【００２８】
本発明の第４の態様に従えば、液滴噴射装置であって、平面に沿って配列された複数の圧力室、及び、これら複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の噴射ノズルを有する流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室に対向して変形可能な変形可能部と前記流路ユニットに接合された拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを有する圧電アクチュエータを備え、前記圧電アクチュエータの前記複数の薄膜層のうちの少なくとも１つの薄膜層は、互いに隣接する複数の領域を含み、それらの領域の境界部が、前記変形可能部よりも外側に位置する液滴噴射装置が提供される。
【００２９】
この液滴噴射装置によれば、圧電アクチュエータの少なくとも１つの薄膜層の、成膜ノズルの基板に対する相対移動により成膜される複数の領域の境界部が、駆動電極と基板の変形可能部とが重なる領域、即ち、駆動電極により圧電材料層に対して電界が直接印加されて基板が大きく変形する領域よりも外側に位置することになる。そのため、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中は小さくなり、薄膜層の破損が防止される。
【００３０】
本発明の液滴噴射装置において、少なくとも１つの薄膜層は前記圧電材料層であり得る。
【００３１】
本発明の液滴噴射装置において、前記薄膜層は、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成され得る。
【００３２】
本発明の液滴噴射装置において、液滴噴射装置は、インクジェットプリンタであり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、一方向に移動しながら記録用紙にインクを噴射して画像等を記録するシリアル型インクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。
【００３４】
まず、シリアル型インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの構成について簡単に説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１００は、図１の左右方向に移動可能なキャリッジ４と、このキャリッジ４に設けられて記録用紙７に対してインクの液滴を噴射するシリアル型のインクジェットヘッド１（液滴噴射装置）と、記録用紙７を図１の前方へ送る搬送ローラ５等を備えている。そして、インクジェットプリンタ１００は、キャリッジ４によりインクジェットヘッド１を一体的に左右方向（走査方向）へ移動させながら、その下面に形成された噴射ノズル２０（図２〜図５参照）から記録用紙７に対してインクを噴射させることにより、記録用紙７に所望の文字や画像等を記録する。
【００３５】
次に、インクジェットヘッド１について図２〜図５を参照して説明する。インクジェットヘッド１は、噴射ノズル２０及び圧力室１４を含むインク流路が形成された流路ユニット２と、この流路ユニット２の上面に配置されて、圧力室１４内のインクに噴射圧力を付与する圧電アクチュエータ３とを備えている。
【００３６】
まず、流路ユニット２について説明する。図４、図５に示すように、流路ユニット２はキャビティプレート１０、ベースプレート１１、マニホールドプレート１２、及びノズルプレート１３を備えており、これら４枚のプレート１０〜１３が積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート１０、ベースプレート１１及びマニホールドプレート１２はステンレス鋼製の板であり、これら３枚のプレート１０〜１２に、後述するマニホールド１７や圧力室１４等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート１３は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート１２の下面に接着される。あるいは、このノズルプレート１３も、３枚のプレート１０〜１２と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。
【００３７】
図２〜図５に示すように、４枚のプレート１０〜１３のうち、最も上方に位置するキャビティプレート１０には、平面に沿って配列された複数の圧力室１４がプレート１０を貫通する孔により形成され、これら複数の圧力室１４は上下両側から後述の振動板３０及びベースプレート１１によりそれぞれ覆われている。また、複数の圧力室１４は、紙送り方向（図２の上下方向）に４列に配列されている。さらに、各圧力室１４は、平面視で走査方向（図２の左右方向）に長い、略楕円形状に形成されている。なお、本発明において「平面視」とは、振動板（基板）３０に直交する方向から見ることを意味する。
【００３８】
図３に示すように、ベースプレート１１の、平面視で圧力室１４の両端部と重なる位置には、それぞれ連通孔１５，１６が形成されている。この例では、連通孔１５，１６の半径はそれぞれ約０．０５ｍｍである。また、マニホールドプレート１２には、平面視で、紙送り方向に配列された圧力室１４の連通孔１５側の部分と重なるように、紙送り方向（図２の上下方向）に延びる４つのマニホールド１７が形成されている。これら４つのマニホールド１７は、後述の振動板３０に形成されたインク供給口１８（図２参照）に連通しており、図示しないインクタンクからインク供給口１８を介してマニホールド１７へインクが供給される。さらに、マニホールドプレート１２の、平面視で複数の圧力室１４のマニホールド１７と反対側の端部と重なる位置には、それぞれ、複数の連通孔１６に連なる複数の連通孔１９も形成されている。
【００３９】
さらに、ノズルプレート１３の、平面視で複数の連通孔１９にそれぞれ重なる位置には、複数の噴射ノズル２０が形成されている。図２に示すように、複数の噴射ノズル２０は、４列に配列された複数の圧力室１４の、マニホールド１７と反対側の端部とそれぞれ重なっており、４つのマニホールド１７と重ならない領域において紙送り方向（図２の上下方向）に均等間隔で配列されて、走査方向に並ぶ４列のノズル列２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを構成している。これら４列のノズル列２１ａ〜２１ｄはそれぞれ同数の噴射ノズル２０からなり、それらの配列方向に関する噴射ノズル２０の間隔（ピッチＰ）は全て等しい。また、４列のノズル列２１ａ〜２１ｄは、Ｐ／４ずつ紙送り方向下流側（図２の下方）へ順にずれている。従って、４列のノズル列２１ａ〜２１ｄにより、記録用紙７に、紙送り方向にＰ／４の間隔で並ぶ複数のドットを形成することが可能となっている。
【００４０】
尚、図２に示すように、複数の噴射ノズル２０、及び、これら複数の噴射ノズル２０に対応する複数の圧力室１４は、結果的に、紙送り方向（第１配列方向）に配列されるとともに、この紙送り方向に対して角度θをなして交差する方向（第２配列方向）にも配列されて、これら２つの方向に沿ってマトリックス状に配列されている。但し、第１配列方向の噴射ノズル２０及び圧力室１４の配列数（１０個）は、第２配列方向の配列数（４個）よりも多く、また、配置間隔が小さくなっている（配置密度が高くなっている）。つまり、第１配列方向が、記録用紙７に精細なドットの列が形成される方向に対応している。
【００４１】
図４に示すように、マニホールド１７は連通孔１５を介して圧力室１４に連通し、さらに、圧力室１４は、連通孔１６，１９を介して噴射ノズル２０に連通している。このように、流路ユニット２内には、マニホールド１７から圧力室１４を経て噴射ノズル２０に至る個別インク流路２５が複数形成されている。
【００４２】
次に、圧電アクチュエータ３について説明する。図２〜図５に示すように、圧電アクチュエータ３は、流路ユニット２の上面に配置された金属製の振動板３０（基板）と、この振動板３０の上面に複数の圧力室１４に跨って連続的に形成された圧電材料層３１と、この圧電材料層３１の上面に複数の圧力室１４にそれぞれ対応して形成された複数の個別電極３２（駆動電極）とを有する。尚、圧電材料層３１と個別電極３２は、共に、数μｍ〜十数μｍ程度の厚さの薄膜状の層（薄膜層）である。図３に示すように、各個別電極３２の幅（図３の紙送り方向の長さ）は０．１６ｍｍ程度であればよい。
【００４３】
振動板３０は、平面視で略矩形状の金属材料からなる導電性を有する板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板３０は、キャビティプレート１０の上面に複数の圧力室１４を覆うように配設されて、このキャビティプレート１０に接合されている。そして、振動板３０の圧力室１４に対向する部分は上下方向に撓み変形可能な変形可能部３０ａとなっており、一方、振動板３０のキャビティプレート１０に接合されている部分は変形が拘束された拘束部３０ｂとなっている。また、この振動板３０は常にグランド電位に保持されており、複数の個別電極３２に対向して個別電極３２と振動板３０との間の圧電材料層３１に厚み方向の電界を作用させる共通電極を兼ねている。
【００４４】
振動板３０の上面には、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料層３１が形成されている。この圧電材料層３１は、複数の圧力室１４に跨って連続的に形成されている。この圧電材料層３１は、非常に細かな粒子とキャリアガスとからなるエアロゾルを基板に対して吹き付けて粒子を堆積させる、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）により形成されている。このＡＤ法による圧電材料層３１の成膜工程については、後ほど詳しく説明する。
【００４５】
圧電材料層３１の上面には、圧力室１４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有する複数の個別電極３２が形成されている。これら個別電極３２は、平面視で対応する圧力室１４の中央部に重なる位置にそれぞれ形成されている。また、個別電極３２は金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタンなどの導電性材料からなる。さらに、複数の個別電極３２の図２の左端部からは、それぞれ複数の接点部３５が引き出されている。そして、これら複数の接点部３５には、フレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）等の可撓性を有する配線部材（図示省略）の接点が接合され、複数の接点部３５は、この配線部材を介して複数の個別電極３２に対して選択的に駆動電圧を供給するドライバＩＣ（図示省略）と電気的に接続されている。個別電極３２と重なる圧電材料層３１の領域３１ｂが、後述するように駆動電圧により変形する領域となり、この領域３１ｂを「活性部」という。なお、図３には、この例で使用したインクジェットヘッドの圧力室１４の寸法（長さ０．６ｍｍ、幅０．２５ｍｍ）、活性部３１ｂ及び個別電極３２の寸法（長さ０．５ｍｍ、幅０．１６ｍｍ）の一例を示した。
【００４６】
次に、インク噴射時における圧電アクチュエータ３の作用について説明する。複数の個別電極３２に対してドライバＩＣから選択的に駆動電圧が印加されると、駆動電圧が印加された圧電材料層３１上側の個別電極３２とグランド電位に保持されている圧電材料層３１下側の共通電極としての振動板３０の電位が異なる状態となり、個別電極３２と振動板３０の間に挟まれた圧電材料層３１に厚み方向の電界が生じる。ここで、圧電材料層３１の分極方向と電界の方向とが同じ場合には、圧電材料層３１はその分極方向である厚み方向に伸びて水平方向に収縮する。そして、この圧電材料層３１の収縮変形に伴って振動板３０が圧力室１４側に凸となるように撓むため、圧力室１４内の容積が減少して圧力室１４内のインクに圧力が付与され、圧力室１４に連通する噴射ノズル２０からインクの液滴が噴射される。
【００４７】
次に、インクジェットヘッド１の製造方法について説明する。図６にインクジェットヘッド１の製造工程を概略的に示す。まず、図６（ａ）に示すように、流路ユニット２を構成する４枚のプレート１０〜１３と圧電アクチュエータ３の振動板３０とを、接着や金属拡散接合等により接合する（基板を提供するステップ）。
【００４８】
次に、圧電アクチュエータ３を以下の工程により作製する。図６（ｂ）に示すように、振動板３０の上面（流路ユニット２との接合面と反対側の面）に、ＡＤ法により圧電材料層３１を形成する。即ち、圧電材料の超微粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを、振動板３０に向けて噴射して高速で衝突させ、振動板３０の上面に粒子を緻密に堆積させて薄膜状の圧電材料層３１を形成する。その後、図６（ｃ）に示すように、圧電材料層３１の上面に、スクリーン印刷、スパッタ法、あるいは、蒸着法等により、複数の個別電極３２及び複数の接点部３５を形成する。
【００４９】
さらに、ＡＤ法による圧電材料層３１の成膜工程についてさらに詳しく説明する。図７は圧電材料層３１の成膜装置５０の概略構成図である。この成膜装置５０は、成膜チャンバー５１と、エアロゾル供給管６４を介してエアロゾル発生器６０に接続されるとともに成膜チャンバー５１内に配置された成膜ノズル５２と、成膜チャンバー５１内において振動板３０を所定方向に移動させるステージ５３を備えている。
【００５０】
エアロゾル発生器６０は、超微粒子状（例えば、粒径１μｍ以下）の圧電材料Ｍとキャリアガスとの混合物であるエアロゾルＺを発生させる。エアロゾル発生器６０は、内部に材料粒子Ｍを収容可能なエアロゾル室６１と、このエアロゾル室６１に取り付けられてエアロゾル室６１を振動する加振装置６２とを備えている。エアロゾル室６１には、キャリアガスを導入するためのガスボンベＧが導入管６３を介して接続されている。尚、キャリアガスとしては、乾燥空気、窒素ガス、アルゴンガス、酸素ガス、ヘリウムガス等が用いられる。成膜チャンバー５１内には、成膜ノズル５２とステージ５３が設置されており、さらに、成膜チャンバー５１は排気管５４を介して真空ポンプＰに接続されている。成膜ノズル５２の先端部には、ステージ５３上の振動板３０に向けて開口する、一方向に長い矩形状のスリット５５（図８参照）が設けられている。また、ステージ５３は、振動板３０をスリット５５の幅方向（図７の水平方向）に移動させる。
【００５１】
そして、成膜装置５０は、真空ポンプにより成膜チャンバー５１内の圧力を低下させて、エアロゾル発生器で発生したエアロゾルを成膜ノズル５２のスリット５５から振動板３０の上面に向けて噴射させながら、同時に、ステージ５３上の振動板３０を成膜ノズル５２に対して移動させて、振動板３０の所定の領域に圧電材料層３１を形成する（薄膜層を形成するステップ）。
【００５２】
さらに、圧電材料層３１の成膜時における振動板３０と成膜ノズル５２の相対移動について詳しく説明する。図８（ａ），８（ｂ）は、成膜時における振動板３０と成膜ノズル５２の位置関係を示している。尚、前述したように、実際には振動板３０がステージ５３とともに成膜ノズル５２に対して移動するのであるが、以下の説明においては、便宜上、成膜ノズル５２が振動板３０に対して移動するものとする。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、成膜ノズル５２は、振動板３０の上面のある領域に対して、スリット５５の幅方向（スリット５５の長手方向と直交する方向：図８の前後方向）に移動しながら、振動板３０にエアロゾルを噴射して、この領域に圧電材料層３１を形成する。また、この領域以外の別の領域にも圧電材料層３１を形成する必要がある場合には、図８（ｂ）に示すように、成膜ノズル５２は、その別の領域に対して、同じくスリット５５の幅方向に移動しながらエアロゾルを噴射して、この領域に圧電材料層３１を形成する。なお、その別の領域の上方に成膜ノズル５２が達するまでは噴射を停止し、別の領域の噴射開始位置に達したときに噴射を再開してもよい。図８（ｃ）には、停止している状態の成膜ノズル５２から噴射されるエアロゾルによって覆われる基板上の領域（以下、「噴射領域」という）３１ａが示されている。この例では、噴射領域３１ａは、矩形であり、約０．４ｍｍの幅を有し、圧電材料層３１の走査方向に並ぶ２つの活性部３１ｂを完全に収容する長さを有する。なお、噴射領域３１ａは、１つの活性部３１ｂまたは、３個以上の活性部３１ｂを覆うような長さになるような成膜ノズル５２を用いてもよい。このように、振動板３０の上面の複数の領域のそれぞれに対して、成膜ノズル５２を相対移動させながらエアロゾルを噴射させることで、振動板３０の上面の広い領域にわたって圧電材料層３１を形成することが可能になる。
【００５４】
尚、振動板３０上面の複数の領域にそれぞれ圧電材料層３１を形成する場合には、図８（ａ）、８（ｂ）のように、複数の領域に対する成膜ノズルの移動方向が同じ（図８において、前方から後方）であってもよい。あるいは、複数の領域に対して連続的にエアロゾルを噴射できるように、ある領域に対して前方から後方へ成膜ノズルを移動させ、隣接する次の領域に対しては後方から前方へ成膜ノズルを移動させるというように、成膜ノズルの移動方向を交互に切り替えてもよい。
【００５５】
尚、図８に示すように、エアロゾルを噴射する成膜ノズル５２を、振動板３０に対して一方向に移動させて帯状の圧電材料層３１を形成すると、この帯状の圧電材料層３１の膜厚は、その長手方向、即ち、成膜ノズル５２の移動方向（図８の前後方向）に関してはほぼ均一となり、膜厚分布はほとんど存在しない。一方、帯状の圧電材料層３１の幅方向（成膜ノズル５２の移動方向と直交する方向：図８の左右方向）に関しては、スリット５５から噴射されるエアロゾルの流速分布が均一でない等の理由から、圧電材料層３１には膜厚分布が生じやすい。
【００５６】
そして、本実施形態の圧電材料層３１の成膜工程においては、図９（ａ）の破線矢印で示すように、成膜ノズル５２を、振動板３０に対して、圧力室１４の配列方向（複数の圧力室１４にそれぞれ対応する振動板３０の変形可能部３０ａの配列方向）に移動させて、振動板３０の上面に圧電材料層３１を形成する。より具体的には、振動板３０の、走査方向一方側（図９（ａ）左側）の２列の圧力室列と重なる領域Ａ１と、走査方向他方側（図９（ａ）右側）の２列の圧力室列と重なる領域Ａ２の、走査方向に関して互いに隣接する２つの領域Ａ１，Ａ２のそれぞれに対して、成膜ノズル５２を圧力室１４の配列方向に移動させる。つまり、成膜ノズル５２を領域Ａ１に対して圧力室１４の配列方向に移動させて、左側２列の圧力室列（変形可能部３０ａの列）と重なる領域Ａ１の全域に一度に圧電材料層３１を形成する。続いて、成膜ノズル５２を領域Ａ２に対して圧力室１４の配列方向に移動させて、右側２列の圧力室列と重なる領域Ａ２の全域に一度に圧電材料層３１を形成する。尚、領域Ａ１，Ａ２に対する圧電材料層３１の成膜は、それぞれの成膜領域に対して成膜ノズル５２を１回だけ移動させることによって行ってもよいし、１つの成膜領域に対して複数回移動させて重ねて粒子を堆積させることによって行ってもよい。
【００５７】
このように、成膜ノズル５２が圧力室１４の配列方向に移動することによって成膜された圧電材料層３１は、図９（ｂ）に示すように、成膜ノズル５２の移動方向に平行な方向である紙送り方向に関しては、膜厚がほぼ均一となる。一方、図９（ｃ）に示すように、成膜ノズル５２の移動方向と直交する方向であるインクジェットヘッド１の走査方向に関しては、圧電材料層３１にはある膜厚分布が生じる。尚、振動板３０の２つの領域Ａ１，Ａ２にそれぞれ圧電材料層３１を成膜する場合の、成膜ノズル５２の移動速度（即ち、ステージ５３の移動速度）やスリット５５からのエアロゾルの噴射量等の成膜条件が同じであれば、これら２つの領域Ａ１，Ａ２における膜厚分布はほぼ等しくなる。
【００５８】
従って、図９（ｃ）に示すように、２つの領域Ａ１，Ａ２の膜厚分布によっては、これらの領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂ（継ぎ目部分）において、圧電材料層３１の膜厚が急激に変化することがある。このように、圧電材料層３１にその膜厚が急激に変化する部分が存在すると、成膜後の分極処理時や、圧力室１４内のインクに対する噴射圧力付与時に、個別電極３２に所定の電圧が印加されて圧電材料層３１に電界が作用することによって圧電材料層３１が変形したときに、その部分に応力集中が生じて、圧電材料層３１が破損してしまう虞がある。
【００５９】
しかし、図９（ａ）に示すように、本実施形態においては、圧電材料層３１が成膜される領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂ（境界部）が、平面視で圧力室１４（変形可能部３０ａ）及び個別電極３２よりも外側の、流路ユニット２に接合される振動板３０の拘束部３０ｂと重なるように、成膜ノズル５２を振動板３０に対して紙送り方向に移動させる。つまり、２つの領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂは、中央２列の圧力室列の間に位置しており、この境界部分Ｂは圧力室１４（変形可能部３０ａ）と重ならない。
【００６０】
そのため、圧電材料層３１の膜厚が領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂにおいて急激に変化した場合でも、この境界部分Ｂは、個別電極３２により圧電材料層３１に対して電界が印加されたときに変形する変形可能部３０ａと重なっていないことから、境界部分Ｂの圧電材料層３１に生じる応力集中は小さくなる。従って、圧電材料層３１の破損が防止され、圧電アクチュエータ３の信頼性が高まる。
【００６１】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００６２】
＜変更形態１＞
個別電極３２に電圧が印加されて圧電材料層３１に厚み方向の電界が作用したときには、圧電材料層３１の圧力室１４と重なる部分の中でも、個別電極３２と重なる部分の変形が最も大きくなる。従って、図１０に示すように、成膜ノズル５２の相対移動により圧電材料層３１がそれぞれ成膜される領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂが、平面視で、少なくとも個別電極３２よりも外側であればよく、圧力室１４（変形可能部３０ａ）とは多少重なっていてもよい。この変更形態１においても、領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂに生じる応力集中を低減するという効果が得られる。
【００６３】
＜変更形態２＞
図１１、図１２に示すように、圧電アクチュエータ３Ｂの個別電極３２Ｂが、平面視で、圧力室１４と重なる領域において、圧力室１４の周縁に沿う環状に形成されたものであってもよい。この圧電アクチュエータ３Ｂは、個別電極３２Ｂに駆動電圧が印加されたときの、圧力室１４の周縁部と重なる部分における圧電材料層３１の伸縮変形により、振動板３０に撓み変形を生じさせて、圧力室１４内のインクに圧力を付与する。そして、このような圧電アクチュエータ３Ｂを製造する場合には、成膜ノズル５２の振動板３０に対する相対移動により成膜される複数の領域の境界が、圧力室１４の外側に位置するように、成膜ノズル５２を移動させる。
【００６４】
また、個別電極３２Ｂの縁と圧力室１４の縁は一致していてもよいが、圧力室１４の縁のすぐ内側の領域における圧電材料層３１をより大きく変形させて、駆動効率を高めるために、図１１、図１２に示すように、個別電極３２Ｂが圧力室１４の縁からさらに外側の領域まで延びるように形成されていてもよい。そして、この場合には、成膜ノズル５２の振動板３０に対する相対移動により圧電材料層３１が成膜される複数の領域の境界は、少なくとも、個別電極３２Ｂの、圧力室１４（変形可能部３０ａ）と重なる領域（即ち、圧力室１４の縁）よりも外側に位置していればよく、個別電極３２Ｂの、圧力室１４の外側に位置する部分と重なっていてもよい。
【００６５】
＜変更形態３＞
図１３（ａ）に示すように、複数の圧力室１４は、紙送り方向（第１配列方向）と、この紙送り方向に対して角度θ傾いた方向（第２配列方向）の、２つの方向に沿ってマトリクス状に配列されている。そこで、成膜ノズル５２を、振動板３０に対して第２配列方向に相対移動させて、振動板３０の、第２配列方向に配列された１列又は複数列の圧力室１４（変形可能部３０ａ）と重なる領域に、一度に圧電材料層３１を成膜してもよい。尚、この場合には、圧電材料層３１には図１３（ｂ）に示すような膜厚分布が生じ、成膜領域Ａ３，Ａ４の境界部分において膜厚が急激に変化する場合もあるが、成膜領域Ａ３，Ａ４の境界が圧力室列の間に位置するように成膜ノズル５２を移動させることで、その境界部分に生じる応力集中を小さくすることができる。
【００６６】
＜変更形態４＞
前記実施形態では、圧電アクチュエータ３を構成する薄膜層の１つである圧電材料層３１をＡＤ法により成膜しているが、圧電材料層３１以外の薄膜層をＡＤ法により成膜してもよい。例えば、図１４に示すように、個別電極３２が振動板３０の上面（圧電材料層３１の下面）に配置され、圧電材料層３１の上面に共通電極３４が複数の個別電極に対して共通に対向配置されている構成では、個別電極３２に駆動電圧を供給するための配線を振動板３０の上面において引き回しやすくなるなどの利点がある。しかし、この構成において、振動板３０が導電性を有する金属板である場合には、振動板３０と個別電極３２の間に、両者を絶縁する絶縁層３６を設ける必要がある。この絶縁層３６は、圧電材料層３１の変形を圧力室１４内のインクに確実に伝えるために、振動板３０と同様に、ある程度の剛性を有することが必要であり、例えば、アルミナやジルコニア等の絶縁性セラミックス材料で形成される。
【００６７】
ここで、アルミナ等のセラミックス材料からなる絶縁層３６は、前述した圧電材料層３１の成膜工程と同じように、ＡＤ法により成膜することが可能である。即ち、スリット５５を有する成膜ノズル５２を振動板３０に対して所定方向に移動させつつ、絶縁層３６を形成するセラミックス材料の微粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを、成膜ノズル５２のスリット５５から振動板３０に対して吹き付けて（図８参照）、絶縁層３６を成膜する。その際に、前記実施形態と同様に、成膜ノズル５２の振動板３０に対する相対移動により成膜される複数の領域の境界が、個別電極３２の圧力室１４（変形可能部３０ａ）と重なる領域よりも外側に位置するように、成膜ノズル５２を移動させればよい。
【００６８】
尚、この変更形態４において、絶縁層３６と圧電材料層３１の両方をＡＤ法を用いた前述の成膜工程により成膜してもよいし、圧電材料層３１はＡＤ法以外の方法により成膜してもよい。
【００６９】
以上説明した実施形態及びその変更形態は、インクジェットヘッド用の圧電アクチュエータに本発明を適用した一例であるが、本発明の適用可能な形態はこれらに限られるものではない。即ち、基板の変形可能部を変形させることにより対象を駆動するように構成されているものであれば、インクジェットヘッドの分野以外で用いられる圧電アクチュエータに対しても適用可能である。液滴噴射装置は、インクジェットプリンタに限らず、医療、分析など種々の分野で用いられる、液体の液滴を噴射する装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの平面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】図３のV-V線断面図である。
【図６】インクジェットヘッドの製造工程の説明図である。
【図７】成膜装置の概略構成図である。
【図８】（ａ）は圧電材料層の成膜時の、振動板のある領域における振動板と成膜ノズルの位置関係を示す図であり、（ｂ）は圧電材料層の成膜時の、振動板の別の領域における振動板と成膜ノズルの位置関係を示す図であり、（ｃ）は噴射領域と活性部との関係を示す平面図である。
【図９】（ａ）はインクジェットヘッドの平面図であり、（ｂ）は走査方向から見たときの圧電アクチュエータの側面図であり、（ｃ）は紙送り方向から見たときの圧電アクチュエータの側面図である。
【図１０】変更形態１に係るインクジェットヘッドの平面図である。
【図１１】変更形態２に係るインクジェットヘッドの一部拡大図である。
【図１２】図１１のXII-XII線断面図である。
【図１３】（ａ）は変更形態３に係るインクジェットヘッドの平面図であり、（ｂ）は変更形態３に係る圧電アクチュエータの走査方向から見た側面図である。
【図１４】変更形態４のインクジェットヘッドの図４相当の断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ インクジェットヘッド
２ 流路ユニット
３，３Ｂ 圧電アクチュエータ
１４ 圧力室
２０ 噴射ノズル
３０ａ 変形許容部
３０ｂ 拘束部
３０ 振動板
３１ 圧電材料層
３２，３２Ｂ 個別電極
３６ 絶縁層
５２ 成膜ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの製造方法、液滴噴射装置の製造方法、圧電アクチュエータ、及び、液滴噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属材料等からなる基板と、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の強誘電性の圧電セラミックス材料からなる薄膜状の圧電材料層と、この圧電材料層に電界を生じさせるための電極を備えた、圧電アクチュエータが知られている。この圧電アクチュエータは、電界が作用したときの圧電材料層の伸縮を利用して基板を変形させることにより対象を駆動する。
【０００３】
その一方で、平坦な基板表面に薄膜を形成する方法の１つとして、微粒子状の薄膜材料とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから基板に向けて噴射し、その際の衝突エネルギーにより粒子を基板表面に堆積させて成膜する、エアロゾルデポジション法（以下、ＡＤ法という）が知られている。そして、特許文献１（特開２００４−１２２３４１号公報）には、このＡＤ法を用いて、圧電材料層を基板表面に薄膜状に形成する成膜方法が開示されている。この成膜方法によれば、スリットを有する成膜ノズルを基板に対して相対移動させながら、圧電材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルをスリットから基板に吹き付けて、圧電材料の粒子を基板上に堆積させることにより、基板に圧電材料層を成膜する。
【特許文献１】特開２００４-１２２３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＡＤ法により基板に薄膜層を成膜する場合、成膜ノズルを基板に対して所定の一方向（走査方向）に相対移動させながらエアロゾルを噴射させるのが最も一般的であるが、この場合、基板に形成された帯状の薄膜層には、走査方向と直交する方向である幅方向に関して、膜厚の分布が生じやすい（特許文献１の図１０参照）。その要因として、まず、スリットから噴射されるエアロゾルの流速分布が均一でないために、粒子が堆積する速度に差が生じてしまうことが挙げられる。また、スリットから所定の角度で噴射されたエアロゾルが、先に基板に形成された膜の一部を削り取ってしまい、結果として、その領域における粒子の堆積が遅れてしまうということも１つの要因となっている。
【０００５】
従って、ＡＤ法により圧電材料層を成膜すると、成膜された圧電材料層には、成膜ノズルの移動方向と直交する方向に膜厚分布が生じやすく、この膜厚分布により圧電アクチュエータに不具合が生じることがある。
【０００６】
本発明の目的は、ＡＤ法による成膜工程によって形成される薄膜層に急激に膜厚が変化する部分が存在しても、その部分に生じる応力集中を小さくして、破損を極力防止することが可能な圧電アクチュエータ、及び、その製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、複数の変形可能部と該変形可能部を区画する拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、 前記基板を提供するステップと、前記基板上に前記複数の薄膜層を形成するステップとを含み、前記薄膜層を形成するステップが、前記複数の薄膜層のうち少なくとも１つの薄膜層を、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成することを含む圧電アクチュエータの製造方法が提供される。
【０００８】
成膜ノズルを基板に対してある方向に相対移動させながらエアロゾルを噴射させて、基板に薄膜層を成膜すると、成膜された薄膜層には、成膜ノズルの移動方向と直交する方向に膜厚の分布が生じやすい。そのため、基板上の互いに隣接する複数の領域に対してそれぞれ成膜ノズルを相対移動させて、これらの領域にそれぞれ薄膜層を成膜する場合、それぞれの成膜領域に膜厚分布が生じていると、成膜領域が隣接する部分（境界部）において、薄膜層に急激な膜厚の変化が生じやすくなる。したがって、例えば薄膜層が圧電材料層である場合、製造段階における分極処理の際や、圧電アクチュエータが対象を駆動する際に、圧電材料層に電界が印加されて変形すると、膜厚が急激に変化する境界部には、特に大きな応力集中が発生しやすくなる。この応力集中は、境界部に亀裂を生じさせ、圧電材料層を破損させる原因となり得ることを発明者は見出した。
【０００９】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法によれば、圧電アクチュエータの少なくとも１つの薄膜層の、複数の領域の境界部が、駆動電極と基板の変形可能部とが重なる領域、即ち、駆動電極により圧電材料層に対して電界が直接印加されて基板が大きく変形する領域（活性部）よりも、外側に位置し、この領域と重ならなくなる。そのため、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中は小さくなり、薄膜層の破損が防止されるため、圧電アクチュエータの信頼性が高まる。
【００１０】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法において、前記成膜ノズルにエアロゾルが噴射されるスリットが形成されてもよく、該スリットが基板に噴射されるエアロゾルの領域が少なくとも一つの圧力室を覆うような大きさを有してもよい。このような大きさのスリットを使うことにより、成膜領域の境界部が、前記活性部の外側となるように成膜することができる。
【００１１】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法において、いずれの変形可能部も区分された複数の領域内に形成され得る。
【００１２】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法においては、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記境界部が、前記基板に直交する方向から見て、前記拘束部と重なるように、前記複数の領域のそれぞれに対して、前記成膜ノズルを移動させ得る。この製造方法によれば、成膜ノズルの基板に対する相対移動により前記薄膜層が成膜される領域の境界部が、基板の拘束部と重なっており、変形可能部とは重ならないことから、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中が小さくなる。
【００１３】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法において、前記基板は、前記変形可能部が所定の方向に複数配列された変形可能部の列を有してもよく、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルを、前記基板に対して前記所定の方向に相対移動させることにより、前記基板に直交する方向から見て前記変形可能部の列と重なる領域全体に一度に成膜してもよい。この製造方法によれば、薄膜層の成膜領域の境界部分が変形可能部と重なる領域には存在せず、その部分における応力集中が小さくなる。尚、この製造方法には、１列の変形可能部と重なる領域に対する薄膜層の成膜を、成膜ノズルを１回だけ移動させて行う方法と、１つの成膜領域に対して成膜ノズルを複数回移動させて、その成膜領域に重ねて粒子を堆積させて行う方法の両方が含まれる。
【００１４】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法においては、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、圧電材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、前記圧電材料層を成膜し得る。この製造方法によれば、成膜領域の境界部分の圧電材料層に生じる応力集中を小さくして、圧電材料層の破損を防止することができる。
【００１５】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法においては、前記複数の薄膜層が絶縁層を有してもよく、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、絶縁材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、導電性を有する前記基板と前記駆動電極との間を絶縁する、絶縁層を成膜し得る。この製造方法によれば、成膜領域の境界部分の絶縁層に生じる応力集中を小さくして、絶縁層の破損を防止することができる。
【００１６】
本発明の第２の態様に従えば、平面に沿って配列された複数の圧力室、及び、これら複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の噴射ノズルを有する流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室に対向して変形可能な変形可能部と前記流路ユニットに接合された拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において、少なくとも一部が前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備えた圧電アクチュエータとを備えた液滴噴射装置の製造方法であって、前記基板上に、前記複数の薄膜層を形成するステップと、前記基板に前記流路ユニットを取り付けるステップとを含み、前記薄膜層を形成するステップが、前記複数の薄膜層のうち少なくとも１つの薄膜層を、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成することを含む液滴噴射装置の製造方法が提供される。
【００１７】
この液滴噴射装置の製造方法によれば、圧電アクチュエータの少なくとも１つの薄膜層の、複数の領域の境界部が、駆動電極と基板の変形可能部とが重なる領域、即ち、駆動電極により圧電材料層に対して電界が直接印加されて基板が大きく変形する領域よりも外側に位置することになる。そのため、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中は小さくなり、薄膜層の破損が防止される。
【００１８】
本発明の液滴噴射装置の製造方法において、前記成膜ノズルにエアロゾルが噴射されるスリットが形成されてもよく、該スリットが基板に噴射されるエアロゾルの領域が少なくとも一つの圧力室を覆うような大きさを有してもよい。このような大きさのスリットを使うことにより、成膜領域の境界部が、前記活性部の外側となるように成膜することができる。
【００１９】
本発明の液滴噴射装置の製造方法において、いずれの変形可能部も区分された複数の領域内に形成され得る。
【００２０】
本発明の液滴噴射装置の製造方法においては、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記境界部が、前記基板に直交する方向から見て、前記拘束部と重なるように、前記複数の領域のそれぞれに対して、前記成膜ノズルを移動させ得る。この製造方法によれば、成膜ノズルの基板に対する相対移動により前記薄膜層が成膜される領域の境界部が、基板の拘束部と重なっており、変形可能部とは重ならないことから、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中が小さくなる。
【００２１】
本発明の液滴噴射装置の製造方法において、前記基板は、前記変形可能部が所定の方向に複数配列された変形可能部の列を有してもよく、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルを、前記基板に対して前記所定の方向に相対移動させることにより、前記基板に直交する方向から見て前記変形可能部の列と重なる領域全体に一度に成膜してもよい。この製造方法によれば、薄膜層の成膜領域の境界部分が変形可能部と重なる領域には存在せず、その部分における応力集中が小さくなる。尚、この製造方法には、１列の変形可能部と重なる領域に対する薄膜層の成膜を、成膜ノズルを１回だけ移動させて行う方法と、１つの成膜領域に対して成膜ノズルを複数回移動させて、その成膜領域に重ねて粒子を堆積させて行う方法の両方が含まれる。
【００２２】
本発明の液滴噴射装置の製造方法においては、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、圧電材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、前記圧電材料層を成膜し得る。この製造方法によれば、成膜領域の境界部分の圧電材料層に生じる応力集中を小さくして、圧電材料層の破損を防止することができる。
【００２３】
本発明の液滴噴射装置の製造方法においては、前記複数の薄膜層が絶縁層を有してもよく、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、絶縁材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、導電性を有する前記基板と前記駆動電極との間を絶縁する、絶縁層を成膜し得る。この製造方法によれば、成膜領域の境界部分の絶縁層に生じる応力集中を小さくして、絶縁層の破損を防止することができる。
【００２４】
本発明の第３の態様に従えば、圧電アクチュエータであって、複数の変形可能部と該変形可能部を区画する拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において、少なくとも一部が前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備え、前記複数の薄膜層のうちの少なくとも１つの薄膜層は、互いに隣接する複数の領域を含み、それらの領域の境界部が、前記変形可能部よりも外側に位置する圧電アクチュエータが提供される。
【００２５】
この圧電アクチュエータによれば、少なくとも１つの薄膜層の、成膜ノズルの基板に対する相対移動により成膜される複数の領域の境界部が、駆動電極と基板の変形可能部とが重なる領域、即ち、駆動電極により圧電材料層に対して電界が直接印加されて基板が大きく変形する領域よりも外側に位置することになる。そのため、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中は小さくなり、薄膜層の破損が防止される。
【００２６】
本発明の圧電アクチュエータにおいて、少なくとも１つの薄膜層は前記圧電材料層であり得る。
【００２７】
本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記薄膜層は、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成され得る。
【００２８】
本発明の第４の態様に従えば、液滴噴射装置であって、平面に沿って配列された複数の圧力室、及び、これら複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の噴射ノズルを有する流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室に対向して変形可能な変形可能部と前記流路ユニットに接合された拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを有する圧電アクチュエータを備え、前記圧電アクチュエータの前記複数の薄膜層のうちの少なくとも１つの薄膜層は、互いに隣接する複数の領域を含み、それらの領域の境界部が、前記変形可能部よりも外側に位置する液滴噴射装置が提供される。
【００２９】
この液滴噴射装置によれば、圧電アクチュエータの少なくとも１つの薄膜層の、成膜ノズルの基板に対する相対移動により成膜される複数の領域の境界部が、駆動電極と基板の変形可能部とが重なる領域、即ち、駆動電極により圧電材料層に対して電界が直接印加されて基板が大きく変形する領域よりも外側に位置することになる。そのため、成膜領域の境界部分において薄膜層に急激な膜厚の変化が生じた場合でも、その部分に生じる応力集中は小さくなり、薄膜層の破損が防止される。
【００３０】
本発明の液滴噴射装置において、少なくとも１つの薄膜層は前記圧電材料層であり得る。
【００３１】
本発明の液滴噴射装置において、前記薄膜層は、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成され得る。
【００３２】
本発明の液滴噴射装置において、液滴噴射装置は、インクジェットプリンタであり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、一方向に移動しながら記録用紙にインクを噴射して画像等を記録するシリアル型インクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。
【００３４】
まず、シリアル型インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの構成について簡単に説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１００は、図１の左右方向に移動可能なキャリッジ４と、このキャリッジ４に設けられて記録用紙７に対してインクの液滴を噴射するシリアル型のインクジェットヘッド１（液滴噴射装置）と、記録用紙７を図１の前方へ送る搬送ローラ５等を備えている。そして、インクジェットプリンタ１００は、キャリッジ４によりインクジェットヘッド１を一体的に左右方向（走査方向）へ移動させながら、その下面に形成された噴射ノズル２０（図２〜図５参照）から記録用紙７に対してインクを噴射させることにより、記録用紙７に所望の文字や画像等を記録する。
【００３５】
次に、インクジェットヘッド１について図２〜図５を参照して説明する。インクジェットヘッド１は、噴射ノズル２０及び圧力室１４を含むインク流路が形成された流路ユニット２と、この流路ユニット２の上面に配置されて、圧力室１４内のインクに噴射圧力を付与する圧電アクチュエータ３とを備えている。
【００３６】
まず、流路ユニット２について説明する。図４、図５に示すように、流路ユニット２はキャビティプレート１０、ベースプレート１１、マニホールドプレート１２、及びノズルプレート１３を備えており、これら４枚のプレート１０〜１３が積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート１０、ベースプレート１１及びマニホールドプレート１２はステンレス鋼製の板であり、これら３枚のプレート１０〜１２に、後述するマニホールド１７や圧力室１４等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート１３は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート１２の下面に接着される。あるいは、このノズルプレート１３も、３枚のプレート１０〜１２と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。
【００３７】
図２〜図５に示すように、４枚のプレート１０〜１３のうち、最も上方に位置するキャビティプレート１０には、平面に沿って配列された複数の圧力室１４がプレート１０を貫通する孔により形成され、これら複数の圧力室１４は上下両側から後述の振動板３０及びベースプレート１１によりそれぞれ覆われている。また、複数の圧力室１４は、紙送り方向（図２の上下方向）に４列に配列されている。さらに、各圧力室１４は、平面視で走査方向（図２の左右方向）に長い、略楕円形状に形成されている。なお、本発明において「平面視」とは、振動板（基板）３０に直交する方向から見ることを意味する。
【００３８】
図３に示すように、ベースプレート１１の、平面視で圧力室１４の両端部と重なる位置には、それぞれ連通孔１５，１６が形成されている。この例では、連通孔１５，１６の半径はそれぞれ約０．０５ｍｍである。また、マニホールドプレート１２には、平面視で、紙送り方向に配列された圧力室１４の連通孔１５側の部分と重なるように、紙送り方向（図２の上下方向）に延びる４つのマニホールド１７が形成されている。これら４つのマニホールド１７は、後述の振動板３０に形成されたインク供給口１８（図２参照）に連通しており、図示しないインクタンクからインク供給口１８を介してマニホールド１７へインクが供給される。さらに、マニホールドプレート１２の、平面視で複数の圧力室１４のマニホールド１７と反対側の端部と重なる位置には、それぞれ、複数の連通孔１６に連なる複数の連通孔１９も形成されている。
【００３９】
さらに、ノズルプレート１３の、平面視で複数の連通孔１９にそれぞれ重なる位置には、複数の噴射ノズル２０が形成されている。図２に示すように、複数の噴射ノズル２０は、４列に配列された複数の圧力室１４の、マニホールド１７と反対側の端部とそれぞれ重なっており、４つのマニホールド１７と重ならない領域において紙送り方向（図２の上下方向）に均等間隔で配列されて、走査方向に並ぶ４列のノズル列２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを構成している。これら４列のノズル列２１ａ〜２１ｄはそれぞれ同数の噴射ノズル２０からなり、それらの配列方向に関する噴射ノズル２０の間隔（ピッチＰ）は全て等しい。また、４列のノズル列２１ａ〜２１ｄは、Ｐ／４ずつ紙送り方向下流側（図２の下方）へ順にずれている。従って、４列のノズル列２１ａ〜２１ｄにより、記録用紙７に、紙送り方向にＰ／４の間隔で並ぶ複数のドットを形成することが可能となっている。
【００４０】
尚、図２に示すように、複数の噴射ノズル２０、及び、これら複数の噴射ノズル２０に対応する複数の圧力室１４は、結果的に、紙送り方向（第１配列方向）に配列されるとともに、この紙送り方向に対して角度θをなして交差する方向（第２配列方向）にも配列されて、これら２つの方向に沿ってマトリックス状に配列されている。但し、第１配列方向の噴射ノズル２０及び圧力室１４の配列数（１０個）は、第２配列方向の配列数（４個）よりも多く、また、配置間隔が小さくなっている（配置密度が高くなっている）。つまり、第１配列方向が、記録用紙７に精細なドットの列が形成される方向に対応している。
【００４１】
図４に示すように、マニホールド１７は連通孔１５を介して圧力室１４に連通し、さらに、圧力室１４は、連通孔１６，１９を介して噴射ノズル２０に連通している。このように、流路ユニット２内には、マニホールド１７から圧力室１４を経て噴射ノズル２０に至る個別インク流路２５が複数形成されている。
【００４２】
次に、圧電アクチュエータ３について説明する。図２〜図５に示すように、圧電アクチュエータ３は、流路ユニット２の上面に配置された金属製の振動板３０（基板）と、この振動板３０の上面に複数の圧力室１４に跨って連続的に形成された圧電材料層３１と、この圧電材料層３１の上面に複数の圧力室１４にそれぞれ対応して形成された複数の個別電極３２（駆動電極）とを有する。尚、圧電材料層３１と個別電極３２は、共に、数μｍ〜十数μｍ程度の厚さの薄膜状の層（薄膜層）である。図３に示すように、各個別電極３２の幅（図３の紙送り方向の長さ）は０．１６ｍｍ程度であればよい。
【００４３】
振動板３０は、平面視で略矩形状の金属材料からなる導電性を有する板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板３０は、キャビティプレート１０の上面に複数の圧力室１４を覆うように配設されて、このキャビティプレート１０に接合されている。そして、振動板３０の圧力室１４に対向する部分は上下方向に撓み変形可能な変形可能部３０ａとなっており、一方、振動板３０のキャビティプレート１０に接合されている部分は変形が拘束された拘束部３０ｂとなっている。また、この振動板３０は常にグランド電位に保持されており、複数の個別電極３２に対向して個別電極３２と振動板３０との間の圧電材料層３１に厚み方向の電界を作用させる共通電極を兼ねている。
【００４４】
振動板３０の上面には、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料層３１が形成されている。この圧電材料層３１は、複数の圧力室１４に跨って連続的に形成されている。この圧電材料層３１は、非常に細かな粒子とキャリアガスとからなるエアロゾルを基板に対して吹き付けて粒子を堆積させる、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）により形成されている。このＡＤ法による圧電材料層３１の成膜工程については、後ほど詳しく説明する。
【００４５】
圧電材料層３１の上面には、圧力室１４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有する複数の個別電極３２が形成されている。これら個別電極３２は、平面視で対応する圧力室１４の中央部に重なる位置にそれぞれ形成されている。また、個別電極３２は金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタンなどの導電性材料からなる。さらに、複数の個別電極３２の図２の左端部からは、それぞれ複数の接点部３５が引き出されている。そして、これら複数の接点部３５には、フレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）等の可撓性を有する配線部材（図示省略）の接点が接合され、複数の接点部３５は、この配線部材を介して複数の個別電極３２に対して選択的に駆動電圧を供給するドライバＩＣ（図示省略）と電気的に接続されている。個別電極３２と重なる圧電材料層３１の領域３１ｂが、後述するように駆動電圧により変形する領域となり、この領域３１ｂを「活性部」という。なお、図３には、この例で使用したインクジェットヘッドの圧力室１４の寸法（長さ０．６ｍｍ、幅０．２５ｍｍ）、活性部３１ｂ及び個別電極３２の寸法（長さ０．５ｍｍ、幅０．１６ｍｍ）の一例を示した。
【００４６】
次に、インク噴射時における圧電アクチュエータ３の作用について説明する。複数の個別電極３２に対してドライバＩＣから選択的に駆動電圧が印加されると、駆動電圧が印加された圧電材料層３１上側の個別電極３２とグランド電位に保持されている圧電材料層３１下側の共通電極としての振動板３０の電位が異なる状態となり、個別電極３２と振動板３０の間に挟まれた圧電材料層３１に厚み方向の電界が生じる。ここで、圧電材料層３１の分極方向と電界の方向とが同じ場合には、圧電材料層３１はその分極方向である厚み方向に伸びて水平方向に収縮する。そして、この圧電材料層３１の収縮変形に伴って振動板３０が圧力室１４側に凸となるように撓むため、圧力室１４内の容積が減少して圧力室１４内のインクに圧力が付与され、圧力室１４に連通する噴射ノズル２０からインクの液滴が噴射される。
【００４７】
次に、インクジェットヘッド１の製造方法について説明する。図６にインクジェットヘッド１の製造工程を概略的に示す。まず、図６（ａ）に示すように、流路ユニット２を構成する４枚のプレート１０〜１３と圧電アクチュエータ３の振動板３０とを、接着や金属拡散接合等により接合する（基板を提供するステップ）。
【００４８】
次に、圧電アクチュエータ３を以下の工程により作製する。図６（ｂ）に示すように、振動板３０の上面（流路ユニット２との接合面と反対側の面）に、ＡＤ法により圧電材料層３１を形成する。即ち、圧電材料の超微粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを、振動板３０に向けて噴射して高速で衝突させ、振動板３０の上面に粒子を緻密に堆積させて薄膜状の圧電材料層３１を形成する。その後、図６（ｃ）に示すように、圧電材料層３１の上面に、スクリーン印刷、スパッタ法、あるいは、蒸着法等により、複数の個別電極３２及び複数の接点部３５を形成する。
【００４９】
さらに、ＡＤ法による圧電材料層３１の成膜工程についてさらに詳しく説明する。図７は圧電材料層３１の成膜装置５０の概略構成図である。この成膜装置５０は、成膜チャンバー５１と、エアロゾル供給管６４を介してエアロゾル発生器６０に接続されるとともに成膜チャンバー５１内に配置された成膜ノズル５２と、成膜チャンバー５１内において振動板３０を所定方向に移動させるステージ５３を備えている。
【００５０】
エアロゾル発生器６０は、超微粒子状（例えば、粒径１μｍ以下）の圧電材料Ｍとキャリアガスとの混合物であるエアロゾルＺを発生させる。エアロゾル発生器６０は、内部に材料粒子Ｍを収容可能なエアロゾル室６１と、このエアロゾル室６１に取り付けられてエアロゾル室６１を振動する加振装置６２とを備えている。エアロゾル室６１には、キャリアガスを導入するためのガスボンベＧが導入管６３を介して接続されている。尚、キャリアガスとしては、乾燥空気、窒素ガス、アルゴンガス、酸素ガス、ヘリウムガス等が用いられる。成膜チャンバー５１内には、成膜ノズル５２とステージ５３が設置されており、さらに、成膜チャンバー５１は排気管５４を介して真空ポンプＰに接続されている。成膜ノズル５２の先端部には、ステージ５３上の振動板３０に向けて開口する、一方向に長い矩形状のスリット５５（図８参照）が設けられている。また、ステージ５３は、振動板３０をスリット５５の幅方向（図７の水平方向）に移動させる。
【００５１】
そして、成膜装置５０は、真空ポンプにより成膜チャンバー５１内の圧力を低下させて、エアロゾル発生器で発生したエアロゾルを成膜ノズル５２のスリット５５から振動板３０の上面に向けて噴射させながら、同時に、ステージ５３上の振動板３０を成膜ノズル５２に対して移動させて、振動板３０の所定の領域に圧電材料層３１を形成する（薄膜層を形成するステップ）。
【００５２】
さらに、圧電材料層３１の成膜時における振動板３０と成膜ノズル５２の相対移動について詳しく説明する。図８（ａ），８（ｂ）は、成膜時における振動板３０と成膜ノズル５２の位置関係を示している。尚、前述したように、実際には振動板３０がステージ５３とともに成膜ノズル５２に対して移動するのであるが、以下の説明においては、便宜上、成膜ノズル５２が振動板３０に対して移動するものとする。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、成膜ノズル５２は、振動板３０の上面のある領域に対して、スリット５５の幅方向（スリット５５の長手方向と直交する方向：図８の前後方向）に移動しながら、振動板３０にエアロゾルを噴射して、この領域に圧電材料層３１を形成する。また、この領域以外の別の領域にも圧電材料層３１を形成する必要がある場合には、図８（ｂ）に示すように、成膜ノズル５２は、その別の領域に対して、同じくスリット５５の幅方向に移動しながらエアロゾルを噴射して、この領域に圧電材料層３１を形成する。なお、その別の領域の上方に成膜ノズル５２が達するまでは噴射を停止し、別の領域の噴射開始位置に達したときに噴射を再開してもよい。図８（ｃ）には、停止している状態の成膜ノズル５２から噴射されるエアロゾルによって覆われる基板上の領域（以下、「噴射領域」という）３１ａが示されている。この例では、噴射領域３１ａは、矩形であり、約０．４ｍｍの幅を有し、圧電材料層３１の走査方向に並ぶ２つの活性部３１ｂを完全に収容する長さを有する。なお、噴射領域３１ａは、１つの活性部３１ｂまたは、３個以上の活性部３１ｂを覆うような長さになるような成膜ノズル５２を用いてもよい。このように、振動板３０の上面の複数の領域のそれぞれに対して、成膜ノズル５２を相対移動させながらエアロゾルを噴射させることで、振動板３０の上面の広い領域にわたって圧電材料層３１を形成することが可能になる。
【００５４】
尚、振動板３０上面の複数の領域にそれぞれ圧電材料層３１を形成する場合には、図８（ａ）、８（ｂ）のように、複数の領域に対する成膜ノズルの移動方向が同じ（図８において、前方から後方）であってもよい。あるいは、複数の領域に対して連続的にエアロゾルを噴射できるように、ある領域に対して前方から後方へ成膜ノズルを移動させ、隣接する次の領域に対しては後方から前方へ成膜ノズルを移動させるというように、成膜ノズルの移動方向を交互に切り替えてもよい。
【００５５】
尚、図８に示すように、エアロゾルを噴射する成膜ノズル５２を、振動板３０に対して一方向に移動させて帯状の圧電材料層３１を形成すると、この帯状の圧電材料層３１の膜厚は、その長手方向、即ち、成膜ノズル５２の移動方向（図８の前後方向）に関してはほぼ均一となり、膜厚分布はほとんど存在しない。一方、帯状の圧電材料層３１の幅方向（成膜ノズル５２の移動方向と直交する方向：図８の左右方向）に関しては、スリット５５から噴射されるエアロゾルの流速分布が均一でない等の理由から、圧電材料層３１には膜厚分布が生じやすい。
【００５６】
そして、本実施形態の圧電材料層３１の成膜工程においては、図９（ａ）の破線矢印で示すように、成膜ノズル５２を、振動板３０に対して、圧力室１４の配列方向（複数の圧力室１４にそれぞれ対応する振動板３０の変形可能部３０ａの配列方向）に移動させて、振動板３０の上面に圧電材料層３１を形成する。より具体的には、振動板３０の、走査方向一方側（図９（ａ）左側）の２列の圧力室列と重なる領域Ａ１と、走査方向他方側（図９（ａ）右側）の２列の圧力室列と重なる領域Ａ２の、走査方向に関して互いに隣接する２つの領域Ａ１，Ａ２のそれぞれに対して、成膜ノズル５２を圧力室１４の配列方向に移動させる。つまり、成膜ノズル５２を領域Ａ１に対して圧力室１４の配列方向に移動させて、左側２列の圧力室列（変形可能部３０ａの列）と重なる領域Ａ１の全域に一度に圧電材料層３１を形成する。続いて、成膜ノズル５２を領域Ａ２に対して圧力室１４の配列方向に移動させて、右側２列の圧力室列と重なる領域Ａ２の全域に一度に圧電材料層３１を形成する。尚、領域Ａ１，Ａ２に対する圧電材料層３１の成膜は、それぞれの成膜領域に対して成膜ノズル５２を１回だけ移動させることによって行ってもよいし、１つの成膜領域に対して複数回移動させて重ねて粒子を堆積させることによって行ってもよい。
【００５７】
このように、成膜ノズル５２が圧力室１４の配列方向に移動することによって成膜された圧電材料層３１は、図９（ｂ）に示すように、成膜ノズル５２の移動方向に平行な方向である紙送り方向に関しては、膜厚がほぼ均一となる。一方、図９（ｃ）に示すように、成膜ノズル５２の移動方向と直交する方向であるインクジェットヘッド１の走査方向に関しては、圧電材料層３１にはある膜厚分布が生じる。尚、振動板３０の２つの領域Ａ１，Ａ２にそれぞれ圧電材料層３１を成膜する場合の、成膜ノズル５２の移動速度（即ち、ステージ５３の移動速度）やスリット５５からのエアロゾルの噴射量等の成膜条件が同じであれば、これら２つの領域Ａ１，Ａ２における膜厚分布はほぼ等しくなる。
【００５８】
従って、図９（ｃ）に示すように、２つの領域Ａ１，Ａ２の膜厚分布によっては、これらの領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂ（継ぎ目部分）において、圧電材料層３１の膜厚が急激に変化することがある。このように、圧電材料層３１にその膜厚が急激に変化する部分が存在すると、成膜後の分極処理時や、圧力室１４内のインクに対する噴射圧力付与時に、個別電極３２に所定の電圧が印加されて圧電材料層３１に電界が作用することによって圧電材料層３１が変形したときに、その部分に応力集中が生じて、圧電材料層３１が破損してしまう虞がある。
【００５９】
しかし、図９（ａ）に示すように、本実施形態においては、圧電材料層３１が成膜される領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂ（境界部）が、平面視で圧力室１４（変形可能部３０ａ）及び個別電極３２よりも外側の、流路ユニット２に接合される振動板３０の拘束部３０ｂと重なるように、成膜ノズル５２を振動板３０に対して紙送り方向に移動させる。つまり、２つの領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂは、中央２列の圧力室列の間に位置しており、この境界部分Ｂは圧力室１４（変形可能部３０ａ）と重ならない。
【００６０】
そのため、圧電材料層３１の膜厚が領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂにおいて急激に変化した場合でも、この境界部分Ｂは、個別電極３２により圧電材料層３１に対して電界が印加されたときに変形する変形可能部３０ａと重なっていないことから、境界部分Ｂの圧電材料層３１に生じる応力集中は小さくなる。従って、圧電材料層３１の破損が防止され、圧電アクチュエータ３の信頼性が高まる。
【００６１】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００６２】
＜変更形態１＞
個別電極３２に電圧が印加されて圧電材料層３１に厚み方向の電界が作用したときには、圧電材料層３１の圧力室１４と重なる部分の中でも、個別電極３２と重なる部分の変形が最も大きくなる。従って、図１０に示すように、成膜ノズル５２の相対移動により圧電材料層３１がそれぞれ成膜される領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂが、平面視で、少なくとも個別電極３２よりも外側であればよく、圧力室１４（変形可能部３０ａ）とは多少重なっていてもよい。この変更形態１においても、領域Ａ１，Ａ２の境界部分Ｂに生じる応力集中を低減するという効果が得られる。
【００６３】
＜変更形態２＞
図１１、図１２に示すように、圧電アクチュエータ３Ｂの個別電極３２Ｂが、平面視で、圧力室１４と重なる領域において、圧力室１４の周縁に沿う環状に形成されたものであってもよい。この圧電アクチュエータ３Ｂは、個別電極３２Ｂに駆動電圧が印加されたときの、圧力室１４の周縁部と重なる部分における圧電材料層３１の伸縮変形により、振動板３０に撓み変形を生じさせて、圧力室１４内のインクに圧力を付与する。そして、このような圧電アクチュエータ３Ｂを製造する場合には、成膜ノズル５２の振動板３０に対する相対移動により成膜される複数の領域の境界が、圧力室１４の外側に位置するように、成膜ノズル５２を移動させる。
【００６４】
また、個別電極３２Ｂの縁と圧力室１４の縁は一致していてもよいが、圧力室１４の縁のすぐ内側の領域における圧電材料層３１をより大きく変形させて、駆動効率を高めるために、図１１、図１２に示すように、個別電極３２Ｂが圧力室１４の縁からさらに外側の領域まで延びるように形成されていてもよい。そして、この場合には、成膜ノズル５２の振動板３０に対する相対移動により圧電材料層３１が成膜される複数の領域の境界は、少なくとも、個別電極３２Ｂの、圧力室１４（変形可能部３０ａ）と重なる領域（即ち、圧力室１４の縁）よりも外側に位置していればよく、個別電極３２Ｂの、圧力室１４の外側に位置する部分と重なっていてもよい。
【００６５】
＜変更形態３＞
図１３（ａ）に示すように、複数の圧力室１４は、紙送り方向（第１配列方向）と、この紙送り方向に対して角度θ傾いた方向（第２配列方向）の、２つの方向に沿ってマトリクス状に配列されている。そこで、成膜ノズル５２を、振動板３０に対して第２配列方向に相対移動させて、振動板３０の、第２配列方向に配列された１列又は複数列の圧力室１４（変形可能部３０ａ）と重なる領域に、一度に圧電材料層３１を成膜してもよい。尚、この場合には、圧電材料層３１には図１３（ｂ）に示すような膜厚分布が生じ、成膜領域Ａ３，Ａ４の境界部分において膜厚が急激に変化する場合もあるが、成膜領域Ａ３，Ａ４の境界が圧力室列の間に位置するように成膜ノズル５２を移動させることで、その境界部分に生じる応力集中を小さくすることができる。
【００６６】
＜変更形態４＞
前記実施形態では、圧電アクチュエータ３を構成する薄膜層の１つである圧電材料層３１をＡＤ法により成膜しているが、圧電材料層３１以外の薄膜層をＡＤ法により成膜してもよい。例えば、図１４に示すように、個別電極３２が振動板３０の上面（圧電材料層３１の下面）に配置され、圧電材料層３１の上面に共通電極３４が複数の個別電極に対して共通に対向配置されている構成では、個別電極３２に駆動電圧を供給するための配線を振動板３０の上面において引き回しやすくなるなどの利点がある。しかし、この構成において、振動板３０が導電性を有する金属板である場合には、振動板３０と個別電極３２の間に、両者を絶縁する絶縁層３６を設ける必要がある。この絶縁層３６は、圧電材料層３１の変形を圧力室１４内のインクに確実に伝えるために、振動板３０と同様に、ある程度の剛性を有することが必要であり、例えば、アルミナやジルコニア等の絶縁性セラミックス材料で形成される。
【００６７】
ここで、アルミナ等のセラミックス材料からなる絶縁層３６は、前述した圧電材料層３１の成膜工程と同じように、ＡＤ法により成膜することが可能である。即ち、スリット５５を有する成膜ノズル５２を振動板３０に対して所定方向に移動させつつ、絶縁層３６を形成するセラミックス材料の微粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを、成膜ノズル５２のスリット５５から振動板３０に対して吹き付けて（図８参照）、絶縁層３６を成膜する。その際に、前記実施形態と同様に、成膜ノズル５２の振動板３０に対する相対移動により成膜される複数の領域の境界が、個別電極３２の圧力室１４（変形可能部３０ａ）と重なる領域よりも外側に位置するように、成膜ノズル５２を移動させればよい。
【００６８】
尚、この変更形態４において、絶縁層３６と圧電材料層３１の両方をＡＤ法を用いた前述の成膜工程により成膜してもよいし、圧電材料層３１はＡＤ法以外の方法により成膜してもよい。
【００６９】
以上説明した実施形態及びその変更形態は、インクジェットヘッド用の圧電アクチュエータに本発明を適用した一例であるが、本発明の適用可能な形態はこれらに限られるものではない。即ち、基板の変形可能部を変形させることにより対象を駆動するように構成されているものであれば、インクジェットヘッドの分野以外で用いられる圧電アクチュエータに対しても適用可能である。液滴噴射装置は、インクジェットプリンタに限らず、医療、分析など種々の分野で用いられる、液体の液滴を噴射する装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの平面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】図３のV-V線断面図である。
【図６】インクジェットヘッドの製造工程の説明図である。
【図７】成膜装置の概略構成図である。
【図８】（ａ）は圧電材料層の成膜時の、振動板のある領域における振動板と成膜ノズルの位置関係を示す図であり、（ｂ）は圧電材料層の成膜時の、振動板の別の領域における振動板と成膜ノズルの位置関係を示す図であり、（ｃ）は噴射領域と活性部との関係を示す平面図である。
【図９】（ａ）はインクジェットヘッドの平面図であり、（ｂ）は走査方向から見たときの圧電アクチュエータの側面図であり、（ｃ）は紙送り方向から見たときの圧電アクチュエータの側面図である。
【図１０】変更形態１に係るインクジェットヘッドの平面図である。
【図１１】変更形態２に係るインクジェットヘッドの一部拡大図である。
【図１２】図１１のXII-XII線断面図である。
【図１３】（ａ）は変更形態３に係るインクジェットヘッドの平面図であり、（ｂ）は変更形態３に係る圧電アクチュエータの走査方向から見た側面図である。
【図１４】変更形態４のインクジェットヘッドの図４相当の断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ インクジェットヘッド
２ 流路ユニット
３，３Ｂ 圧電アクチュエータ
１４ 圧力室
２０ 噴射ノズル
３０ａ 変形許容部
３０ｂ 拘束部
３０ 振動板
３１ 圧電材料層
３２，３２Ｂ 個別電極
３６ 絶縁層
５２ 成膜ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変形可能部と該変形可能部を区画する拘束部を有する基板と、
この基板に配置され、圧電材料層、及び、前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記基板を提供するステップと、
前記基板上に前記複数の薄膜層を形成するステップとを含み、
前記薄膜層を形成するステップが、前記複数の薄膜層のうち少なくとも１つの薄膜層を、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成することを含む圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記成膜ノズルにエアロゾルが噴射されるスリットが形成され、該スリットが基板に噴射されるエアロゾルの領域が少なくとも一つの圧力室を覆うような大きさを有する請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
いずれの変形可能部も区分された複数の領域内に形成される請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記境界部が、前記基板に直交する方向から見て、前記拘束部と重なるように、前記複数の領域のそれぞれに対して、前記成膜ノズルを移動させる請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記基板は、前記変形可能部が所定の方向に複数配列された変形可能部の列を有し、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルを、前記基板に対して前記所定の方向に相対移動させることにより、前記基板に直交する方向から見て前記変形可能部の列と重なる領域全体に一度に成膜する請求項４に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、圧電材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、前記圧電材料層を成膜する請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記複数の薄膜層が絶縁層を有し、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、絶縁材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、導電性を有する前記基板と前記駆動電極との間を絶縁する、絶縁層を成膜する請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
平面に沿って配列された複数の圧力室、及び、これら複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の噴射ノズルを有する流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室に対向して変形可能な変形可能部と前記流路ユニットに接合された拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において、少なくとも一部が前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備えた圧電アクチュエータとを備えた液滴噴射装置の製造方法であって、
前記基板上に、前記複数の薄膜層を形成するステップと、
前記基板に前記流路ユニットを取り付けるステップとを含み、
前記薄膜層を形成するステップが、前記複数の薄膜層のうち少なくとも１つの薄膜層を、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成することを含む液滴噴射装置の製造方法。
【請求項９】
前記成膜ノズルにエアロゾルが噴射されるスリットが形成され、該スリットが基板に噴射されるエアロゾルの領域が少なくとも一つの圧力室を覆うような大きさを有する請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１０】
いずれの変形可能部も区分された複数の領域内に形成される請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１１】
前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記境界部が、前記基板に直交する方向から見て、前記拘束部と重なるように、前記複数の領域のそれぞれに対して、前記成膜ノズルを移動させる請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１２】
前記基板は、前記変形可能部が所定の方向に複数配列された変形可能部の列を有し、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルを、前記基板に対して前記所定の方向に相対移動させることにより、前記基板に直交する方向から見て前記変形可能部の列と重なる領域全体に一度に成膜する請求項１１に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの薄膜層が前記圧電材料層である請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの薄膜層が絶縁層である請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１５】
圧電アクチュエータであって、
複数の変形可能部と該変形可能部を区画する拘束部を有する基板と、
この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において、少なくとも一部が前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備え、
前記複数の薄膜層のうちの少なくとも１つの薄膜層は、互いに隣接する複数の領域を含み、それらの領域の境界部が、前記変形可能部よりも外側に位置する圧電アクチュエータ。
【請求項１６】
少なくとも１つの薄膜層は前記圧電材料層である請求項１５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１７】
前記薄膜層は、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成されている請求項１５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１８】
液滴噴射装置であって、
平面に沿って配列された複数の圧力室、及び、これら複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の噴射ノズルを有する流路ユニットと、
前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室に対向して変形可能な変形可能部と前記流路ユニットに接合された拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを有する圧電アクチュエータを備え、
前記圧電アクチュエータの前記複数の薄膜層のうちの少なくとも１つの薄膜層は、互いに隣接する複数の領域を含み、それらの領域の境界部が、前記変形可能部よりも外側に位置する液滴噴射装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの薄膜層は前記圧電材料層である請求項１８に記載の液滴噴射装置。
【請求項２０】
前記薄膜層は、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成されている請求項１８に記載の液滴噴射装置。
【請求項２１】
インクジェットプリンタである請求項１８に記載の液滴噴射装置。
【請求項１】
複数の変形可能部と該変形可能部を区画する拘束部を有する基板と、
この基板に配置され、圧電材料層、及び、前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記基板を提供するステップと、
前記基板上に前記複数の薄膜層を形成するステップとを含み、
前記薄膜層を形成するステップが、前記複数の薄膜層のうち少なくとも１つの薄膜層を、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成することを含む圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記成膜ノズルにエアロゾルが噴射されるスリットが形成され、該スリットが基板に噴射されるエアロゾルの領域が少なくとも一つの圧力室を覆うような大きさを有する請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
いずれの変形可能部も区分された複数の領域内に形成される請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記境界部が、前記基板に直交する方向から見て、前記拘束部と重なるように、前記複数の領域のそれぞれに対して、前記成膜ノズルを移動させる請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記基板は、前記変形可能部が所定の方向に複数配列された変形可能部の列を有し、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルを、前記基板に対して前記所定の方向に相対移動させることにより、前記基板に直交する方向から見て前記変形可能部の列と重なる領域全体に一度に成膜する請求項４に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、圧電材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、前記圧電材料層を成膜する請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記複数の薄膜層が絶縁層を有し、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルから、絶縁材料の粒子とキャリアガスとを含むエアロゾルを前記基板に対して噴射して、導電性を有する前記基板と前記駆動電極との間を絶縁する、絶縁層を成膜する請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
平面に沿って配列された複数の圧力室、及び、これら複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の噴射ノズルを有する流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室に対向して変形可能な変形可能部と前記流路ユニットに接合された拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において、少なくとも一部が前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備えた圧電アクチュエータとを備えた液滴噴射装置の製造方法であって、
前記基板上に、前記複数の薄膜層を形成するステップと、
前記基板に前記流路ユニットを取り付けるステップとを含み、
前記薄膜層を形成するステップが、前記複数の薄膜層のうち少なくとも１つの薄膜層を、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成することを含む液滴噴射装置の製造方法。
【請求項９】
前記成膜ノズルにエアロゾルが噴射されるスリットが形成され、該スリットが基板に噴射されるエアロゾルの領域が少なくとも一つの圧力室を覆うような大きさを有する請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１０】
いずれの変形可能部も区分された複数の領域内に形成される請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１１】
前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記境界部が、前記基板に直交する方向から見て、前記拘束部と重なるように、前記複数の領域のそれぞれに対して、前記成膜ノズルを移動させる請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１２】
前記基板は、前記変形可能部が所定の方向に複数配列された変形可能部の列を有し、前記薄膜層を形成するステップにおいて、前記成膜ノズルを、前記基板に対して前記所定の方向に相対移動させることにより、前記基板に直交する方向から見て前記変形可能部の列と重なる領域全体に一度に成膜する請求項１１に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの薄膜層が前記圧電材料層である請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの薄膜層が絶縁層である請求項８に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１５】
圧電アクチュエータであって、
複数の変形可能部と該変形可能部を区画する拘束部を有する基板と、
この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において、少なくとも一部が前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを備え、
前記複数の薄膜層のうちの少なくとも１つの薄膜層は、互いに隣接する複数の領域を含み、それらの領域の境界部が、前記変形可能部よりも外側に位置する圧電アクチュエータ。
【請求項１６】
少なくとも１つの薄膜層は前記圧電材料層である請求項１５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１７】
前記薄膜層は、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成されている請求項１５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１８】
液滴噴射装置であって、
平面に沿って配列された複数の圧力室、及び、これら複数の圧力室にそれぞれ連通する複数の噴射ノズルを有する流路ユニットと、
前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの一表面に配置され、前記圧力室に対向して変形可能な変形可能部と前記流路ユニットに接合された拘束部を有する基板と、この基板に配置され、圧電材料層、及び、この圧電材料層の一方の面において前記変形可能部と重なるように配置された駆動電極を含む複数の薄膜層とを有する圧電アクチュエータを備え、
前記圧電アクチュエータの前記複数の薄膜層のうちの少なくとも１つの薄膜層は、互いに隣接する複数の領域を含み、それらの領域の境界部が、前記変形可能部よりも外側に位置する液滴噴射装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの薄膜層は前記圧電材料層である請求項１８に記載の液滴噴射装置。
【請求項２０】
前記薄膜層は、前記基板上で互いに隣接して区分された複数の領域上に且つ隣接する前記複数の領域の境界部が前記変形可能部よりも外側に位置するように、前記少なくとも一つの薄膜層を形成する粒子とキャリアガスを含むエアロゾルを成膜ノズルから各領域に、成膜ノズルを相対移動させながら、噴射して形成されている請求項１８に記載の液滴噴射装置。
【請求項２１】
インクジェットプリンタである請求項１８に記載の液滴噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−２８８１５３（Ｐ２００７−２８８１５３Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４６６３３（Ｐ２００７−４６６３３）
【出願日】平成１９年２月２７日（２００７．２．２７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２７日（２００７．２．２７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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