JP2008041826A - アクチュエータ装置及びその製造方法並びに液体噴射ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子の破壊を防止すると共に優れた変位特性を有するアクチュエータ装置及びその製造方法並びに液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】基板１０上に変位可能に設けられた下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３００を具備し、前記圧電体層７０が、前記下電極６０の端部の外側まで設けられていると共に、前記下電極６０の前記端部に、前記圧電素子３００の外側に向かって厚さが段階的に漸小する側面部６１を設け、該側面部６１を前記基板の面方向と同一方向の第１の面６２と、該第１の面６２に垂直な第２の面６３とで画成された階段状に形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板上に変位可能に設けられた圧電素子を具備するアクチュエータ装置及びその製造方法並びに液体噴射ヘッドに関する。

電圧を印加することにより変位する圧電素子を具備するアクチュエータ装置は、例えば、液滴を噴射する液体噴射装置に搭載される液体噴射ヘッドの液体吐出手段として用いられる。このような液体噴射ヘッドとしては、例えば、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インクジェット式記録ヘッドが知られている。

このようなアクチュエータ装置としては、基板上に設けられて所定形状にパターニングされた下電極と、下電極上に下電極の端面を覆うように設けられた圧電体層と、圧電体層上に設けられた上電極とからなる圧電素子を具備し、下電極の端面を基板の面に対して１０〜５０度の範囲で傾斜する傾斜面としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、下電極の端面を傾斜面としても、下電極の端面に電界集中が発生し、圧電体層が破壊されてしまうという問題がある。

また、下電極の端面を傾斜面とした場合、傾斜面上に圧電体層をゾル−ゲル法又はＭＯＤ法等により形成すると、傾斜面上に形成された圧電体層の結晶粒子が傾いて成長し、歪な形状で形成されてしまうため、圧電体層の結晶が優先配向しておらず、変位特性が劣化してしまうという問題がある。

特開２００５−３５２８２号公報（第７及び８頁、第２及び３図）

本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子の破壊を防止すると共に優れた変位特性を有するアクチュエータ装置及びその製造方法並びに液体噴射ヘッドを提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、基板上に変位可能に設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、前記圧電体層が、前記下電極の端部の外側まで設けられていると共に、前記下電極の前記端部には、前記圧電素子の外側に向かって厚さが段階的に漸小する側面部が設けられ、該側面部が、前記基板の面方向と同一方向の第１の面と、該第１の面に垂直な第２の面とで画成された階段状に形成されていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第１の態様では、下電極の端部に階段状の側面部を設けることで、下電極の端部の抵抗を他の領域に比べて高くして、下電極の端部に印加される電界を弱めることができ、電界集中を防止できる。これにより、圧電素子全体の変位を小さくすることなく、下電極の端部近傍での変位を小さくして、下電極の端部に対応する領域の応力集中を分散させることができ、圧電素子及び振動板にクラックなどの破壊が発生するのを防止することができると共に、圧電素子の各層の剥離を防止することができる。また、下電極の圧電体層によって覆われた端部に階段状の側面部を設けることで、側面部の第１の面上に圧電体層の結晶を垂直に形成することができる。これにより、圧電体層全体の結晶を菱面体晶系の（１００）又は（１１１）に優先配向させることができ、圧電素子の変位特性を向上することができる。

本発明の第２の態様は、前記下電極の前記端部が、当該下電極の長手方向の両端部であることを特徴とする第１の態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第２の態様では、下電極の端部によって圧電素子の長手方向の両端部を規定することができる。

本発明の第３の態様は、前記側面部の前記第１の面が、前記圧電体層の結晶粒径よりも大きな幅で形成されていることを特徴とする第１又は２の態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第３の態様では、第１の面を圧電体層の結晶粒径よりも大きな幅で形成することで、第１の面上に確実に圧電体層の結晶を垂直に形成することができる。

本発明の第４の態様は、前記第１の面が、２〜３００μｍの幅で形成されていることを特徴とする第１〜３の何れかの態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第４の態様では、第１の面を圧電体層の結晶粒径よりも大きな幅で形成することで、第１の面上に確実に圧電体層の結晶を垂直に形成することができる。

本発明の第５の態様は、前記圧電体層は、結晶が前記基板に対して柱状となっていることを特徴とする第１〜４の何れかの態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第５の態様では、変位特性に優れた圧電体層とすることができる。

本発明の第６の態様は、前記圧電素子の長手方向における前記圧電体層の長さが、前記上電極に向かって漸小し、その側面が傾斜面となっていることを特徴とする第１〜５の何れかの態様のアクチュエータ装置にある。
かかる第６の態様では、圧電素子の側面を傾斜面とすることで、圧電素子を耐湿度性の保護膜で覆う場合や、圧電素子から引き出されたリード電極等を設ける場合などに、保護膜やリード電極のカバレッジを向上することができる。

本発明の第７の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液体を噴射させる液体噴射手段として第１〜６の何れかの態様のアクチュエータ装置とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第７の態様では、液体噴射特性及び耐久性に優れた液体噴射ヘッドを実現できる。

本発明の第８の態様は、基板上に変位可能に設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、前記圧電体層が、前記下電極の端部の外側まで設けられていると共に、前記下電極の前記端部には、前記圧電素子の外側に向かって厚さが段階的に漸小する側面部が設けられ、該側面部が、前記基板の面方向と同一方向の第１の面と、該第１の面に垂直な第２の面とで画成された階段状に形成されたアクチュエータ装置の製造方法であって、前記基板上に前記下電極を形成する工程と、前記基板の前記下電極上を含む一方面側に圧電体前駆体膜を塗布し、該圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を複数回繰り返し行って複数層の前記圧電体膜からなる前記圧電体層を形成する工程と、該圧電体層上に前記上電極を形成する工程とを具備し、前記圧電体層を形成する工程では、前記圧電体膜形成工程で前記圧電体膜を形成する毎に、当該圧電体膜と前記下電極の厚さ方向の一部とをエッチングにより除去して、前記下電極の前記端部に前記第１の面と前記第２の面とを形成する除去工程を行うことで、前記下電極の前記端部に前記側面部を形成することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第８の態様では、下電極の端部に階段状の側面部を容易に且つ高精度に形成することができると共に、側面部上に圧電体膜を形成するようにしたため、側面部上に垂直に結晶を成長させて、圧電体膜を形成することができる。これにより、圧電体層全体の結晶粒子を均一に成長させて形成して、圧電体層全体の結晶を菱面体晶系の（１００）又は（１１１）に優先配向させることができ、圧電素子の変位特性を向上することができる。また、２回目以降の圧電体膜の成膜時に、圧電体膜の下地として全面に下電極が形成されているため、圧電体前駆体膜の焼成温度にばらつきが生じるのを防止して、圧電体膜の結晶化を均一に行うことができる。

本発明の第９の態様は、２回目以降の前記除去工程では、前回の除去工程で形成した前記第２の面よりも前記圧電素子の長手方向の外側を、前回の除去工程で除去した当該下電極の厚さよりも厚く除去することを特徴とする第８の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第９の態様では、側面部を容易に且つ高精度に形成することができる。

本発明の第１０の態様は、前記除去工程では、反応性イオンエッチングを行うことを特徴とする第８又は９の態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第１０の態様では、基板の面方向と同一方向の第１の面と、第１の面に垂直な第２の面とを有する階段状の側面部を容易に且つ高精度に形成することができる。

本発明の第１１の態様は、前記上電極を形成する工程の後に、当該上電極と前記圧電体層とをエッチングすることによりパターニングすることを特徴とする第８〜１０の何れかの態様のアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第１１の態様では、圧電素子を高密度に配設することができる。

本発明の第１２の態様は、基板上に変位可能に設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、前記圧電体層が、前記下電極の端部の外側まで設けられていると共に、前記下電極の前記端部には、前記圧電素子の外側に向かって厚さが段階的に漸小する側面部が設けられ、該側面部が、前記基板の面方向と同一方向の第１の面と、該第１の面に垂直な第２の面とで画成された階段状に形成されたアクチュエータ装置の製造方法であって、前記基板上の全面に亘って前記下電極を形成すると共に、該下電極をパターニングすることにより、当該下電極の端部に前記側面部を形成する工程と、前記下電極上に前記側面部の外側まで前記圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に前記上電極を形成する工程とを具備することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第１２の態様では、下電極の端部に階段状の側面部を容易に且つ高精度に形成することができると共に、側面部上に圧電体膜を形成するようにしたため、側面部上に垂直に結晶を成長させて、圧電体膜を形成することができる。これにより、圧電体層全体の結晶粒子を均一に成長させて形成して、圧電体層全体の結晶を菱面体晶系の（１００）又は（１１１）に優先配向させることができ、圧電素子の変位特性を向上することができる。

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′断面図であり、図３は、図２の要部拡大断面図である。

図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）の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って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、他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、インク供給路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。

インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路１５を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。

すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。

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、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０^-6／℃］である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。

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、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、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．１μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜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、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜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。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、下電極膜６０を複数の圧電素子３００に亘って設けることで、下電極膜６０を複数の圧電素子３００の共通電極とし、圧電体層７０及び上電極膜８０を各圧電素子３００毎に設けることで上電極膜８０を各圧電素子３００の個別電極としている。なお、本実施形態では、下電極膜６０を複数の圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を各圧電素子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。

また、図２及び図３に示すように、本実施形態では、下電極膜６０は、複数の圧電素子３００に亘って設けられているが、当該下電極膜６０の圧力発生室１２の長手方向に相当する方向を長手方向とし、圧力発生室１２の幅方向に相当する方向を下電極膜６０の短手方向（幅方向）とする。そこで、下電極膜６０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、圧電素子３００の短手方向である上電極膜８０の短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下電極膜６０及び上電極膜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。さらに、圧電体層７０及び上電極膜８０は、圧電素子３００の長手方向で、下電極膜６０の両端部の外側まで延設されて設けられており、下電極膜６０の長手方向の両端面は、圧電体層７０によって覆われている。

また、下電極膜６０の圧電体層７０によって覆われた端部、すなわち、圧電素子３００の長手方向である下電極膜６０の両端部には、圧電素子３００の外側に向かって厚さが段階的に漸小する側面部６１が設けられている。

側面部６１は、流路形成基板１０の圧電素子３００が設けられた面方向と同一方向の第１の面６２と、第１の面６２（又は弾性膜５０）に対して垂直な第２の面６３とで画成された階段状に設けられている。本実施形態では、側面部６１に第１の面６２が２つ設けられた２段の階段状の段差を設けるようにした。

このような側面部６１の第１の面６２は、図３に示すように、その幅ｗ、すなわち、隣接する第２の面６３の間の第１の面６２の幅ｗは、圧電体層７０の結晶粒径よりも大きな幅で形成されている。圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いて、圧電体層７０を詳しくは後述するゾル−ゲル法又はＭＯＤ法により形成した際には、圧電体層７０の１つの結晶粒径は、２〜３００μｍとなるため、第１の面６２の幅ｗは、圧電体層７０の１つの結晶が乗る大きさである２〜３００μｍの幅で形成するのが好ましい。

このように、下電極膜６０の圧電体層７０によって覆われた端部に階段状の側面部６１を設けることで、側面部６１の第１の面６２上に圧電体層７０の結晶を垂直に形成することができる。これにより、圧電体層７０全体の結晶を菱面体晶系の（１００）又は（１１１）に優先配向させることができ、圧電素子３００の変位特性を向上することができる。

また、下電極膜６０の長手方向の端部に階段状の側面部６１を設けることで、下電極膜６０の端部の抵抗を他の領域に比べて高くして、下電極膜６０の端部（側面部６１）に印加される電界を弱めることができ、電界集中を防止することができる。これにより、圧電素子３００全体の変位を小さくすることなく、下電極膜６０の端部近傍での変位を小さくして、下電極膜６０の端部への応力集中を分散させることができ、圧電素子３００及び振動板にクラックなどの破壊が発生するのを防止することができると共に、圧電素子３００の各層の剥離を防止することができる。なお、このような圧電体層７０のクラック等の破壊は、例えば、下電極膜の端面を傾斜した傾斜面で形成すると、下電極膜の傾斜面上に圧電体層７０の結晶が流路形成基板１０に対して垂直に形成されるのではなく、当該流路形成基板５０に対して斜めに形成され、圧電体層の下電極膜の端部に相対向する領域に結晶が斜めに形成された結晶性の悪い領域が存在する場合に頻繁に発生するが、本実施形態では、上述のように、下電極膜６０の端部に階段状の側面部６１を設け、側面部６１上に結晶が流路形成基板１０に対して垂直に形成された圧電体層７０を設けたため、結晶性が悪い領域が存在することなく、圧電体層７０の破壊を防止することができる。

また、本実施形態では、圧電体層７０及び上電極膜８０が、図２に示すように、上電極膜８０側の幅が狭くなるようにパターニングされ、その側面は傾斜面となっている。

さらに、ここでは、圧電素子３００を所定の基板上（流路形成基板１０上）に設け、当該圧電素子３００を駆動させた装置をアクチュエータ装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜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、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。

なお、圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜である。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）等の強誘電性圧電材料や、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る。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ_３）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）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）Ｏ_３）等を用いることができる。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に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。

さらに、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜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。

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、下電極膜６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部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１００を構成している。

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。

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。

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。

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等の導電性ワイヤからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。

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、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部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、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。

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下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜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。

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について、図４〜図１０を参照して説明する。なお、図４〜図１０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を示す圧力発生室の長手方向の断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハである流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる二酸化シリコン膜５１を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、膜厚が約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。

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。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）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、例えば、白金及びイリジウムからなる下電極膜６０を絶縁体膜５５の全面に亘って形成する。下電極膜６０は、例えば、スパッタリング法により形成することができる。

次に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成する。ここで、本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛に限定されず、例えば、リラクサ強誘電体（例えば、ＰＭＮ−ＰＴ、ＰＺＮ-ＰＴ、ＰＮＮ-ＰＴ等）の他の圧電材料を用いてもよい。また、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）法等を用いてもよい。

圧電体層７０の具体的な形成手順としては、まず、図５（ａ）に示すように、下電極膜６０上にＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７１を成膜する。すなわち、下電極膜６０が形成された流路形成基板１０上に金属有機化合物を含むゾル（溶液）を塗布する（塗布工程）。次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜７１を１７０〜１８０℃で８〜３０分間保持することで乾燥することができる。また、乾燥工程での昇温レートは０．５〜１．５℃／ｓｅｃが好適である。なお、ここで言う「昇温レート」とは、加熱開始時の温度（室温）と到達温度との温度差の２０％上昇した温度から、温度差の８０％の温度に達するまでの温度の時間変化率と規定する。例えば、室温２５℃から１００℃まで５０秒で昇温させた場合の昇温レートは、（１００−２５）×（０．８−０．２）／５０＝０．９［℃／ｓｅｃ］となる。

次に、乾燥した圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜７１を３００〜４００℃程度の温度に加熱して約１０〜３０分保持することで脱脂した。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７１に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ_２、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ等として離脱させることである。また、脱脂工程では、昇温レートを０．５〜１．５℃／ｓｅｃとするのが好ましい。

次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。焼成工程では、圧電体前駆体膜７１を６８０〜９００℃に加熱するのが好ましく、本実施形態では、６８０℃で５〜３０分間加熱を行って圧電体前駆体膜７１を焼成して圧電体膜７２を形成した。また、焼成工程では、昇温レートを１５℃／ｓｅｃ以下とするのが好ましい。このように、圧電体膜７２を焼成により形成する際には、圧電体前駆体膜７１を３０分以上加熱するのが好ましい。これにより優れた特性の圧電体膜７２を得ることができる。

なお、このような乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、ホットプレートや、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置などを用いることができる。

そして、このような塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことで、複数層の圧電体膜７２からなる所定厚さの圧電体層７０を形成する。例えば、ゾルの１回あたりの膜厚が０．１μｍ程度の場合には、例えば、１０層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０全体の膜厚は約１．１μｍ程度となる。

また、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、圧電体膜形成工程によって、１層目の圧電体膜７２を形成した段階で、圧電体膜７２と下電極膜６０の厚さ方向の一部とを同時にエッチングにより除去する（１回目の除去工程）。

１回目の除去工程では、下電極膜６０の長手方向の端部に、流路形成基板用ウェハ１１０の面方向と同一方向の第１の面６２ａと、この第１の面６２ａに垂直な第２の面６３ａとをエッチングにより形成する。すなわち、下電極膜６０の面方向の一部で、厚さ方向の一部を除去することにより、下電極膜６０にエッチングされていない領域と、エッチングされることでエッチングされていない領域よりも厚さの薄い第１の面６２ａが設けられた領域とを形成し、これらエッチングされていない領域の表面と、第１の面６２ａとの間に第１の面６２ａに垂直な第２の面６３ａを形成する。

なお、１層目の圧電体膜７２は、上述のように下電極膜６０の全面に亘って形成するため、圧電体前駆体膜７１を加熱して焼成する際に、圧電体前駆体膜７１の下地として、下電極膜６０が全面に設けられていることになり、圧電体前駆体膜７１の加熱温度のばらつきをなくして、圧電体膜７２の結晶化を均一にすることができ、優れた特性の圧電体膜７２を得ることができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、上述した圧電体膜形成工程を繰り返し行って、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って複数層の圧電体膜７２を形成する。本実施形態では、１回目の除去工程でエッチングした圧電体膜７２上及び下電極膜６０上に亘って３層の圧電体膜７２を形成するようにした。

このとき、下電極膜６０には、１回目の除去工程で、第１の面６２ａと第２の面６３ａとが設けられ、第１の面６２ａ上の圧電体膜７２は除去されているが、第２の面６３ａは流路形成基板用ウェハ１１０の面に対して垂直に形成されているため、圧電体膜７２を１層目の圧電体膜７２上及び下電極膜６０の第１の面６２ａ上に結晶粒子を均一に成長させて形成することができる。すなわち、第２の面６３ａは、第１の面６２ａに対して垂直に形成されているため、第２の面６３ａを基点として圧電体膜７２の結晶粒子が成長することがなく、結晶粒子を均一に成長させて圧電体膜７２を形成することができる。

また、圧電体膜７２を形成する際に、圧電体膜７２の下地として全面に下電極膜６０が形成されているため、圧電体前駆体膜７１を加熱する加熱温度にばらつきが生じるのを防止して、圧電体膜７２の結晶化を均一にすることができ、優れた特性の圧電体膜７２を得ることができる。

次に、図６（ｃ）に示すように、図６（ｂ）で形成した３層の圧電体膜７２と下電極膜６０の厚さ方向の一部を同時にエッチングにより除去する（２回目の除去工程）。

２回目の除去工程では、１回目の除去工程で形成した第２の面６３ａよりも外側に第２の面６３ｂと、第１の面６２ｂとをエッチングにより形成する。すなわち、２回目の除去工程では、下電極膜６０の第１の面６２ａが設けられた領域を、１回目の除去工程で下電極膜６０をエッチングにより除去した厚さよりも厚く除去する。これにより、下電極膜６０には、エッチングされていない領域よりも厚さの薄い第１の面６２ａが設けられた領域と、第１の面６２ａが設けられた領域よりもさらに厚さの薄い第１の面６２ｂが設けられた領域とが形成される。

次に、図７（ａ）に示すように、上述した圧電体膜形成工程を繰り返し行って、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って複数層の圧電体膜７２を形成する。本実施形態では、２回目の除去工程でエッチングした圧電体膜７２上及び下電極膜６０上に亘って３層の圧電体膜７２を形成するようにした。

このとき、下電極膜６０には、２回目の除去工程で第１の面６２ｂと第２の面６３ｂとが設けられ、第１の面６２ｂ上の圧電体膜７２は除去されているが、第２の面６３ｂは流路形成基板用ウェハ１１０の面に対して垂直に形成されているため、圧電体膜７２を圧電体膜７２上及び下電極膜６０の第１の面６２ｂ上に結晶粒子を均一に成長させて形成することができる。すなわち、第２の面６３ｂは、第１の面６２ｂに対して垂直に形成されているため、第２の面６３ｂを基点として圧電体膜７２の結晶粒子が成長することがなく、圧電体膜７２及び第１の面６３ｂを基点として結晶粒子を均一に成長させることができる。

また、圧電体膜７２を形成する際に、圧電体膜７２の下地として全面に下電極膜６０が形成されているため、圧電体前駆体膜７１を加熱する加熱温度にばらつきが生じるのを防止して、圧電体膜７２の結晶化を均一にすることができ、優れた特性の圧電体膜７２を得ることができる。

次に、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）で形成した３層の圧電体膜７２と下電極膜６０の厚さ方向の一部を同時にエッチングにより除去する（３回目の除去工程）。

３回目の除去工程では、２回目の除去工程で形成した第２の面６３ｂよりも外側をエッチングにより除去して第２の面６３ｃを形成すると共に、下電極膜６０を厚さ方向に貫通して絶縁体膜５５に達するまでエッチングすることで下電極膜６０をパターニングする。すなわち、３回目の除去工程では、下電極膜６０の第１の面６２ｂが設けられた領域を、２回目の除去工程で下電極膜６０をエッチングにより除去した厚さよりも厚く、本実施形態では、下電極膜６０を厚さ方向に完全に除去する。これにより、下電極膜６０をパターニングして、下電極膜６０の長手方向の端部に、圧電素子３００の外側に向かって厚さが段階的に漸小すると共に、第１の面６２ａ〜６２ｂ及び第２の面６３ａ〜６３ｃにより画成された階段状の側面部６１を形成する。

なお、上述した１回目〜３回目の除去工程では、圧電体膜７２上に所定形状に形成したレジスト等のマスクを介して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）することにより第２の面６３ａ〜６３ｃを垂直に形成することができる。

次に、図７（ｃ）に示すように、上述した圧電体膜形成工程を繰り返し行って、流路形成基板用ウェハ１１０の一方面側の全面に亘って複数層の圧電体膜７２を形成して圧電体層７０を形成する。本実施形態では、パターニングされた圧電体膜７２上及び絶縁体膜５５上に、圧電体膜７２をさらに３層形成することで、合計１０層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０を形成した。

次に、図８（ａ）に示すように、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成する。

そして、図８（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。本実施形態では、上電極膜８０側の幅が狭くなるようにパターニングして、その側面を傾斜面とした。なお、圧電体層７０及び上電極膜８０のパターニングでは、上述した除去工程と同様に反応性イオンエッチングを用いてもよいが、圧電素子３００の側面を傾斜面にするため、反応性イオンエッチングに限定されず、例えば、イオンミリング等のドライエッチングであってもよい。

このように、本実施形態では、圧電体膜７２を形成してから、圧電体膜７２と下電極膜６０とをエッチングにより同時に除去し、その後、エッチングした下電極膜６０上に圧電体膜７２を形成する工程を繰り返し行うことで、下電極膜６０の端部に階段状の側面部６１を容易に且つ高精度に形成することができると共に、側面部６１上に圧電体膜７２を形成するようにしたため、側面部６１上に垂直に結晶を成長させて、圧電体膜７２を形成することができる。これにより、圧電体層７０全体の結晶粒子を均一に成長させて形成して、圧電体層７０全体の結晶を菱面体晶系の（１００）又は（１１１）に優先配向させることができ、圧電素子３００の変位特性を向上することができる。

また、７層目までの圧電体膜７２を形成する際に、圧電体膜７２の下地として全面に下電極膜６０が形成されているため、圧電体前駆体膜７１を加熱する加熱温度にばらつきが生じるのを防止して、圧電体膜７２の結晶化を均一にすることができ、優れた特性の圧電体膜７２を得ることができる。なお、８〜１０層目の圧電体膜７２を形成する際の下地は、下電極膜６０が設けられた領域と、下電極膜６０が存在しない絶縁体膜５５のみが設けられた領域とが存在するが、８〜１０層目の圧電体膜７２は、下電極膜６０の外側に形成された領域が、実質的に駆動する圧電体能動部３２０の外側の実質的に駆動しない非圧電体能動部となるため、この領域の圧電体膜７２の結晶性は特に問題になることはなく、圧電体層７０の下電極膜６０上に設けられた領域は、結晶化が均一になっている。

次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図８（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極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。このとき、上述のように圧電素子３００の側面は傾斜面で形成されているため、リード電極９０の付きまわりを向上して、均一な厚さのリード電極９０を形成することができる。これにより、リード電極９０の抵抗のばらつきや、断線等を防止することができる。

次に、図９（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハ１３０を接着剤３５を介して接合する。なお、この保護基板用ウェハ１３０は、例えば、４００μｍ程度の厚さを有するため、保護基板用ウェハ１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハ１１０の剛性は著しく向上することになる。

次に、図９（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで研磨した後、さらにフッ硝酸によってウェットエッチングすることにより流路形成基板用ウェハ１１０を所定の厚みにする。例えば、本実施形態では、約７０μｍ厚になるように流路形成基板用ウェハ１１０をエッチング加工した。

次いで、図９（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０のエッチング加工した面に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図１０に示すように、流路形成基板用ウェハ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、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。

その後は、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ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、流路形成基板用ウェハ１１０の保護基板用ウェハ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、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハ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。

（実施形態２）
図１１及び図１２は、本発明の実施形態２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を示す圧力発生室の長手方向の断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法としては、上述した実施形態１と同様に、上述した図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す工程を行うことで、流路形成基板用ウェハ１１０に弾性膜５０、絶縁体膜５５を形成した後、図１１（ａ）に示すように、例えば、白金及びイリジウムからなる下電極膜６０を絶縁体膜５５の全面に亘って形成する。

次に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成する。具体的には、上述した実施形態１と同様に、図１１（ｂ）に示すように、下電極膜６０上にＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７１を成膜する（塗布工程）。そして、この圧電体前駆体膜７１を乾燥する乾燥工程、乾燥した圧電体前駆体膜７１を脱脂する脱脂工程を行った後、図１１（ｃ）に示すように、脱脂した圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、１層目の圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。

次に、図１２（ａ）に示すように、１層目の圧電体膜７２と下電極膜６０とを同時にエッチングすることによりパターニングする。このとき、例えば、圧電体膜７２上に所定形状のマスクを形成して、このマスクを介してエッチングする工程を繰り返し行うことで、下電極膜６０の端部に第１の面６２と第２の面６３とで画成された階段状の側面部６１を形成する。

次に、図１２（ｂ）に示すように、上述した塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を繰り返し行うことで、流路形成基板用ウェハ１１０の一方面に複数層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０を形成する。

次に、図１３（ａ）に示すように、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる上電極膜８０を流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成する。

そして、図１３（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。

その後は、上述した実施形態１の図８（ｃ）〜図１０に示す工程と同様の工程を行うことで、インクジェット式記録ヘッドを形成することができる。

このように、本実施形態では、下電極膜６０をパターニングして階段状の側面部６１を形成した後、側面部６１上に複数層の圧電体膜７２を形成するようにしたため、側面部６１の第１の面６２上に垂直に結晶を成長させて、圧電体膜７２を形成することができる。これにより、圧電体層７０全体の結晶粒子を均一に成長させて形成して、圧電体層７０全体の結晶を菱面体晶系の（１００）又は（１１１）に優先配向させることができ、圧電素子３００の変位特性を向上することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、インクジェット式記録ヘッド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。例えば、上述した実施形態１では、除去工程を、圧電体膜７２の１層目、４層目及び７層目で行うようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、１層の圧電体膜７２を形成する毎に除去工程を行うようにしてもよく、複数層の圧電体膜７２を形成する毎に除去工程を行うようにしてもよい。また、除去工程の回数は特に限定されず、側面部６１の段数に応じて複数回行うようにすればよい。

また、上述した実施形態１では、圧電体前駆体膜７１を塗布、乾燥及び脱脂した後、焼成して圧電体膜７２を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電体前駆体膜７１を塗布、乾燥及び脱脂する工程を複数回、例えば、２回繰り返し行った後、焼成することで圧電体膜７２を形成するようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態１及び２では、下電極膜６０として、白金及びイリジウムを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、下電極膜６０の絶縁体膜５５側の最下層に密着性を向上するチタン（Ｔｉ）等の密着層を設けるようにしてもよい。また、下電極膜６０として、絶縁体膜５５側から白金とイリジウムとを積層した構成としても、絶縁体膜５５側からイリジウムと白金とを積層した構成としても、絶縁体膜５５側からイリジウムと白金とイリジウムとを積層した構成としてもよい。何れの下電極膜６０の構成であっても、下電極膜６０の端部に階段状の側面部６１を設けることで、下電極膜６０の側面部６１上に結晶が垂直に設けられた圧電体層７０を形成することができる。

また、上述した実施形態１及び２の下電極膜６０の圧電体層７０を形成する表面に、厚さが、３．５〜５．５ｎｍのチタン（Ｔｉ）からなる種チタン層を設けた後、下電極膜６０上に圧電体層７０を形成するようにしてもよい。このように種チタン層を設けることで、下電極膜６０上に種チタン層を介して１層目の圧電体膜７２を形成する際に、圧電体膜７２の優先配向方位を（１００）又は（１１１）に制御することができ、電気機械変換素子として好適な圧電体層７０を得ることができる。なお、種チタン層は、圧電体膜７２が結晶化する際に、結晶化を促進させるシードとして機能し、圧電体膜７２の焼成後には圧電体膜７２内に拡散するものである。また、上述した実施形態１及び２では、下電極膜６０をエッチングにより除去した第１の面６２ａ、６２ｂ上にも圧電体膜７２を形成するが、種チタン層をスパッタリング法等により形成した際に、チタンは下電極膜６０内に拡散されているため、下電極膜６０の第１の面６２ａ、６２ｂ上にもチタンを種として良好な結晶の圧電体膜７２を形成することができる。

また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、結晶面方位が（１１０）面の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。

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の製造方法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。

また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置及びその製造方法に限られず、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置及びその製造方法にも適用することができる。

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。 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。 実施形態１に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。

符号の説明

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 リザーバ部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 下電極膜、 ６１ 側面部、 ６２、６２ａ、６２ｂ 第１の面、 ６３、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ 第２の面、 ７０ 圧電体層、 ７２ 圧電体膜、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３００ 圧電素子

Claims (12)

1. 基板上に変位可能に設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、
   前記圧電体層が、前記下電極の端部の外側まで設けられていると共に、前記下電極の前記端部には、前記圧電素子の外側に向かって厚さが段階的に漸小する側面部が設けられ、該側面部が、前記基板の面方向と同一方向の第１の面と、該第１の面に垂直な第２の面とで画成された階段状に形成されていることを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 前記下電極の前記端部が、当該下電極の長手方向の両端部であることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ装置。
3. 前記側面部の前記第１の面が、前記圧電体層の結晶粒径よりも大きな幅で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ装置。
4. 前記第１の面が、２〜３００μｍの幅で形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のアクチュエータ装置。
5. 前記圧電体層は、結晶が前記基板に対して柱状となっていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のアクチュエータ装置。
6. 前記圧電素子の長手方向における前記圧電体層の長さが、前記上電極に向かって漸小し、その側面が傾斜面となっていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のアクチュエータ装置。
7. 液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発生室に圧力変化を生じさせて前記ノズル開口から液体を噴射させる液体噴射手段として請求項１〜６の何れかに記載のアクチュエータ装置とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
8. 基板上に変位可能に設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、前記圧電体層が、前記下電極の端部の外側まで設けられていると共に、前記下電極の前記端部には、前記圧電素子の外側に向かって厚さが段階的に漸小する側面部が設けられ、該側面部が、前記基板の面方向と同一方向の第１の面と、該第１の面に垂直な第２の面とで画成された階段状に形成されたアクチュエータ装置の製造方法であって、
   前記基板上に前記下電極を形成する工程と、前記基板の前記下電極上を含む一方面側に圧電体前駆体膜を塗布し、該圧電体前駆体膜を焼成することで圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程を複数回繰り返し行って複数層の前記圧電体膜からなる前記圧電体層を形成する工程と、該圧電体層上に前記上電極を形成する工程とを具備し、
   前記圧電体層を形成する工程では、前記圧電体膜形成工程で前記圧電体膜を形成する毎に、当該圧電体膜と前記下電極の厚さ方向の一部とをエッチングにより除去して、前記下電極の前記端部に前記第１の面と前記第２の面とを形成する除去工程を行うことで、前記下電極の前記端部に前記側面部を形成することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
9. ２回目以降の前記除去工程では、前回の除去工程で形成した前記第２の面よりも前記圧電素子の長手方向の外側を、前回の除去工程で除去した当該下電極の厚さよりも厚く除去することを特徴とする請求項８記載のアクチュエータ装置の製造方法。
10. 前記除去工程では、反応性イオンエッチングを行うことを特徴とする請求項８又は９記載のアクチュエータ装置の製造方法。
11. 前記上電極を形成する工程の後に、当該上電極と前記圧電体層とをエッチングすることによりパターニングすることを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載のアクチュエータ装置の製造方法。
12. 基板上に変位可能に設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備し、前記圧電体層が、前記下電極の端部の外側まで設けられていると共に、前記下電極の前記端部には、前記圧電素子の外側に向かって厚さが段階的に漸小する側面部が設けられ、該側面部が、前記基板の面方向と同一方向の第１の面と、該第１の面に垂直な第２の面とで画成された階段状に形成されたアクチュエータ装置の製造方法であって、
    前記基板上の全面に亘って前記下電極を形成すると共に、該下電極をパターニングすることにより、当該下電極の端部に前記側面部を形成する工程と、前記下電極上に前記側面部の外側まで前記圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に前記上電極を形成する工程とを具備することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
    

Images