JP2008273192A - 圧電アクチュエータの製造方法、液体移送装置の製造方法、圧電アクチュエータ、及び、液体移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焼成後のセラミックス材料層の積層体を基材に接合する際に、積層体に生じる応力集中を緩和して、セラミックス材料層に割れや亀裂等の破損が生じるのを抑制することが可能な、圧電アクチュエータの製造方法を提供すること。
【解決手段】圧電材料層３０、非活性層３１、及び、これら２つの層の間に配置された共通電極３４を含む、積層体４０を焼成してから、焼成後の積層体４０の両面にそれぞれ樹脂層４１，４２を形成する。そして、両面が樹脂層４１，４２により被覆された状態の積層体４０を、流路ユニット４の一表面に複数の圧力室１４を覆うように配置してから流路ユニット４に押しつけて、流路ユニット４に接合する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液体移送装置等に用いられる圧電アクチュエータに関する。

従来から、電界が作用したときの圧電材料層の変形（圧電歪）を利用して、対象を駆動する圧電アクチュエータが知られている。例えば、特許文献１には、ノズルからインクを噴射するインクジェットヘッドに設けられた圧電アクチュエータが記載されている。

この特許文献１の圧電アクチュエータは、ノズル及び圧力室を含むインク流路が形成された流路ユニットの一表面に配置されて、圧力室内のインクに圧力を付与することにより、ノズルからインクを噴射させるものである。より具体的には、圧電アクチュエータは、それぞれがチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックス材料からなり、流路ユニットの一表面に圧力室を覆うように積層された複数枚の圧電シートと、最上層に位置する圧電シートの、圧力室との対向部分の両面に配置された２種類の電極（個別電極及び共通電極）とを有する。そして、この圧電アクチュエータは、２種類の電極の間に電圧（電界）が印加されたときの、圧電材料層の活性部の変形によって、その下側の非活性の圧電シートを圧力室側に凸に変形させて、圧力室内のインクに圧力を付与するように構成されている。

このような圧電アクチュエータは以下の工程で製造される。まず、未焼成の複数枚の圧電シート（グリーンシート）の表面に電極を形成した後に、これら複数枚の圧電シートを積層し、この圧電シートの積層体を焼成する。そして、焼成された積層体の一方の面に接着剤を塗布してから、圧力室が開口している流路ユニット（キャビティプレート）の表面に押しつけて、積層体を流路ユニットに接合する。
特開２００６−１８１９５８号公報（図７）

しかし、開口した圧力室が形成されている流路ユニットの表面に、焼成された圧電シートの積層体を押しつけると、特に、圧力室の縁部と対向する部分において、積層体に応力が集中する。また、セラミックス材料からなる圧電シートは、焼成後の状態では脆性が高く、もろくなっている。さらに、消費電力低減の観点から、できるだけ低い電圧で圧電シートを大きく変形させることができるように、圧電シートは薄く形成される。そのため、応力が集中する箇所において、圧電シートに割れや亀裂等の破損が生じる頻度が高くなり、歩留まりが低下する要因となっていた。

本発明の目的は、焼成した後のセラミックス材料層の積層体を基材に接合する際に、積層体に生じる応力集中を緩和して、セラミックス材料層に割れや亀裂等の破損が生じるのを抑制することが可能な、圧電アクチュエータの製造方法を提供することである。

本発明の第１の態様に従えば、圧電セラミックス材料からなり、且つ、所定の駆動領域を有する圧電材料層と、前記圧電材料層の前記所定の駆動領域に対応する部分の両面にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極と、セラミックス材料からなり、且つ、前記圧電材料層の第１電極が配置される面側に積層されるセラミックス層とを有する圧電アクチュエータの製造方法であって、前記圧電材料層、前記セラミックス層、及び、これら２つの層の間に配置された第１電極を含む、積層体を焼成する焼成工程と、焼成後の前記圧電材料層の前記セラミックスと反対側の面に、第２電極を形成する電極形成工程と、焼成後の前記積層体の両面に前記セラミックス層より弾性率が低い弾性層を形成する弾性層形成工程とを含む圧電アクチュエータの製造方法が提供される。

圧電材料層とセラミック層は、共に脆性材料であるセラミックス材料からなる。そして、このようなセラミックス材料層の積層体を焼成した後に、積層体を基材へ押しつけて接合すると、積層体の一部（特に、変形許容領域の縁部と対向する部分、即ち、変形許容領域と拘束領域との境界）に応力が集中し、この部分に破損が生じやすい。しかし、本発明においては、積層体の両面にそれぞれ前記セラミックス層より弾性率が低い弾性層を形成してから基材への接合工程を行うことにより、基材への接合時に積層体に生じる応力集中が両面の弾性層によって緩和されるため、積層体の破損を抑制することができる。また、積層体を移動させたり、あるいは、基材に載せたりする場合など、接合工程以外における積層体の取り扱いの際に生じる応力集中も軽減でき、このような場合の破損も極力防止できる。なお、本発明において、圧電材料層の所定の駆動領域とは、積層体を基材に接合したときに、基材に形成された変形許容領域と対向する領域を意味する。

尚、セラミックス層は、圧電材料層とは違って圧電特性を要求されるものではないため、セラミックス層が圧電セラミックス材料で形成される必要はなく、圧電特性を有しないセラミックス材料（例えば、アルミナやジルコニア等）で形成されていてもよい。また、本発明は、積層体を基材に接合する際に、圧電材料層を基材に接合する場合とセラミックス層を基材に接合する場合の、両方を含むものとする。さらに、圧電材料層やセラミックス層の少なくとも一方が、複数のセラミックス材料層で構成されており、積層体が３層以上のセラミックス材料層を有するものであってもよい。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記弾性層は樹脂材料からなる樹脂層であってもよい。

更に、本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、所定の変形許容領域が形成された基材と、弾性層となる樹脂層が両面に形成された前記積層体とを、前記所定の変形許容領域と前記所定の駆動領域とが対応するように配置し、前記積層体を前記基材に押しつけて、前記積層体を前記基材に接合する接合工程をさらに含んでもよい。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記樹脂層を、前記基材の所定の変形許容領域が形成されていない領域に対応する部分に形成してもよい。積層体を基材へ押しつけて接合する際、積層体の一部（特に、変形許容領域の縁部と対向する部分、即ち、変形許容領域と拘束領域との境界）に応力が集中し、この部分に破損が生じやすい。しかし、本発明においては、変形許容領域が形成されていない領域、即ち拘束領域に樹脂層を形成してから基材に接合するので、基材への接合時に積層体に生じる応力集中が両面の樹脂層によって緩和され、積層体の破損を抑制することができる。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面を被覆する前記樹脂層の、前記所定の駆動領域に対応する部分に、貫通穴を形成する貫通孔形成工程をさらに含んでもよく、前記電極形成工程において、前記貫通穴の内側領域に導電材料を堆積させて、第２電極を形成してもよい。この製造方法によれば、樹脂層に貫通穴を形成して、その内側領域に第２電極を形成するため、絶縁材料である樹脂層によって、第２電極をその周囲から確実に絶縁することができる。

この製造方法によれば、樹脂層に貫通穴を形成して、その内側領域に第２電極を形成するため、絶縁材料である樹脂層によって、第２電極をその周囲から確実に絶縁することができる。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記接合工程において前記積層体を前記基材に接合した後に、前記貫通穴形成工程と前記電極形成工程を行うことを特徴とするものである。

スパッタ法や蒸着法等によって第２電極を形成する場合のように、積層体が基材に接合された状態で電極形成を行っても、積層体に大きな外力（基材へ押しつける力）が作用しないときには、接合工程の後に、貫通穴形成工程及び電極形成工程を行うことが可能である。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記接合工程において前記積層体を前記基材に接合する前に、貫通穴形成工程及び電極形成工程を行うことを特徴とするものである。

スクリーン印刷等によって第２電極を形成する場合のように、積層体が基材に接合された状態で電極を形成したときに、積層体に比較的大きな外力（基材へ押しつける力）が作用する場合には、先に、貫通穴形成工程及び電極形成工程を行ってから、積層体を基材に接合することが好ましい。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記電極形成工程において、所定形状のマスク穴を有するマスク材を、前記マスク穴が前記樹脂層の貫通穴と重なり合うように前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面に設置し、前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面に導電材料を堆積させた後に前記マスク材を除去することで、前記樹脂層の貫通穴の内側領域に前記第２電極を形成することを特徴とするものである。

このように、所定形状のマスク穴を有するマスク材を、マスク穴が樹脂層の貫通穴に重なるように圧電材料層に設置してから、導電材料を堆積させることで、貫通穴の内側領域に第２電極を形成することが容易になる。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法において、前記マスク材のマスク穴は、前記樹脂層の貫通穴と重ね合わされたときに前記貫通穴を完全に含むような平面形状を有することを特徴とするものである。

マスク材のマスク穴を、樹脂層の貫通穴を完全に含むような一回り大きな穴にしておくと、圧電材料層に形成される第２電極の位置や形状等は貫通穴によって定まることになる。従って、レーザー加工等により貫通穴を高い加工精度で形成することができる場合には、マスク穴を貫通穴ほど精度よく作成する必要がない。また、マスク材を高い位置精度で積層体に設置する必要もなくなる。さらに、樹脂層の貫通穴に比べて一回り大きなマスク穴を有するマスク材を使用することで、樹脂層の表面において、貫通穴から外側へ意図的に導電材料をはみ出させることにより、第２電極を形成すると同時に、この第２電極を配線部材等と接続するための接点部を、樹脂層表面に露出するように形成することも可能である。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法において、樹脂層の厚みは、それぞれ、約１〜１０μｍであってもよい。

本発明の第２の態様に従えば、圧力室を含む液体流路が形成され、圧力室がその一表面において開口する流路ユニットと、圧電セラミックス材料からなり、且つ、前記流路ユニットの一表面側に前記圧力室を覆うように配置される圧電材料層と、前記圧電材料層の前記圧力室に対応する部分の両面にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極と、セラミックス材料からなり、且つ、前記圧電材料層の第１電極の配置面側に積層されるセラミックス層とを有する圧電アクチュエータとを備えた液体移送装置の製造方法であって、前記流路ユニットを提供する工程と、前記圧電材料層、前記セラミックス層、及び、これら２つの層の間に配置された第１電極を含む、積層体を焼成する焼成工程と、 焼成後の前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面に、第２電極を形成する電極形成工程と、 焼成後の前記積層体の両面に前記セラミックス層より弾性率の低い弾性層を形成する弾性層形成工程と、前記樹脂層が両面に形成された前記積層体を、前記流路ユニットの一表面に前記圧力室を覆うように配置してから前記流路ユニットに押しつけて、前記流路ユニットに接合する接合工程と、を含む液体移送装置の製造方法が提供される。

本発明の液体移送装置の製造方法によれば、セラミックス材料からなる圧電材料層とセラミックス層を含む積層体の両面に、それぞれ前記セラミックス層より弾性率の低い弾性層を形成してから基材への接合工程を行うことにより、流路ユニットへの接合時に積層体に生じる応力集中が両面の弾性層によって緩和されるため、積層体の破損を抑制することができる。また、積層体を移動させたり、あるいは、流路ユニットの表面に載せたりする場合など、接合工程以外における積層体の取り扱いの際に生じる応力集中も軽減でき、このような場合の破損も極力防止できる。

本発明の液体移送装置の製造方法によれば、前記弾性層は樹脂材料からなる樹脂層であってもよい。

更に、本発明の液体移送装置の製造方法は、前記弾性層となる樹脂層を、前記流路ユニットの前記一表面の圧力室が開口していない領域に対応する部分に形成してもよい。また、前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面に形成された前記樹脂層の、前記圧力室に対応する部分に、貫通穴を形成する貫通穴形成工程をさらに含んでもよく、前記電極形成工程にて、前記貫通穴の内側領域に導電材料を堆積させて、第２電極を形成してもよい。また、前記貫通穴を形成し第２電極を形成するのは、前記積層体を前記流路ユニットに接合する前であっても、接合した後であってもよい。
本発明の液体移送装置の製造方法において、前記樹脂層の厚みは、それぞれ、約１〜１０μｍであってもよい。

本発明の第３の態様に従えば、圧電セラミックス材料からなり、且つ、所定の駆動領域を有する圧電材料層と、前記圧電材料層の前記所定の駆動領域に対応する部分の両面にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極と、セラミックス材料からなり、且つ、前記圧電材料層の第１電極が配置される面側に積層されるセラミックス層とを備え、前記圧電材料層と前記セラミックス層を含む積層体の両面に、前記セラミックス層より弾性率の低い弾性層が形成される圧電アクチュエータが提供される。

本発明の第３の態様による圧電アクチュエータのように、圧電材料層とセラミックス層を含む積層体の両面が前記セラミックス層より弾性率の低い弾性層で覆われていると、圧電材料層の圧電変形時に積層体に生じる応力集中が緩和されるため、圧電アクチュエータの耐久性が高くなる。また、積層体の表面が弾性層により保護されるため、積層体に外力が作用しても破損しにくくなる。

本発明の圧電アクチュエータによれば、前記弾性層は樹脂材料からなる樹脂層であって、その樹脂層の厚みは、それぞれ、約１〜１０μｍであってもよい。

更に、本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記弾性層である樹脂層は、前記圧電材料層の所定の駆動領域が区画されていない領域に対応する部分に形成されてもよい。また、第２電極は前記所定の駆動領域の内周部に対応する部分に配置されてもよい。

本発明の第４の態様に従えば、圧力室を含む液体流路が形成され、圧力室がその一表面において開口する流路ユニットと、圧電セラミックス材料からなり、且つ、前記流路ユニットの一表面側に前記圧力室を覆うように配置される圧電材料層と、前記圧電材料層の前記圧力室に対応する部分の両面にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極と、セラミックス材料からなり、且つ、前記圧電材料層に積層されるセラミックス層とを有する圧電アクチュエータとを備え、前記圧電アクチュエータの、前記圧電材料層と前記セラミックス層を含む積層体の両面に前記セラミックス層より弾性率の低い弾性層が形成される液体移送装置が提供される。

圧電材料層とセラミックス層を含む積層体の両面がセラミックス層より弾性率の低い弾性層で覆われていると、圧力室内の液体へ圧力を付与する際の圧電材料層の変形時に、積層体に生じる応力集中が緩和されるため、圧電アクチュエータの耐久性が高くなる。また、積層体の表面が弾性層により保護されるため、積層体に外力が作用しても破損しにくくなる。さらに、積層体の圧力室側の面が樹脂層で覆われることにより、圧力室内の液体がセラミックス材料内に浸透して、電極間の導通や放電等の問題が生じてしまうのを確実に防止できる。

本発明の液体移送装置において、更に、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの間に介在する接着層を備えており、前記弾性層は樹脂材料からなる樹脂層であって、前記樹脂層の厚みは、それぞれ、約１〜１０μｍであってもよい。

更に、本発明の液体移送装置において、前記弾性層である樹脂層は、前記流路ユニットの前記一表面の圧力室が開口していない領域に対応する部分に形成されてもよい。また、第１電極は圧電材料層のセラミックス層が積層される側の面に配置されてもよく、第２電極は前記圧力室の内周部に対応する部分に配置されてもよい。

本発明によれば、積層体の両面にそれぞれ樹脂層を形成してから基材への接合工程を行うことで、基材への接合時に積層体に生じる応力集中が両面の樹脂層によって緩和されるため、脆性材料からなる積層体の破損を抑制することができる。また、積層体を移動させたり、あるいは、基材に載せたりする場合など、接合工程以外における積層体の取り扱いの際に生じる応力集中も軽減でき、このような場合の破損も極力防止できる。

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、液体移送装置として、ノズルへインクを移送し、さらに、ノズルから記録用紙に向けてインクを噴射するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。

まず、本実施形態のインクジェットヘッド１を備えたインクジェットプリンタ１００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２と、このキャリッジ２に設けられ、記録用紙Ｐに対してインクを噴射するシリアル型のインクジェットヘッド１と、記録用紙Ｐを図１の前方へ搬送する搬送ローラ３を備えている。

インクジェットヘッド１は、キャリッジ２と一体的に図１の左右方向へ移動しつつ、図示しないインクカートリッジから供給されたインクを、その下面に配置されたノズル２０（図２〜図５参照）から記録用紙Ｐに対してインクを噴射する。また、搬送ローラ３は、記録用紙Ｐを図１の前方へ搬送する。そして、インクジェットプリンタ１００は、インク
ジェットヘッド１のノズル２０から記録用紙Ｐへインクを噴射させながら、搬送ローラ３により記録用紙Ｐを前方へ搬送させることで、記録用紙Ｐに所望の画像や文字等を記録するように構成されている。

次に、インクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド１は、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４と、圧力室１４内のインクに圧力を付与することにより、流路ユニット４のノズル２０からインクを噴射させる圧電アクチュエータ５とを備えている。

まず、流路ユニット４について説明する。図４、図５に示すように、流路ユニット４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はステンレス鋼等からなる金属プレートであり、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、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と同様に、ステンレス鋼等からなる金属プレートであってもよい。

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（基材）には、平面に沿って配列された複数の圧力室１４（変形許容領域）がプレート１０を上下に貫通する孔により形成されている。また、図５に示すように、隣接する圧力室１４は隔壁部１０ａにより隔てられている。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。また、複数の圧力室１４は、紙送り方向（図２の上下方向）に千鳥状に２列に配列されている。

キャビティプレート１０に形成された複数の圧力室１４の下部はベースプレート１１により覆われて、これら複数の圧力室１４は流路ユニット４の上面においてそれぞれ開口している。さらに、後述する圧電アクチュエータ５が流路ユニット４の上面に接合されることによって、複数の圧力室１４の上部が、圧電アクチュエータ５に覆われた構造となっている。また、図２に示すように、キャビティプレート１０には、図示しないインクタンクと接続されるインク供給口１８も形成されている。

図３、図４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。また、マニホールドプレート１２には、平面視で、２列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、紙送り方向に延びる２つのマニホールド１７が形成されている。これら２つのマニホールド１７は、キャビティプレート１０に形成されたインク供給口１８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、複数の連通孔１６にそれぞれ連なる複数の連通孔１９が形成されている。

さらに、ノズルプレート１３の、平面視で複数の連通孔１９に重なる位置には、複数のノズル２０がそれぞれ形成されている。図２に示すように、複数のノズル２０は、紙送り方向に沿って２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るように配置されている。つまり、複数のノズル２０は、複数の圧力室１４とそれぞれ対応して千鳥状に２列に配列されている。

そして、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を介してノズル２０に連通している。このように、流路ユニット４内には、マニホールド１７から圧力室１４を経てノズル２０に至る個別インク流路２１が複数形成されている。

次に、圧電アクチュエータ５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５は、複数の圧力室１４を覆うように流路ユニット４の上面に積層された圧電材料層３０及び非活性層３１（セラミックス層）と、圧電材料層３０の複数の圧力室１４と対向する部分３０Ａ（駆動領域）に対応して圧電材料層３０の上面に配置された複数の個別電極３２（第２電極）と、圧電材料層３０の下面に配置された共通電極３４（第１電極）とを備えている。つまり、圧電材料層３０は、個別電極３２と共通電極３４とによって挟まれているのに対し、非活性層３１は、個別電極３２と共通電極３４とによっては挟まれていない。

圧電材料層３０の下面（共通電極３４の配置面）に非活性層３１が積層されることによって、積層体４０が構成され、この積層体４０は、非活性層３１の下面において、流路ユニット４のキャビティプレート１０（隔壁部１０ａ）に接合されている。また、圧電材料層３０と非活性層３１は、共にセラミックス材料からなる。

但し、圧電材料層３０は、その内部に電界が作用したときに圧電変形（圧電歪）を発現するように、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、圧電セラミックス材料で形成されている。また、この圧電材料層３０はその厚み方向に分極されている。一方、非活性層３１は、圧電材料層３０の圧電変形に伴って従動的に変形するものであり、圧電材料層３０とは異なり、自らが変形することを要求されるものではない。従って、非活性層３１は、圧電セラミックス材料で形成される必要は必ずしもなく、圧電特性を有しないセラミックス材料、例えば、アルミナやジルコニア等で形成されていてもよい。但し、圧電材料層３０と非活性層３１の熱膨張係数の差が小さいほど、この熱膨張係数の差に起因して生じる圧電アクチュエータの反りが小さくなるため、この観点からは、非活性層３１も、圧電材料層３０と同じくＰＺＴを主成分とする圧電セラミックス材料で形成されていることが好ましい。

また、圧電材料層３０の上面と非活性層３１の下面には、圧電材料層３０（通常で約９０ＧＰａ）よりも弾性率（ヤング率）が低い弾性層４１，４２がそれぞれ形成されている。これら弾性層４１，４２は、共に、例えばポリイミド等の弾性率の低い合成樹脂材料や絶縁材料からなる。弾性層の厚みは約１〜１０μｍである。以下では、弾性層４１，４２として、樹脂層を採用したものとして記述する。

そして、積層体４０の下層を構成する非活性層３１は、その下面を覆う樹脂層４２を介してキャビティプレート１０（基材）の隔壁部１０ａに接合されている。また、積層体４０の上層を構成する圧電材料層３０の上面を覆う樹脂層４１の、複数の圧力室１４に対応する領域には、複数の貫通穴４５が形成されている。図３に示すように、各貫通穴４５は、対応する圧力室１４の中央部に対応する略楕円形の中央部４５ａと、この中央部４５ａからその長手方向に沿って延びる延在部４５ｂにより形成される。そして、各貫通穴４５の内側領域に、後述する個別電極３２と接点部３５とが配置されている。

共通電極３４は、圧電材料層３０と非活性層３１との間（圧電材料層３０の下面）に配置されている。この共通電極３４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。この共通電極３４は、少なくとも複数の圧力室１４の全てと対向するように形成されている。尚、この共通電極３４は、図示しないドライバＩＣと接続されており、このドライバＩＣを介して基準電位であるグランド電位に常に保持されている。

複数の個別電極３２は、圧電材料層３０の上面の、駆動領域３０Ａに対応する領域、具体的には、複数の圧力室１４の略中央部に対応する領域にそれぞれ配置されている。また、圧電材料層３０の上面には、複数の個別電極３２の長手方向一端部から長手方向に沿って、圧力室１４と対向しない領域までそれぞれ引き出された、複数の接点部３５も形成されている。ここで、各個別電極３２は樹脂層４１に形成された１つの貫通穴４５の中央部４５ａの内側領域に配置され、この個別電極３２に対応する接点部３５は同じ貫通穴４５の延在部４５ｂの内側領域に配置されている。このように、個別電極３２及び接点部３５は、絶縁材料からなる樹脂層４１に囲まれることによって、周囲に位置する他の個別電極３２や接点部３５等と確実に絶縁される。尚、個別電極３２及び接点部３５も、共通電極３４と同様、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。

複数の個別電極３２の接点部３５は、フレキシブルプリント配線板（Flexible Printed
Circuit：ＦＰＣ）を介して、図示しないドライバＩＣと接続されている。そして、複数の個別電極３２は、ドライバＩＣから、グランド電位と、このグランド電位とは異なる所定の駆動電位の、２種類の電位の何れか一方が選択的に付与されるように構成されている。

次に、インク噴射時における圧電アクチュエータ５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位が印加されると、駆動電位が印加された個別電極３２と、グランド電位に保持されている圧電材料層３０下側の共通電極３４の電位が互いに異なった状態となることから、個別電極３２と共通電極３４の間に挟まれた圧電材料層３０に厚み方向の電界が生じる。そして、圧電材料層３０の分極方向と電界の方向とが同じ場合には、圧電材料層３０はその分極方向である厚み方向に伸びて面方向に収縮し（圧電横効果）、この圧電材料層３０の収縮変形に伴って、非活性層３１の圧力室１４と対向する部分が圧力室１４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室１４の容積が減少することからその内部のインクに圧力が付与され、圧力室１４に連通するノズル２０からインクの液滴が噴射される。なお、個別電極３２は圧電材料層３０の駆動領域３０Ａに対応して形成されているので、個別電極３２に駆動電圧が印加されることにより変形する圧電材料層３０の領域は、駆動領域３０Ａとほぼ一致する。

以上説明したように、本実施形態の圧電アクチュエータ５においては、脆性材料である２層のセラミックス材料層（圧電材料層３０及び非活性層３１）を含む積層体４０の両面に、合成樹脂材料からなる樹脂層４１，４２がそれぞれ形成されている。そのため、個別電極３２に駆動電位が印加されて圧電材料層３０が変形したときの、２層のセラミックス材料層３０，３１に生じる応力集中が緩和されるため、圧電アクチュエータ５の耐久性が高くなる。また、積層体４０の表面が、弾性率の低い樹脂層４１，４２により保護されるため、積層体４０に外力が作用しても破損しにくくなる。

さらに、非活性層３１の圧力室１４側の面が樹脂層４２で覆われることにより、圧力室１４内の、導電性を有するインクが非活性層３１や圧電材料層３０内に浸透して、電極間の導通、あるいは、放電等の問題が生じてしまうのを確実に防止できる。

次に、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法について説明する。

まず、流路ユニット４の製造工程について簡単に説明する。

流路ユニット４を構成する４枚のプレートのうちの、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に、圧力室１４やマニホールド１７等のインク流路を構成する孔を形成する。ここで、これらのプレート１０〜１２はそれぞれ金属プレートであることから、エッチングによりインク流路を構成する孔を容易に形成することができる。次に、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の３枚の金属プレートを積層して接合する。この接合工程においては、例えば、積層したプレートを所定温度（例えば、１０００℃）以上に加熱しながら加圧することにより、３枚のプレートを金属拡散接合により接合することができる。あるいは、３枚のプレートを接着剤で接合してもよい。

一方、ノズルプレート１３が合成樹脂材料で形成される場合には、レーザー加工等により複数のノズル２０を形成する。そして、ノズル２０が形成されたノズルプレート１３を、マニホールドプレート１２の下面に接着剤で接合する。

尚、ノズルプレート１３が、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と同じく、金属プレートである場合には、ノズルプレート１３にプレス加工等によりノズル２０を形成した後、ノズルプレート１３を含む４枚の金属プレート１０〜１３を、金属拡散接合により一度に接合することも可能である。

次に、上述のような工程で作製された流路ユニット４の上面に、圧電アクチュエータ５を配置する。その一連の工程について図６を参照して詳細に説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、ＰＺＴを主成分とする圧電セラミックス材料からなる、圧電材料層３０と、ＰＺＴ、あるいは、アルミナやジルコニア等のセラミックス材料からなる、非活性層３１とをシート状に形成してから、圧電材料層３０の一方の面に、スクリーン印刷法や蒸着法等により共通電極３４を形成する。そして、この圧電材料層３０の共通電極３４の配置面に非活性層３１を積層し、積層体４０を形成する。尚、非活性層３１の一方の面に共通電極３４を形成してから、この非活性層３１の共通電極３４の配置面に圧電材料層３０を積層することで、積層体４０を形成してもよい。その後、圧電材料層３０、非活性層３１、及び、これら２つの層の間に配置された共通電極３４とを含む積層体４０を、高温に加熱し、圧電材料層３０と非活性層３１を焼成する（焼成工程）。

次に、図６（ｂ）に示すように、積層体４０の両面の全域にそれぞれ樹脂層４１，４２を形成する（樹脂層形成工程）。これらの樹脂層４１，４２は、積層体４０の表面に樹脂フィルムを貼り付ける、あるいは、スピンコート法等により合成樹脂材料を塗布するなどの方法により形成することができる。

そして、下側の樹脂層４２の表面と流路ユニット４の上面の一方又は両方に、接着剤（例えば、エポキシ系接着剤）を塗布した後、図６（ｃ）に示すように、両面が樹脂層４１，４２で被覆された状態の積層体４０を、流路ユニット４（キャビティプレート１０）の上面に、複数の圧力室１４を覆うように配置する。さらに、積層体４０を流路ユニット４に押しつけて、積層体４０を流路ユニット４の上面に接合する（接合工程）。つまり、この形態では、下部の樹脂層４２とキャビティプレート１０との間には図示しない接着剤の層（接着層）が介在している。

ここで、積層体４０を流路ユニット４へ押しつけて接合したときには、積層体４０の一部（特に、圧力室１４の縁部と対向する箇所：図６中のＡ部）に応力が集中しやすい。また、積層体４０は、脆性材料であるセラミックス材料の層（圧電材料層３０及び非活性層３１）からなる。さらに、消費電力低減の観点から、できるだけ低い電圧で積層体４０を大きく変形させることができるように、圧電材料層３０及び非活性層３１はできるだけ薄いことが好ましい。そのため、積層体４０の、応力集中箇所（Ａ部）の両面において、割れや亀裂といった破損が生じやすい。しかし、本実施形態では、積層体４０の両面がそれぞれ樹脂層４１，４２により覆われていることから、流路ユニット４への接合時に積層体４０に生じる応力集中が両面の樹脂層４１，４２によって緩和されるため、積層体４０の破損を抑制することができる。

また、積層体４０を所定位置に移動させたり、あるいは、流路ユニット４の上面に載せたりする場合など、接合工程以外における積層体４０の取り扱いの際に生じる応力集中も軽減できるため、このような取り扱い時における積層体４０の破損も極力防止できる。

次に、図６（ｄ）に示すように、積層体４０の上面を覆う樹脂層４１の、複数の圧力室１４と対向する領域に、それぞれが中央部４５ａと延在部４５ｂ（図３参照）を有する複
数の貫通穴４５を形成する（貫通穴形成工程）。つまり樹脂層４１は、キャビティプレート１０（基板）の隔壁部１０ａ（変形許容領域が形成されていない部分）に対応する部分に形成される。ここで、後述する電極形成工程でも触れるが、この工程で形成された貫通穴４５によって、電極形成工程で形成される、個別電極３２の位置及び形状がほぼ決定されてしまう。従って、個別電極３２の位置や形状のばらつきを極力抑えるために、複数の貫通穴４５は高い加工精度で形成されることが好ましい。そのため、貫通穴４５の形成方法として、例えば、レーザー加工が好適に用いられる。

次に、図６（ｅ）に示すように、圧電材料層３０の上面の、複数の貫通穴４５を通して露出した領域（複数の貫通穴４５の内側領域）に導電材料を堆積させて、複数の個別電極３２及び複数の接点部３５をそれぞれ形成する（電極形成工程）。これら複数の個別電極３２及び複数の接点部３５は、蒸着法、スパッタ法、スクリーン印刷法といった、種々の公知の方法で形成することができる。但し、積層体４０が流路ユニット４に接合された状態で、スクリーン印刷を用いて電極を形成する際には、比較的大きな外力が積層体４０に作用するため、その外力によって脆性材料からなる積層体４０に破損が生じる虞がある。そこで、本実施形態のように、積層体４０を流路ユニット４に接合した後に個別電極３２を形成する場合には、電極形成時に積層体４０に大きな外力が作用することのない、蒸着法やスパッタ法を用いることが好ましい。

また、この電極形成工程において、樹脂層４１の貫通穴４５に対応した、所定形状のマスク穴を有するマスク材を使用すれば、圧電材料層３０の上面に、所定の導電パターン（複数の個別電極３２及び複数の接点部３５）を容易に形成することができる。

具体的には、図７、図８に示すように、樹脂層の複数の貫通穴４５にそれぞれ対応する形状を有する、複数のマスク穴５１を備えたマスク材５０を、複数のマスク穴５１が樹脂層４１の複数の貫通穴４５とそれぞれ重なり合うように、圧電材料層３０の上面に配置する。次に、マスク材５０が配置された圧電材料層３０の上面全域に、蒸着法やスパッタ法により導電材料を堆積させる。その後、マスク材５０を除去すると、図９、図１０に示すように、複数のマスク穴５１と重ね合わされていた、複数の貫通穴４５の内側領域にのみ、複数の個別電極３２及び複数の接点部３５がそれぞれ形成されることになる。

ここで、図７、図８に示すように、マスク穴５１が樹脂層４１の貫通穴４５に比べて低い加工精度で形成されることによって、マスク穴５１の平面形状が樹脂層の貫通穴４５よりも一回り大きく、貫通穴４５に重ね合わされたときに平面視で貫通穴４５を含むような形状である場合には、図９、図１０に示すように、貫通穴４５の内側領域だけでなく、マスク穴５１が貫通穴４５よりも外側にはみ出した領域にも導電材料が堆積することになる。しかし、この貫通穴４５の外側領域の導電材料は樹脂層４１の表面に堆積することから、駆動電位が印加されたときに圧電材料層３０に直接電界を作用させることはない。つまり、個別電極３２の実質的部分（即ち、圧電材料層３０の上面に直接配置されて、圧電材料層３０に厚み方向の電界を生じさせる部分）の位置、形状、及び、サイズは、樹脂層４１に形成された貫通穴４５によって定まることになる。従って、レーザー加工等によって貫通穴４５が高い加工精度で形成されている場合には、マスク穴５１は、貫通穴４５を含むような一回り大きな形状に形成するだけでよく、貫通穴４５ほど精度よく形成する必要はない。また、マスク材５０を高い位置精度で圧電材料層３０の上面に設置する必要もなくなる。

また、図６には示されていないが、図６（ｅ）の電極形成工程が終了して圧電アクチュエータ５の製造が完了すると、この圧電アクチュエータ５の上側に図示しないＦＰＣを配置して複数の接点部３５とＦＰＣとを接続し、複数の個別電極３２とドライバＩＣとをＦＰＣを介して電気的に接続する。その際、ＦＰＣに設けられた複数の接続端子（バンプ）を圧電材料層３０の上面に配置された複数の接点部３５に押圧しながら、ＦＰＣと複数の接点部３５とを接続することになる。しかし、前述したように、積層体４０の両面が樹脂
層４１，４２によりそれぞれ覆われていることから、ＦＰＣ接続時に作用する外力に起因して積層体４０に生じる応力集中も、樹脂層４１，４２により緩和される。

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。

１］前記実施形態のインクジェットヘッドの製造方法においては、その両面が樹脂層４１，４２で被覆された積層体４０を流路ユニット４に接合してから、上側の樹脂層４１に貫通穴４５を形成した後、圧電材料層３０の上面に個別電極３２を形成している（図６参照）。しかし、樹脂層４１に貫通穴４５を形成する貫通穴形成工程と、貫通穴４５内に個別電極３２を形成する電極形成工程とを先に行ってから、積層体４０を流路ユニット４に接合してもよい（変更形態１）。

具体的には、図１１（ａ）の焼成工程、図１１（ｂ）の樹脂層形成工程を行った後に、図１１（ｃ）に示すように、上側の樹脂層４１の、積層体４０が流路ユニット４に接合されたときに複数の圧力室１４と対向することとなる領域に、レーザー加工等により複数の貫通穴４５を形成する（貫通穴形成工程）。さらに、図１１（ｄ）に示すように、圧電材料層３０の上面の、複数の貫通穴４５の内側領域に、複数の個別電極３２と複数の接点部３５をそれぞれ形成する（電極形成工程）。その後、図１１（ｅ）に示すように、個別電極３２が形成された積層体４０を流路ユニット４の上面に接合する。

スクリーン印刷を用いて個別電極３２を形成する場合など、積層体４０が流路ユニット４に接合されている状態で個別電極３２を形成したときに、積層体４０に比較的大きな外力（流路ユニット４へ押しつける力）が作用する場合には、この変更形態１のように、先に、貫通穴形成工程及び電極形成工程を行ってから、積層体４０を流路ユニット４に接合することが好ましい。

２］図１２、図１３に示すように、複数の個別電極３２とＦＰＣと接続するための複数の接点部３５を、複数の個別電極３２と同じように圧電材料層３０の上面に直接配置する必要は特になく、複数の接点部３５を、圧電材料層３０の上面を覆う樹脂層４１の表面に配置してもよい（変更形態２）。

この変更形態２の構成においては、接点部３５と圧電材料層３０の上面との間に樹脂層４１が介在することから、ある個別電極３２に駆動電位が印加されるときに、その個別電極３２から引き出された接点部３５と共通電極３４との間に、不必要な静電容量が発生するのを抑制できる。また、ＦＰＣと接続される接点部３５が、個別電極３２よりも一段高い位置にあるため、ＦＰＣの接続端子（バンプ）を接点部３５に接続するのが容易になる。さらに、ＦＰＣが接点部３５に押しつけられたときに、接続端子（バンプ）の高さばらつきを、接点部３５の下に位置する樹脂層４１の変形で吸収することができ、接点部３５とＦＰＣの接続端子を安定して接続することが可能となる。

この変更形態２の構成を実現する製造方法の一例を以下に挙げる。図１４に示すように、まず、貫通穴形成工程において、樹脂層４１の圧力室１４の中央部と対向する領域にのみ貫通穴４５Ｂを形成する。つまり、前記実施形態（図７、図８参照）とは異なり、貫通穴４５Ｂは圧力室１４の中央部から長手方向に沿って外側へ延びる延在部分４５ｂは有しない形状とする。

一方で、電極形成工程に使用するマスク材５０として、樹脂層４１に形成された貫通穴４５Ｂよりも一回り大きな（平面視で貫通穴４５Ｂを完全に含む）マスク穴５１を備えたものを準備する。ここで、マスク穴５１は、前記実施形態（図７、図８）と同様に、圧力
室１４の中央部から長手方向に沿って外側に延びる延在部分５０ｂを有する。従って、このマスク材５０を圧電材料層３０の上面に配置した後に、導電材料を堆積させると、貫通穴４５Ｂの内側領域に、圧電材料層３０の上面に直接付着する個別電極３２が配置されるとともに、樹脂層４１の表面にマスク穴５１の延在部分５０ｂによって画定された接点部３５が露出することになる。

３］個別電極を、圧電材料層の上面の、圧力室１４の中央部と対向する領域に配置する必要は限らずしもない。例えば、図１５、図１６に示すように、圧電材料層３０の上面の覆う樹脂層の圧力室１４の周縁部と対向する領域に、ほぼ環状の貫通穴４５Ｃを形成してから、この貫通穴４５Ｃの内側領域に環状の個別電極３２Ｃとこの個別電極３２Ｃから引き出された接点部３５Ｃとを形成してもよい（変更形態３）。

図１５、図１６の変更形態３の圧電アクチュエータでは、個別電極３２Ｃに駆動電位が印加されると、個別電極３２Ｃが配置された、圧力室１４の周縁部と対向する駆動領域においては、圧電材料層３０が自ら水平方向に縮むことにより、非活性層３１が圧力室１４側に凸に変形する。一方、圧力室１４の中央部と対向する領域（従動領域）においては、圧電材料層３０と非活性層３１は駆動領域の変形に応じて従動的に変形し、圧力室１４と反対側に凸に変形する。従って、個別電極３２Ｃに駆動電位が印加されたときに圧力室１４の容積が増大し、駆動電極の電位がグランド電位に戻ると圧力室１４の容積が減少する。

そのため、いわゆる引き打ちを行うことによって、低い駆動電圧で圧力室１４内のインクに効率よく圧力を付与することができる。即ち、まず、個別電極３２Ｃに駆動電位を付与して圧力室１４の容積を増大させて、圧力室１４内のインクに負の圧力波を発生させる。そして、その圧力波がマニホールド１７との接続部で正に反転して圧力室１４へ戻ってくるタイミングで、個別電極３２Ｃの電位をグランド電位に切り換えて圧力室１４内の容積を減少させ、圧力室１４内のインクに正の圧力波を新たに発生させる。これにより、圧力室１４内で正の圧力波を重畳させ、高い圧力をインクに効率よく付与することが可能となる。

４］ドライバＩＣから電位を付与するための配線を、個別電極から圧電材料層の上面に沿って引き回す場合など、個別電極を露出させる必要がない場合には、樹脂層に貫通穴を形成する必要はない。即ち、図１７（ａ）に示すように、圧電材料層３０の上面に個別電極３２を形成した後に、樹脂層４１を形成することにより、樹脂層４１で個別電極３２を覆うようにしてもよい（変更形態４）。

なお、図１７（ｂ）に示すように、樹脂層４１の接点部３５に対応する部分にのみ、貫通穴４５を形成してもよい。この場合、接点部３５のみが露出し、個別電極３２は樹脂層４１により覆われているので、フレキシブルプリント配線板の出力端子と接点部３５とを、例えば半田で接合する際に、半田が個別電極３２に流出するのを防止することができる。また、流路ユニット４への接合時に、積層体４０に生じる応力が樹脂層４１，４２によって緩和されるため、積層体４０の破損を抑制することができる。

５］図１８に示すように、圧電材料層３０と非活性層３１の間の複数の圧力室１４に対応する位置に、複数の個別電極３２をそれぞれ配置するとともに、圧電材料層３０の上面に複数の圧力室１４に跨るように共通電極３４を配置してもよい（変更形態５）。

６］前記実施形態では、非活性層３１を、樹脂層４２を介して流路ユニット４の上面に接合しているが（図４、図５参照）、図１９に示すように、圧電セラミックス材料からなる圧電材料層３０の上面に非活性層３１を積層して積層体４０を構成し、この積層体４０の圧電材料層３０の下面を流路ユニット４の上面に接合してもよい（変更形態６）。

７］前記実施形態及び変更形態１〜６においては、流路ユニット４に接合される積層体４０は、２層のセラミックス材料層（１層の圧電材料層３０と１層の非活性層３１）からなるものであったが、流路ユニット４に接合される積層体が、３以上のセラミックス材料層を含む場合であっても、本発明を適用することが可能である。

例えば、図２０に示すように、圧電アクチュエータ５Ｇが、３層の圧電材料層３０（３０ａ〜３０ｃ）と１層の非活性層３１を含む積層体４０Ｇを有し、これら４層のセラミックス材料層からなる積層体４０Ｇの両面に樹脂層４１，４２がそれぞれ形成されてもよい（変更形態７）。さらに、この変更形態７の圧電アクチュエータ５Ｇにおいては、最上層の圧電材料層３０ａを覆う樹脂層４１に貫通穴４５が形成され、この貫通穴４５の内側領域に圧力室１４に対応する個別電極３２ａが形成されている。また、最上層の圧電材料層３０ａと第２層の圧電材料層３０ｂの間には共通電極３４ａが配置され、第２層の圧電材料層３０ｂと第３層の圧電材料層３０ｃの間には個別電極３２ｂが配置されている。さらに、第３層の圧電材料層３０ｃと非活性層３１の間には共通電極３４ｂが配置されている。また、１つの圧力室１４に対応する個別電極３２ａと個別電極３２ｂは、図２０で示されていない領域において互いに導通している。そして、ある圧力室１４に対応する個別電極３２ａ，３２ｂに駆動電位が印加されると、３層の圧電材料層３０ａ〜３０ｃの、個別電極３２と共通電極３４との間に挟まれた部分が、電界方向に平行な厚み方向にそれぞれ伸びることにより（圧電縦効果）、非活性層３１が圧力室１４側へ凸に変形する。

尚、この変更形態７において、第３層の圧電材料層３０ｃと非活性層３１の間に配置された共通電極３４ｂが、本願発明の第１電極に相当し、最上層の圧電材料層３０ａの上面に形成された個別電極３２ａが、本願発明の第２電極に相当する。

また、図２１に示す変更形態８の圧電アクチュエータ５Ｈのように、積層体４０Ｈが４層の圧電材料層３０（３０ａ〜３０ｄ）を有する場合には、最下層（第４層）の圧電材料層３０ｄと非活性層３１の間には、個別電極３２ｃが配置されることになる。従って、この変更形態８においては、最下層の圧電材料層３０ｄと非活性層３１の間に配置された個別電極３２ｃが、本願発明の第１電極に相当し、最上層の圧電材料層３０ａの上面に形成された個別電極３２ａが、本願発明の第２電極に相当する。

さらに、図２２に示す変更形態９の圧電アクチュエータ５Ｉのように、流路ユニット４に接合される積層体４０Ｉに２層以上の非活性層３１（３１ａ，３１ｂ）が含まれている場合にも、本発明を適用することが可能である。

以上、本発明の実施の形態として、圧力室内のインクに噴射圧力を付与する、インクジェットヘッドの圧電アクチュエータに本発明を適用した例を挙げて説明したが、本発明の適用対象は、これに限られるものではない。例えば、マイクロ総合分析システム（μＴＡＳ）内部で薬液や生化学溶液等の液体を移送する液体移送装置、マイクロ化学システム内部で溶媒や化学溶液等の液体を移送する液体移送装置等の、液体移送アクチュエータとしての圧電アクチュエータにも本発明を適用することができる。

さらに、本発明の適用対象は、インクなどの液体に圧力を付与するためのアクチュエータに限られない。即ち、基材の変形許容領域において積層体の変形を許容しつつ、その積層体の変形により種々の対象物を押圧駆動するアクチュエータなど、液体移送以外の用途に用いられる圧電アクチュエータにも本発明を適用することが可能である。

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。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２に示すインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 インクジェットヘッドの製造工程を示す図であり、（ａ）は積層体の焼成工程、（ｂ）は樹脂層形成工程、（ｃ）は接合工程、（ｄ）は貫通穴形成工程，（ｅ）は個別電極形成工程をそれぞれ示す。 個別電極形成工程において、マスク材が配置された状態における積層体の一部拡大平面図である。 図７のＣ−Ｃ断面図である。 個別電極形成工程において、マスク材が除去された状態における積層体の一部拡大平面図である。 図９のＤ−Ｄ線断面図である。 変更形態１のインクジェットヘッドの製造工程を示す図であり、（ａ）は積層体の焼成工程、（ｂ）は樹脂層形成工程、（ｃ）は貫通穴形成工程、（ｄ）は個別電極形成工程、（ｅ）は接合工程をそれぞれ示す。 変更形態２のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 図１２のＥ−Ｅ線断面図である。 変更形態２の個別電極形成工程において、マスク材が配置された状態における積層体の一部拡大平面図である。 変更形態３のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 図１５のＦ−Ｆ線断面図である。 （ａ）は変更形態４のインクジェットヘッドの図５相当の断面図、（ｂ）は変更形態４の変形例を示す図３相当の平面図である。 変更形態５のインクジェットヘッドの図５相当の断面図である。 変更形態６のインクジェットヘッドの図５相当の断面図である。 変更形態７のインクジェットヘッドの図５相当の断面図である。 変更形態８のインクジェットヘッドの図５相当の断面図である。 変更形態９のインクジェットヘッドの図５相当の断面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット
５，５Ｇ，５Ｈ，５Ｉ 圧電アクチュエータ
１０ キャビティプレート（基材）
１４ 圧力室（変形許容領域）
３０ 圧電材料層
３１ 非活性層
３２，３２Ｃ 個別電極
３４ 共通電極
４０，４０Ｇ，４０Ｈ，４０Ｉ 積層体
４１，４２ 樹脂層
４５，４５Ｂ，４５Ｃ 貫通穴
５０ マスク材
５１ マスク穴

Claims (25)

1. 圧電セラミックス材料からなり、且つ、所定の駆動領域を有する圧電材料層と、前記圧電材料層の前記所定の駆動領域に対応する部分の両面にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極と、セラミックス材料からなり、且つ、前記圧電材料層の第１電極が配置される面側に積層されるセラミックス層とを有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
   前記圧電材料層、前記セラミックス層、及び、これら２つの層の間に配置された第１電極を含む、積層体を焼成する焼成工程と、
   焼成後の前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面に、第２電極を形成する電極形成工程と、
   焼成後の前記積層体の両面に、前記セラミックス層より弾性率の低い弾性層を形成する弾性層形成工程と、
   を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
2. 前記弾性層は樹脂材料からなる樹脂層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. 樹脂層の厚みは、それぞれ、約１〜１０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
4. 所定の変形許容領域が形成された基材を提供する工程と、
   前記基板と樹脂層が両面に形成された前記積層体との少なくとも一方に接着剤を塗布する工程と、
   前記基板と前記積層体とを、前記所定の変形許容領域と前記所定の駆動領域とが対応するように配置し、前記積層体を前記基材に押しつけて、前記積層体を前記基材に接合する接合工程と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
5. 前記樹脂層を、前記基材の所定の変形許容領域が形成されていない領域に対応する部分に形成することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。
6. 前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面を被覆する前記樹脂層の、前記所定の駆動領域に対応する部分に、貫通穴を形成する貫通穴形成工程をさらに含み、
   前記電極形成工程において、前記貫通穴形成工程で形成された前記貫通穴の内側領域に導電材料を堆積させて、第２電極を形成することを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。
7. 前記接合工程において前記積層体を前記基材に接合した後に、前記貫通穴形成工程にて貫通穴を形成し前記電極形成工程にて第２電極を形成することを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
8. 前記接合工程において前記積層体を前記基材に接合する前に、前記貫通穴形成工程にて貫通穴を形成し前記電極形成工程にて第２電極を形成することを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
9. 前記電極形成工程において、所定形状のマスク穴を有するマスク材を、前記マスク穴が前記樹脂層の貫通穴と重なり合うように前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面に設置し、前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面に導電材料を堆積させた後に前記マスク材を除去することで、前記樹脂層の貫通穴の内側領域に第２電極を形成することを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。
10. 前記マスク材のマスク穴は、前記樹脂層の貫通穴と重ね合わされたときに前記貫通穴を完全に含むような平面形状を有することを特徴とする請求項９に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
11. 圧力室を含む液体流路が形成され、圧力室がその一表面において開口する流路ユニットと、
    圧電セラミックス材料からなり、且つ、前記流路ユニットの一表面側に前記圧力室を覆うように配置される圧電材料層と、前記圧電材料層の前記圧力室に対応する部分の両面にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極と、セラミックス材料からなり、且つ、前記圧電材料層の第１電極の配置面側に積層されるセラミックス層とを有する圧電アクチュエータとを備えた液体移送装置の製造方法であって、
    前記流路ユニットを提供する工程と、
    前記圧電材料層、前記セラミックス層、及び、これら２つの層の間に配置された第１電極を含む、積層体を焼成する焼成工程と、
    焼成後の前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面に、第２電極を形成する電極形成工程と、
    焼成後の前記積層体の両面に前記セラミックス層より弾性率が低い弾性層を形成する弾性層形成工程と、
    前記基板と弾性層が両面に形成された前記積層体との少なくとも一方に接着剤を塗布する工程と、
    前記積層体を、前記流路ユニットの一表面に前記圧力室を覆うように配置してから前記流路ユニットに押しつけて、前記流路ユニットに接合する接合工程と、
    を含むことを特徴とする液体移送装置の製造方法。
12. 前記弾性層は樹脂材料からなる樹脂層であることを特徴とする請求項１１に記載の液体移送装置の製造方法。
13. 前記樹脂層を、前記流路ユニットの前記一表面の圧力室が開口していない領域に対応する部分に形成することを特徴とする請求項１２に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
14. 前記圧電材料層の前記セラミックス層と反対側の面に形成された前記樹脂層の、前記圧力室に対応する部分に、貫通穴を形成する貫通孔形成工程をさらに含み、
    前記電極形成工程において、前記貫通穴の内側領域に導電材料を堆積させて、第２電極を形成することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の液体移送装置の製造方法。
15. 前記接合工程において前記積層体を前記流路ユニットに接合した後に、前記貫通穴形成工程にて貫通穴を形成し前記電極形成工程にて第２電極を形成することを特徴とする請求項１４に記載の液体移送装置の製造方法。
16. 前記接合工程において前記積層体を前記流路ユニットに接合する前に、前記貫通穴形成工程にて貫通穴を形成し前記電極形成工程にて第２電極を形成することを特徴とする請求項１５に記載の液体移送装置の製造方法。
17. 樹脂層の厚みは、それぞれ、約１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１２〜１６の何れかに記載の液体移送装置の製造方法。
18. 圧電セラミックス材料からなり、且つ、所定の駆動領域を有する圧電材料層と、
    前記圧電材料層の前記所定の駆動領域に対応する部分の両面にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極と、
    セラミックス材料からなり、且つ、前記圧電材料層の第１電極が配置される面側に積層されるセラミックス層とを備え、
    前記圧電材料層と前記セラミックス層を含む積層体の両面に、前記セラミックス層よりも弾性率が低い弾性層が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
19. 前記弾性層は樹脂材料からなる樹脂層であって、前記樹脂層の厚みは、それぞれ、約１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１８に記載の圧電アクチュエータ。
20. 前記樹脂層は、前記圧電材料層の所定の駆動領域が区画されていない領域に対応する部分に形成されることを特徴とする請求項１９に記載の圧電アクチュエータ。
21. 第２電極は前記所定の駆動領域の内周部に対応する部分に配置されることを特徴とする請求項１８〜２０の何れかに記載の圧電アクチュエータ。
22. 圧力室を含む液体流路が形成され、圧力室がその一表面において開口する流路ユニットと、
    圧電セラミックス材料からなり、且つ、前記流路ユニットの一表面側に前記圧力室を覆うように配置される圧電材料層と、前記圧電材料層の前記圧力室に対応する部分の両面にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極と、
    セラミックス材料からなり、且つ、前記圧電材料層に積層されるセラミックス層とを有する圧電アクチュエータとを備え、
    前記圧電アクチュエータの、前記圧電材料層と前記セラミックス層を含む積層体の両面に前記セラミックス層よりも弾性率が低い弾性層が形成されていることを特徴とする液体移送装置。
23. 更に、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの間に介在する接着層を備えており、前記弾性層は樹脂材料からなる樹脂層であって、前記樹脂層の厚みは、それぞれ、約１〜１０μｍであることを特徴とする請求項２２に記載の液体移送装置。
24. 前記樹脂層は、前記流路ユニットの前記一表面の圧力室が開口していない領域に対応する部分に形成される請求項２３に記載の液体移送装置。
25. 第１電極は圧電材料層のセラミックス層が積層される側の面に配置され、第２電極は前記圧力室の内周部に対応する部分に配置されることを特徴とする請求項２２〜２４の何れかに記載の液体移送装置。

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