JP2008235597A - 圧電アクチュエータの製造方法および液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 機械的な剥離を防止して耐久性を確保しつつ、発生圧力の向上と変位量の向上を両立させること。
【解決手段】 （Ａ）所定の基板２０ａ上に、（Ｂ）導電性材料からなる下部電極１１を形成し、（Ｃ）下部電極１１上に圧電材料からなる圧電体１２を形成し、（Ｄ）圧電体１２上に導電性材料からなる上部電極１３を形成する圧電アクチュエータ１０の製造方法において、下部電極１１をスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法などの真空成膜法で形成し、且つ、圧電体１２をスクリーン印刷で形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧電特性を良くすることができる圧電アクチュエータの製造方法および液体吐出ヘッドに関する。

インクを吐出するノズルを備えた各種の液体吐出ヘッドが提供されている。このような液体吐出ヘッドに用いる圧電アクチュエータは、従来、所定の基板（例えばジルコニアからなる板材）にスクリーン印刷により導電性材料（例えば白金）からなる下部電極を形成する工程と、下部電極上にスクリーン印刷により圧電材料（例えばＰＺＴ）からなる圧電体を形成する工程と、圧電体上に導電性材料（例えば金）からなる上部電極を形成する工程を含み製造されていた（例えば特許文献１を参照）。
特開平１０―８６３６６号公報

１２００ｎｐｉ以上の高密度ノズル配置で、粘度１０ｃｐ以上の高粘度インクを、２ｐｌ以下の微液滴で吐出できる液体吐出ヘッドが求められている。このような液体吐出ヘッドに搭載する圧電アクチュエータは、発生圧力が大きく且つ変位量が大きい特徴を持つことが、必要不可欠である。

しかし、下部電極と圧電体とをスクリーン印刷で形成する従来の圧電アクチュエータの製造方法では、下部電極と圧電体とを同じ工程で成膜でき、製造コストを安価にできる反面、下部電極に不純物が混じることに因り、圧電体の圧電特性を下げてしまうという問題があった。

具体的には、下部電極をスクリーン印刷で形成する際に用いるペーストには、下部電極とその下地である基板との密着性を向上させて機械的な剥離を防止するためのガラスフリットが含まれている。このような下部電極用のペーストに含まれているガラス成分が、圧電体の焼成中に圧電体の成分と反応してしまい、所謂パイロクロア相が生じる。このようなパイロクロア相が生じると、圧電体の変位量を下げてしまうことになる。

したがって、機械的な剥離を防止して耐久性を確保しつつ、大きな発生圧力と大きな変位量を両立させることは困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、機械的な剥離を防止して耐久性を確保しつつ、発生圧力の向上と変位量の向上を両立させることができる圧電アクチュエータの製造方法および液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定の基板上に、導電性材料からなる下部電極を形成し、該下部電極上に圧電材料からなる圧電体を形成し、該圧電体上に導電性材料からなる上部電極を形成する圧電アクチュエータの製造方法において、前記下部電極を真空成膜法で形成し、且つ、前記圧電体をスクリーン印刷で形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記真空成膜法は、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法の何れかであることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法を提供する。

本発明によれば、下部電極をスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等の真空成膜法で形成するとともに圧電体をスクリーン印刷で形成するという、成膜方法の有機的な組み合わせに因る相乗効果で、機械的な剥離を防止して耐久性を確保しつつ、大きな発生圧力と大きな変位量を両立させることが可能となった。具体的には、圧電体をスクリーン印刷で形成することに因り、圧電体の厚み（例えば６μｍ以上）を確保して適当な発生圧力（例えば２ＭＰａ以上）を得つつ、下部電極を真空成膜法で形成することに因り、下部電極とその下地である基板との密着性を低下させることなく下部電極への不純物の混入を少なくして圧電体焼成中にパイロクロア相が発生することを防止するとともに、圧電体の変位量が低下しないようすることで適当な変位体積（例えば４ｐｌ以上）を確保できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記下部電極の表面の算術平均粗さＲａは、０．０１μｍ≦Ｒａ≦０．１μｍであることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法を提供する。

この発明により、下部電極と圧電体との間で密着性を確保して機械的剥離を防止するとともに、適度の耐圧を保ち絶縁破壊を防止する。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧電アクチュエータの製造方法によって製造された圧電アクチュエータを搭載したことを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。

この発明によれば、ノズル配置の高密度化および液体の高粘度化を図りつつ、吐出性能の良い液体吐出ヘッドを提供できる。

本発明によれば、機械的な剥離を防止して耐久性を確保しつつ、発生圧力の向上と変位量の向上を両立させることができる。

以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について、詳細に説明する。

図１は、本発明に係る圧電アクチュエータの製造方法によって製造される圧電アクチュエータの基本構成を示す断面図である。

図１において、圧電アクチュエータ１０は、所定の基板２０上に、導電性材料からなる下部電極１１が形成され、下部電極１１上に圧電材料からなる圧電体１２（圧電膜）が形成され、圧電体１２上に導電性材料からなる上部電極１３が形成されて構成される素子（圧電素子）である。

このような圧電アクチュエータ１０の製造方法において、下部電極１１は、スパッタ、ＣＶＤ（化学気相成長）法、蒸着法等、平滑性を良くすることができ且つガラス成分のような不純物を含ませないようにできる真空成膜法で形成されるとともに、圧電体１２は、スクリーン印刷法で形成され焼成される。上部電極１３の形成方法は特に限定されないが、例えばスパッタ法等の真空成膜法で形成し得る。

本例の下部電極１１は、複数の圧電アクチュエータ１０で共通の電極（共通電極）となっているが、このような場合に特に限定されない。各圧電アクチュエータ１０で個別の電極（個別電極）として下部電極１１を設けてもよい。

下部電極１１の表面の算術平均粗さＲａは、０．０１μｍ≦Ｒａ≦０．１μｍである。

ここで、算術平均粗さＲａは、JIS B0601-1994に定義されており、具体的には、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値である。以下では、算術平均粗さを単に「表面粗さ」ということもある。

図１の基板２０には、圧力室としての開口部５２が形成されている。基板２０は一枚のプレートからなる場合に特に限定されず、一般には、複数のプレートから構成されている。具体的には、圧力室５２が形成されている圧力室板と、圧力室５２の上面板を構成する振動板を含み構成されている。

また、基板２０と圧電アクチュエータ１０の下部電極１１との間に、基板２０内の物質が下部電極１１を介して圧電体１２へ拡散することを防止する拡散防止膜を設けてもよい。

圧電アクチュエータ１０の製造方法について、以下、各種の実施例を説明する。

［実施例１］
実施例１では、図２（Ａ）に示すように、ＺｒＯ_２からなり、一方の面に圧力室としての開口部５２が形成されている基板２０ａを用意する。この基板２０ａは、グリーンシートの積層及び焼成によって作製されている。基板２０ａの厚みは、例えば１５０μｍであり、開口部５２の深さｈｃは、例えば１４０μｍである。基板２０ａの表面粗さＲａは、例えば０．０８５μｍである。本例では、開口部５２の開口形状は略正方形状であり、開口面積は３００×３００μｍである。

次に、図２（Ｂ）に示すように、基板２０ａ上に、スパッタ法により、白金（Ｐｔ）からなる下部電極１１を形成する。下部電極１１の厚みは、例えば０．５μｍである。

なお、下部電極１１の形成方法は、本発明において、スパッタ法に特に限定されず、蒸着、ＣＶＤ等、スパッタ法以外の真空成膜法であってもよい。下部電極１１とその下地である基板２０との密着性を低下させることなく、且つガラス成分を必要とせず不純物を混入させない真空成膜法であればよい。もしも下部電極１１にガラス成分が含有されていると圧電体１２の焼成中にパイロクロア相が生じ易く、圧電体１２の変位量を小さくしてしまう。

また、下部電極１１の表面粗さＲａは、０．０１≦Ｒａ≦０．１μｍの範囲とする。下部電極１１の表面粗さＲａの上限を０．１μｍとする理由は、下部電極１１の表面粗さＲａが０．１μｍよりも大きいと、下部電極１１表面に電界集中が起こり易く、耐電圧が低くなってしまうからである。また、下部電極１１の表面粗さＲａの下限を０．０１μｍとする理由は、下部電極１１の表面粗さＲａが０．０１μｍよりも小さいと、下部電極１１と圧電体１２との間の密着性が悪くなり、連続吐出中（例えば１００億ドットの連続吐出中）に、下部電極１１と圧電体１２との間で剥離が起こり易くなるからである。

下部電極１１の表面粗さは基板２０ａの表面粗さにより変わるので、表面の粗い基板２０ａを用いる場合は、基板２０ａの表面に対して研磨等の平坦化処理を行う。

次に、図２（Ｃ）に示すように、下部電極１１上の圧力室５２に対応する位置に、スクリーン印刷法により、圧電材料からなる圧電体１２を形成する。圧電体１２の厚みは、例えば、１０μｍである。

本例では、圧電体１２は、ＰＮＮ−ＰＺＴからなり、ペースト状で下部電極１１上に印刷される。その後、乾燥、仮焼き（８００℃）、焼成（１０００℃）の順で行う。焼成は、圧電体１２と同様の成分からなる粉（とも材）を圧電体１２の周りに敷いて行った。

次に、図２（Ｄ）に示すように、圧電体１２上に、スパッタ法により、Ａｕ（金）からなる上部電極１３を形成する。上部電極１３の厚みは、例えば０．３μｍである。

［実施例２］
実施例２では、図３（Ａ）に示すように、エッチングストップ層であるＳｉＯ_２層２０２（例えば厚み０．５μｍ）を挟んだシリコン（Ｓｉ）単結晶層２０１、２０３からなる基板２０ｂを用意する。基板２０ｂの厚みは、例えば１５０μｍである。

次に、図３（Ｂ）に示すように、基板２０ｂ上に、ゾルゲル法により、ＺｒＯ_２からなる拡散防止膜２１を形成する。この拡散防止膜２１は、後述の圧電体１２の焼成中に圧電体１２の材料中のＰｂおよび基板２０ｂ中のＳｉが拡散することを防止する。拡散防止膜２１の厚みは、例えば０．５μｍである。

次に、図３（Ｃ）に示すように、拡散防止膜２１上に（すなわち拡散防止膜２１を介して基板２０ｂ上に）、スパッタ法により、Ｐｔ（白金）からなる下部電極１１を形成する。下部電極１１の厚みは、例えば０．５μｍである。また、下部電極１１の表面粗さＲａは、０．０１≦Ｒａ≦０．１μｍの範囲とする。このような範囲とする理由は実施例１で説明した理由と同じであり、ここではその説明を省略する。

なお、下部電極１１の形成方法は、本発明において、スパッタ法に特に限定されず、蒸着、ＣＶＤ等、スパッタ法以外の真空成膜法であってもよい。真空成膜法を用いる理由は実施例１で説明した理由と同じであり、ここではその説明を省略する。

次に、図３（Ｄ）に示すように、下部電極１１上の圧力室５２に対応する位置に、スクリーン印刷法により、圧電材料からなる圧電体１２を形成する。圧電体１２の厚みは、例えば、１０μｍである。

本例では、圧電体１２は、ＰＮＮ−ＰＺＴからなり、ペースト状で下部電極１１上に印刷される。その後、乾燥、仮焼き（８００℃）、焼成（１０００℃）の順で行う。焼成は、圧電体１２と同様の成分からなる粉（とも材）を圧電体１２の周りに敷いて行った。

次に、図３（Ｅ）に示すように、圧電体１２上に、スパッタ法により、Ａｕ（金）からなる上部電極１３を形成する。上部電極１３の厚みは、例えば０．３μｍである。

次に、図３（Ｆ）に示すように、基板２０ｂの裏側（圧電体１２が形成されている側とは反対側である）からＳｉＯ_２層２０２をエッチングストップ層としてウエットエッチングを行い、圧力室としての開口部５２を形成する。本例では、開口部５２の開口形状は略正方形状であり、開口面積は、３００×３００μｍである。開口部５２の深さｈｃは、例えば１４０μｍである。

［実施例３］
実施例３では、図４（Ａ）に示すように、ステンレス材（ＳＵＳ）からなり、一方の面に圧力室としての開口部５２が形成されている基板２０ｃを用意する。この基板２０ｃは、互いに形状が異なる複数のステンレスプレートを拡散接合して流路形成したものである。基板２０ｃの厚みは、例えば１５０μｍであり、開口部５２の深さｈｃは、例えば１４０μｍである。基板２０ｃの表面粗さＲａは、例えば０．０８５μｍである。本例では、開口部５２の開口形状は略正方形状であり、開口面積は３００×３００μｍである。

なお、基板２０ｃの表面粗さＲａがＲａ＞１．０μｍとなってしまう場合があるため、基板２０ｃの表面粗さＲａ≦１．０μｍとなるように表面研磨を行う。

次に、図４（Ｂ）に示すように、基板２０ｃ上に、ゾルゲル法により、ＺｒＯ_２からなる拡散防止膜２１を形成する。この拡散防止膜２１は、後述の圧電体１２の焼成中に圧電体１２の材料中のＰｂおよび基板２０ｃ中のＦｅ、Ｃｒが拡散することを防止する。拡散防止膜２１の厚みは、例えば０．５μｍである。

次に、図４（Ｃ）に示すように、拡散防止膜２１上に（すなわち基板２０ｃ上に拡散防止膜２１を介して）、スパッタ法により、Ｐｔ（白金）からなる下部電極１１を形成する。下部電極１１の厚みは、例えば０．５μｍである。また、下部電極１１の表面粗さＲａは、０．０１≦Ｒａ≦０．１μｍの範囲とする。このような範囲とする理由は実施例１で説明した理由と同じであり、ここではその説明を省略する。

なお、下部電極１１の形成方法は、本発明において、スパッタ法に特に限定されず、蒸着、ＣＶＤ等、スパッタ法以外の真空成膜法であってもよい。真空成膜法を用いる理由は実施例１で説明した理由と同じであり、ここではその説明を省略する。

次に、図４（Ｄ）に示すように、下部電極１１上の圧力室５２に対応する位置に、スクリーン印刷法により、圧電材料からなる圧電体１２を形成する。圧電体１２の厚みは、例えば、１０μｍである。

本例では、圧電体１２は、ＰＮＮ−ＰＺＴからなり、ペースト状で下部電極１１上に印刷される。その後、乾燥、仮焼き（８００℃）、焼成（１０００℃）の順で行う。焼成は、圧電体１２と同様の成分からなる粉（とも材）を圧電体１２の周りに敷いて行った。

次に、図４（Ｅ）に示すように、圧電体１２上に、スパッタ法により、Ａｕ（金）からなる上部電極１３を形成する。上部電極１３の厚みは、例えば０．３μｍである。

［圧電体の形成方法の検討］
図５に、圧電アクチュエータ１０の圧電体１２の形成方法とその性能（発生圧力および変位体積）との関係を示す。

なお、圧電体１２の形成方法と圧電体１２の厚みとの関係は、一般に、バルク法では３０〜４０μｍ、スパッタ法では３〜５μｍ、ゾルゲル法では０．５〜１μｍ、スクリーン印刷法では６〜１０μｍである。

圧電体１２の形成方法以外は、図３（Ａ）〜（Ｆ）に示した実施例２に記載した各工程による。要部のみ簡単に説明すると、シリコン単結晶からなる基板２０ｂ上に、スパッタ法で下部電極１１を形成した。

＜判定項目＞
図５の各項目（「発生圧力」、「発生圧力判定」、「変位体積」、「変位体積判定」）について説明する。

「発生圧力」は、圧電アクチュエータ１０が、圧力室５２内のインクを押す力を示す。発生圧力が大きいほど、高粘度のインクを飛ばすことができる。

「変位体積」は、圧力室５２内にインクによる圧力の負荷がないと仮定したときに減少する圧力室５２の体積を示す。

ここで、「発生圧力」および「変位体積」は、圧電アクチュエータ１０に２０Ｖの駆動電圧を印加したとき、詳細には、圧電アクチュエータ１０の下部電極１１と上部電極１３との間に２０Ｖ印加時の値である。

「発生圧力判定」および「変位体積判定」は、インク粘度１０ｃｐ、吐出体積２ｐｌのときに必要な発生圧力および変位体積に基づいて「〇」（適切）および「×」（不適切）を判定した。具体的には、「発生圧力判定」は２ＭＰａよりも大きければ「〇」と判定し、「変位体積判定」は４ｐｌ（吐出体積２ｐｌの２倍である）よりも大きければ「〇」と判定した。吐出体積２ｐｌの２倍の変位体積が必要とした理由は、圧力室５２がノズル開口を除いて全て密閉されている訳ではないので、変位体積全てに相当する液体をノズル開口から吐出させることができないことに因る。

図５において、バルク法では、適切な発生圧力を得られるが、変位体積が小さくなってしまう。また、スパッタ法およびゾルゲル法では、適切な変位体積が得られるが、発生圧力が小さくなってしまうため、結果としてインクを吐出できない。スクリーン印刷法であれば、適切な発生圧力と適切な変位体積が得られる。したがって、圧電体１２の形成方法はスクリーン印刷が適当である。

［下部電極の形成方法の評価］
下部電極１１の形成方法については、真空成膜法（スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法）により形成した本発明の実施例と、スクリーン印刷により形成した比較例とで実験を行った。また、各形成方法について、圧電アクチュエータ１０の下部電極１１表面の粗さＲａを各種設定して圧電アクチュエータ１０を製造した。

＜製造条件＞
下部電極１１の形成方法および下部電極１１表面の粗さＲａ以外の製造条件を示す。
・圧電体
材料：ＰＮＮ−ＰＺＴ、焼成条件：1000℃、３時間保持、厚み：10μｍ、
・下部電極
材料：Ｐｔ、厚み：1.0μｍ
・上部電極
材料：Ａｕ、厚み：0.3μｍ
・振動板
材料：ＺｒＯ_２、厚み：10μｍ（基板の厚み−圧力室の深さｈｃ）
・ 圧力室
開口面積：300×300μｍ
＜評価方法＞
図６の各種の評価項目（「変位量」、「剥離判定」、「耐圧」、「耐圧判定」）について説明する。

「変位量」（初期変位量）は、圧電アクチュエータ１０の電極間（下部電極１１と上部電極１３との間）に、周波数１０ｋＨｚで電圧１５Ｖの正弦波を入力したとき、振動板（圧力室５２の天面板）の中央での振動速度をレーザードップラー計により計測し、その計測値（振動速度）を積分することで算出した。なお、図６の「変位量」は、下部電極１１の表面粗さＲａ＝０．１μｍのときの値である。

「変位量判定」は、「変位量」が１００ｎｍ以上であれば「〇」（良）と判定し、１００ｎｍ未満であれば「×」（不良）と判定した。

「下部電極表面のＲａ」は、レーザ顕微鏡により、下部電極１１の表面形状（粗さ曲線）を測定し、ＪＩＳ（日本工業規格）のＢ０６０１−１９９４の「表面粗さ−定義及び表示」の規定に基づいて、算術平均粗さＲａを算出した。

「剥離判定」は、粘着テープを用いた剥離テストにより、圧電体１２と下部電極１１との密着力及び下部電極１１と基板２０との密着力を判定した。具体的には、１００億ドット駆動後の１００個の圧電アクチュエータ１０上に、日東電工製ポリエステルの粘着テープを５０ｍｍ×５０ｍｍの範囲において直接貼り付けて引き剥がしたときに、基板２０上に剥がされないで残った圧電アクチュエータ１０の数を計数した。ここで、圧電体１２と下部電極１１との間の剥がれがなく、且つ、下部電極１１と基板２０との間の剥がれがなかった場合、密着力が良好な圧電アクチュエータ１０として計数される。このような密着力が良好な圧電アクチュエータ１０の残数が９５個よりも大きければ「〇」（良）と判定し、９５個以下であれば「×」（不良）と判定した。

「耐圧」は、圧電アクチュエータ１０の電極間（下部電極１１と上部電極１３との間）に直流電圧を印加し、電界強度を徐々に強めていって絶縁破壊を発生させ、絶縁破壊しない最大の電界強度を求めた。

「耐圧判定」は、「耐圧」が３．５ｋＶ／ｍｍ以上であれば「〇」（良）と判定し、３．５ｋＶ／ｍｍ未満であれば「×」（不良）と判定した。本例の寸法の圧力室および圧電体において必要な電界強度の極限値として「３．５ｋＶ／ｍｍ」と比較した。

なお、比較例（スクリーン印刷法）において、圧電アクチュエータ１０の下部電極１１にガラス成分を含有させないと、一般に、基板２０と下部電極１１との間で焼成中に剥離が起き、圧電アクチュエータ１０を形成できない。したがって、図６中の比較例（スクリーン印刷）のうちで「ガラス成分なし」については、圧電アクチュエータ１０の製造および計測は行っていない。

＜総合判定＞
図６において、下部電極１１を真空成膜法（スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法）で形成すれば、機械的剥離を防止して耐久性を確保しつつ、適切な変位量（１００ｎｍ）を得られる。ここで、下部電極１１の表面粗さＲａは、０．０１μｍ≦Ｒａ≦０．１μｍとすることにより、下部電極１１と圧電体１２との間の密着性を確保して機械的剥離を防止するとともに、適度の耐圧を保ち絶縁破壊を防止できる。

［液体吐出ヘッド］
図７（Ａ）は、液体吐出ヘッド５０（以下単に「ヘッド」と称する）の全体構成を示す平面透視図である。

図７（Ａ）に一例として示すヘッド５０は、いわゆるフルラインヘッドであり、被吐出媒体８６の搬送方向（図７（Ａ）中に矢印Ｓで示す副走査方向）と直交する方向（図中に矢印Ｍで示す主走査方向）において、被吐出媒体８６の幅Ｗｍに対応する長さにわたり、被吐出媒体８６に向けてインクを打滴する多数のノズル５１（液体吐出口）を２次元的に配列させた構造を有している。

ヘッド５０は、液体を吐出するノズル５１、ノズル５１に連通する圧力室５２、圧力室５２へ液体を供給するための液体供給口５３などを含んでなる複数の液体吐出素子５４が、主走査方向Ｍおよび主走査方向Ｍに対して所定の鋭角θ（０度＜θ＜９０度）をなす斜め方向の２方向に沿って配列されている。なお、図７（Ａ）では、図示の便宜上、一部の液体吐出素子５４のみ描いている。

ノズル５１は、具体的には、主走査方向Ｍに対して所定の鋭角θをなす斜め方向において、一定のピッチｄで配列されており、これにより、主走査方向Ｍに沿った一直線上にｄ×ｃｏｓθの間隔で配列されたものと等価に取り扱うことができる。

図７（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った垂直断面を、図７（Ｂ）に示す。

図７（Ｂ）において、ヘッド５０は、液体を吐出するノズル５１と、ノズル５１に連通し液体が充填される圧力室５２と、圧力室５２へ液体を供給するための液体供給口５３と、液体供給口５３を介して圧力室５２に連通する共通流路５５と、圧力室５２内の圧力を変化させる図１の圧電アクチュエータ１０を含んで構成される。

なお、図７（Ｂ）には、図示の便宜上、ひとつの液体吐出素子５４のみ描かれているが、ヘッド５０は、実際には、図７（Ａ）に示したように２次元配列された複数の液体吐出素子５４によって構成されている。ひとつの液体吐出素子５４は、具体的には、ノズル５１、圧力室５２、液体供給口５３、および、圧電素子１０を、それぞれひとつずつ有する。すなわち、ヘッド５０は、実際には、複数のノズル５１、複数の圧力室５２、複数の液体供給口５３、および、複数の圧電素子１０を備えている。

ヘッド５０は、ノズル５１が形成されているノズル板５０１を、圧力室５２などが形成されている圧力室板５０２に接合して、構成されている。すなわち、ノズル板５０１の一方の面は、図７（Ａ）に示すようにノズル５１が２次元配列されたノズル面５０１ａとなっており、ノズル板５０１の他方の面は、圧力室板５０２に接合された接合面５０１ｂとなっている。

圧力室板５０２には、圧力室５２と、液体供給口５３と、共通流路５５が形成されている。

圧力室板５０２のノズル板５０１との接合面５０１ｂとは反対側の面には振動板５６が接合されており、圧力室５２の上面板を構成している。振動板５６上には、圧電アクチュエータ１０が形成されている。

本例では、圧力室板５０２および振動板５６によって、図１の基板２０が構成されている。

［画像形成装置］
図８は、図７の液体吐出ヘッド５０を備えた画像形成装置８０の全体構成の概略を示すブロック図である。

図８において、画像形成装置８０は、主として、液体吐出ヘッド５０、通信インターフェース８１、システムコントローラ８２、メモリ８３ａ、８３ｂ、搬送用モータ８４、搬送ドライバ８４０、プリント制御部８５、給液部８６、給液制御部８６０、および、ヘッドドライバ８７を含んで構成されている。

本画像形成装置８０は、Ｋ（黒）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ）の各色毎に合計４つの液体吐出ヘッド５０を備える。

通信インターフェース８１は、ホストコンピュータ８９から送信される画像データを受信する画像データ入力手段である。通信インターフェース８１には、有線又は無線のインターフェースを適用することができる。この通信インターフェース８１によって画像形成装置８０に取り込まれた画像データは、この画像データ記憶用の第１のメモリ８３ａに一旦記憶される。

システムコントローラ８２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従って画像形成装置８０の全体を制御する主制御手段である。すなわち、システムコントローラ８２は、通信インターフェース８１、搬送ドライバ８４０、プリント制御部８５等の各部を制御する。

搬送用モータ８４は、紙などの被吐出媒体を搬送するためのローラやベルト等に動力を与える。この搬送用モータ８４によって、被吐出媒体と液体吐出ヘッド５０とが相対的に移動される。

搬送ドライバ８４０は、システムコントローラ８２からの指示に従って搬送用モータ８４を駆動する回路である。

給液部８６は、インクを貯蔵するインク貯蔵手段としてのインクタンク（図示を省略）から液体吐出ヘッド５０までインクを流動させる管路及びポンプなどによって構成されている。

給液制御部８６は、給液部８６を用いて、液体吐出ヘッド５０に対してインクを供給する制御を行うものである。

プリント制御部８５は、画像形成装置８０に入力される画像データに基づいて、液体吐出ヘッド５０が被吐出媒体に向けて吐出（打滴）を行って被吐出媒体上にドットを形成するために必要なデータ（ドットデータ）を生成する。すなわち、プリント制御部８５は、システムコントローラ８２の制御に従い、第１のメモリ８３ａ内の画像データから打滴用のドットデータを生成するための各種の加工、補正などの画像処理を行う画像処理手段として機能し、生成したドットデータをヘッドドライバ８７に供給する。

プリント制御部８５には第２のメモリ８３ｂが付随しており、プリント制御部８５における画像処理時にドットデータ等が第２のメモリ８３ｂに一時的に格納される。

なお、図８において第２のメモリ８３ｂはプリント制御部８５に付随する態様で示されているが、第１のメモリ８３ｂと兼用することも可能である。また、プリント制御部８５とシステムコントローラ８２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８７は、プリント制御部８５から与えられるドットデータ（実際には第２のメモリ８３ｂに記憶されたドットデータである）に基づき、液体吐出ヘッド５０の圧電アクチュエータ１０に対して吐出用駆動信号を出力する。このヘッドドライバ８７から出力された吐出用駆動信号が液体吐出ヘッド５０の圧電アクチュエータ１０に与えられることによって、液体吐出ヘッド５０のノズル５１から被吐出媒体に向けて液体（液滴）が吐出される。

本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。

圧電アクチュエータの基本構成を示す断面図である。 実施例１の圧電アクチュエータの製造方法の説明に用いる工程図である。 実施例２の圧電アクチュエータの製造方法の説明に用いる工程図である。 実施例３の圧電アクチュエータの製造方法の説明に用いる工程図である。 圧電体の形成方法とその性能の関係を示す。 下部電極の形成方法とその実験結果を示す。 （Ａ）は液体吐出ヘッドの一例の全体構造を示す平面透視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 画像形成装置の全体構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０…圧電アクチュエータ、１１…下部電極、１２…圧電体（圧電膜）、１３…上部電極、２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…基板、２１…拡散防止膜、５０…液体吐出ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…液体供給口、５５…共通液室、１１０…画像形成装置（液体吐出装置）

Claims (4)

1. 所定の基板上に、導電性材料からなる下部電極を形成し、該下部電極上に圧電材料からなる圧電体を形成し、該圧電体上に導電性材料からなる上部電極を形成する圧電アクチュエータの製造方法において、
   前記下部電極を真空成膜法で形成し、且つ、前記圧電体をスクリーン印刷で形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
2. 前記真空成膜法は、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
3. 前記下部電極の表面の算術平均粗さＲａは、０．０１μｍ≦Ｒａ≦０．１μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧電アクチュエータの製造方法によって製造された圧電アクチュエータを搭載したことを特徴とする液体吐出ヘッド。

Images