JP2010199508A - 圧電アクチュエータの製造方法、及び、液体移送装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄い振動膜を有する圧電アクチュエータを単体で容易に製造できる。
【解決手段】まず、アニール処理工程での所定の温度よりも低い鉛からなる分離膜８１（基材）をステージ８０上に形成する。次に、圧電材料の粒子を分離膜８１の表面に堆積させることにより圧電層３２を形成する。続いて、ＡＤ法によりステンレスの粒子を圧電層３２の表面に堆積させることにより振動膜３１を形成する。次に、分離膜８１、振動膜３１及び圧電層３２を所定の温度に加熱して、圧電層３２に対して熱処理を施す。このとき、分離膜８１はアニール処理工程で溶けて、振動膜３１及び圧電層３２はステージ８０から取り外され、振動膜３１及び圧電層３２を傾けて、溶けた鉛を除去する。その後、圧電層３２上の複数の圧力室１４と対向する領域に、複数の個別電極３３をそれぞれ形成する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、圧電アクチュエータの製造方法、及び、液体移送装置の製造方法に関する。

従来から、振動板と振動板に形成された圧電層とを有し、電界が作用したときの圧電層の変形（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ある。このような圧電アクチュエータの使用例としては、圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと接合されて、インクジェットヘッドを構成し、圧力室内の液体に圧力を付与するのに用いられることが知られている。このように圧電アクチュエータは、駆動対象に接続されて使用される。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、インクジェットヘッドの液体吐出用に圧電アクチュエータを使用した例が開示されている。この特許文献１及び特許文献２に記載したインクジェットヘッドの製造方法では、まず、流路ユニットの一部となり、圧力室が形成されることとなる金属プレート上に振動板を形成した後、振動板の金属プレートと反対側の面に圧電層を形成している。そして、この振動板及び圧電層が形成された金属プレートにエッチングにより圧力室を形成している。

特開２００６−００６０９６号公報（図１４） 特開２００６−１７５６００号公報（図４）

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載のインクジェットヘッドの製造方法では、圧電アクチュエータによって駆動される駆動対象である流路ユニットの一部となる金属プレート上に振動板及び圧電層を形成することで圧電アクチュエータを製造しており、振動板及び圧電層からなる圧電アクチュエータを単体で製造していない。つまり、圧電アクチュエータの製造工程中に、駆動対象の少なくとも一部が一体化されている。そのため、流路ユニットの形状材質や製造方法を考慮しながら、圧電アクチュエータを製造する必要があり、インクジェットヘッドの設計時の自由度が低くなってしまう。また、圧電アクチュエータ自体の形状材質や製造方法にも影響を及ぼしてしまい、インクジェットヘッドの設計時の自由度が低くなってしまう。

例えば、金属プレートに振動板と圧電層を形成した後に、金属プレートにエッチングにより圧力室を形成すると、振動板と圧電層もエッチングされるおそれがある。エッチングされないように形成することは、エッチングの制御が非常に困難なものとなる。また、振動板と圧電層の材料をエッチングされない材料にすることも考えられるが、その場合には、振動板と圧電層を形成可能な材料が限られてしまう。また、エッチング以外の方法で金属プレートに圧力室を形成しようとすると、金属プレートへの圧力室の形成方法が限られてしまう。

そこで、本発明の目的は、薄い振動膜を有する圧電アクチュエータを単体で容易に製造でき、自由度の高い設計が可能となる圧電アクチュエータの製造方法及び液体移送装置の製造方法を提供することである。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、基材の一表面に前記基材の融点または熱分解温度よりも高い融点の材料で振動膜と圧電層を成膜して形成する成膜工程と、前記成膜工程の後に、前記振動膜及び前記圧電層の融点よりも低く、且つ、前記基材の融点または熱分解温度よりも高い所定温度に前記基材を加熱して除去する除去工程と、を備えている。

本発明の圧電アクチュエータの製造方法によると、成膜された振動膜及び圧電層を基材から容易に取り外すことができ、薄い振動膜を有する圧電アクチュエータを単体で製造することができる。このように、単体で製造された圧電アクチュエータを用いることで、圧電アクチュエータと接続されて駆動される駆動対象の形状材質や製造方法などに依存しない自由度の高い設計が可能となる。

また、前記成膜工程においては、エアロゾルデポジション法により前記圧電層を形成しており、前記成膜工程の後に、前記圧電層のアニール処理可能な前記所定温度で前記圧電層を加熱する加熱工程をさらに備えており、前記加熱工程は、前記除去工程を兼ねており、前記基材もともに加熱して除去することが好ましい。成膜工程において、エアロゾルデポジション法によって圧電層を形成すると、圧電層の圧電特性を向上させるために、アニール処理として圧電層を加熱する工程が必要となる。これによると、加熱工程が除去工程を兼ねているため、製造工程を簡略化することができる。

また、前記成膜工程においては、ゾルゲル法により前記圧電層を形成しており、前記成膜工程の後に、ゲル中の溶媒を除去可能な前記所定温度で前記圧電層を加熱する加熱工程をさらに備えており、前記加熱工程は、前記除去工程を兼ねており、前記基材もともに加熱して除去してもよい。成膜工程において、ゾルゲル法によって圧電層を形成すると、ゲル中の溶媒を揮発させて除去するために、圧電層を加熱する工程が必要となる。これによると、加熱工程が除去工程を兼ねているため、製造工程を簡略化することができる。

また、前記成膜工程においては、前記基材の前記一表面に前記圧電層を形成した後、前記圧電層の前記基材と反対側の面に前記振動膜を形成することが好ましい。これによると、基材の表面が平滑であれば、圧電層の基材と対向する面を平滑に形成することができるとともに、圧電層の膜厚を面全体で均一にすることができる。

さらに、前記基材は、鉛を含有する材料で形成されており、前記成膜工程においては、前記基材の前記一表面に鉛を含有した圧電材料により前記圧電層を形成することが好ましい。基材と圧電層を加熱すると、基材を形成する材料が拡散し圧電層に達してしまう。これによると、鉛を含有した材料により形成された圧電層に対して、基材も鉛を含有する材料で形成されているため、この基材から拡散した鉛が圧電層に達してしまっても、他の材料が拡散する場合に比べて圧電層に対して悪影響を与えにくい。また、圧電層から基材に対して鉛が拡散するのを防止することができる。

本発明の液体移送装置の製造方法は、圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニット上に少なくとも前記圧力室を覆うように配置された振動膜及び前記振動膜の前記圧力室と反対側に配置された圧電層を含んだ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、基材の一表面に前記基材の融点または熱分解温度よりも高い融点の材料で振動膜及び圧電層を成膜して形成する成膜工程と、前記成膜工程の後に、前記振動膜及び前記圧電層の融点よりも低く、且つ、前記基材の融点または熱分解温度よりも高い所定温度で前記基材を加熱して除去する除去工程と、前記除去工程の後に、前記流路ユニット上に前記振動膜の前記圧電層が配置された面と反対側の面を対向させて、前記振動膜が前記圧力室を覆うように、前記振動膜と前記流路ユニットを接合する接合工程と、を備えている。

本発明の液体移送装置の製造方法によると、成膜された振動膜及び圧電層を基材から容易に取り外すことができ、薄い振動膜を有する圧電アクチュエータを単体で製造することができる。また、圧電アクチュエータを製造後に流路ユニットと接合しているため、流路ユニットをその形状や材質、製造方法などに依存しない自由度の高い設計が可能となる。

また、前記成膜工程において、エアロゾルデポジション法により前記圧電層を形成した後に、前記接合工程を行うことが好ましい。これによると、成膜工程において振動膜に噴きつけられたものの、振動膜に堆積しなかった圧電材料の粒子が流路ユニットに形成された液体流路内に侵入するおそれがなく、仮に、液体流路内に粒子が侵入したときに行うような洗浄工程などの液体流路内の粒子を除去する工程が不要となる。

成膜された振動膜及び圧電層を基材から容易に取り外すことができ、薄い振動膜を有する圧電アクチュエータを単体で製造することができる。このように、単体で製造された圧電アクチュエータを用いることで、圧電アクチュエータと接続されて駆動される対象の形状材質や製造方法などに依存しない自由度の高い設計が可能となる。

本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の部分拡大図である。 図３のＡ―Ａ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工程図であり、（ａ）は分離膜形成工程、（ｂ）は圧電層形成工程、（ｃ）は振動膜形成工程、（ｄ）は除去工程、（ｅ）は接合工程である。 圧電層形成工程時のチャンバー内の概略構成図である。

次に、本発明の好適な実施形態について説明する。本実施形態は、インク流路内においてインクをノズルまで移送しつつ、ノズルからインクを吐出する液体移送装置としての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、このインクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタについて説明する。図１は、本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（走査方向）に往復移動可能なキャリッジ２と、このキャリッジ２の下面に設けられ、記録用紙Ｐに対してインクを吐出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などを有している。

インクジェットプリンタ１００は、キャリッジ２とともにインクジェットヘッド１を走査方向に往復移動させながら、インクジェットヘッド１のノズル２０（図２〜図４参照）から記録用紙Ｐへインクを吐出させて、記録用紙Ｐに所定の画像や文字などを記録するとともに、画像などが記録された記録用紙Ｐを搬送ローラ３により前方へ排出する。

次に、インクジェットヘッド１について説明する。図２は、インクジェットヘッドの平面図である。図３は、図２の部分拡大図である。図４は、図３のＡ―Ａ線断面図である。図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド１は、多数のノズル２０や圧力室１４を含むインク流路が形成された流路ユニット４と、この流路ユニット４の上面に配置され、圧力室１４内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ５とを有している。

まず、流路ユニット４について説明する。流路ユニット４は、上層から順にキャビティプレート４１、ベースプレート４２、アパーチャプレート４３、２枚のマニホールドプレート４４，４５、ダンパープレート４６、カバープレート４７、及び、ノズルプレート４８の、平面視で同じ外形を有する計８枚のプレート４１〜４８が積層状態で接合されている。

８枚のプレート４１〜４８のうち、最下層のノズルプレート４８は、ポリイミドなどの合成樹脂材料で形成され、残り７枚のプレート４１〜４７は、それぞれ、ステンレス板などの金属プレートとなっている。７枚のプレート４１〜４７の各プレート間は、接着剤や金属拡散などにより互いに接合されている。また、プレート４７，４８間は、接着剤により互いに接合されている。

８枚のプレート４１〜４８のうち、最上層に位置するキャビティプレート４１には、複数の圧力室１４が厚み方向に貫通して形成されている。各圧力室１４は、走査方向を長手方向とする略楕円状の平面形状を有し、その上側に後述する振動膜３１と下側にベースプレート４２とが積層されたときに、圧力室１４が形成される。複数の圧力室１４は、紙送り方向（図２の上下方向）に２列に配列されている。

ベースプレート４２には、圧力室１４の長手方向の両端部にそれぞれ連通する貫通孔１５，１６が形成されている。アパーチャプレート４３には、ベースプレート４２の貫通孔１５に連通するとともに圧力室１４の長手方向に沿って延び、平面視で後述するマニホールド流路１７と重なる位置にハーフエッチングにより形成された絞り流路５２と、貫通孔１６に連通する貫通孔５８が形成されている。

２枚のマニホールドプレート４４，４５には、紙送り方向に延在し、それぞれマニホールド流路１７の一部をなすマニホールド形成孔１７ａ，１７ｂが、圧力室１４の列に対応して形成されている。そして、これら２つのマニホールド形成孔１７ａ，１７ｂが上下に重なった状態で、アパーチャプレート４３とダンパープレート４６によって上下両側から塞がれることにより、マニホールド流路１７が紙送り方向に２列形成されている。

これら２列のマニホールド流路１７は、平面視で、２列に配列された圧力室１４のマニホールド形成孔１７ａ，１７ｂ側の部分と重なるように、紙送り方向に延びている。これら２列のマニホールド流路１７は、キャビティプレート４１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流路１７へインクが供給される。マニホールド流路１７に供給されたインクは、複数の圧力室１４へ供給される。つまり、マニホールド流路１７は、複数の圧力室１４にインクを共通に供給する共通インク室となっている。さらに、２枚のマニホールドプレート４４，４５には、アパーチャプレート４３の貫通孔５８に連なる貫通孔５９，６０がそれぞれ形成されている。

ダンパープレート４６の下面の、平面視でマニホールド流路１７とそれぞれ重なる位置には、ハーフエッチングにより凹部６１が形成されている。つまり、ダンパープレート４６は、凹部６１が形成された部分において厚みが局所的に薄くなっており、この薄肉部分が、マニホールド流路１７内のインクの圧力変動を減衰させるダンパー部として働く。また、ダンパープレート４６には、マニホールドプレート４５の貫通孔６０に連なる貫通孔６２が形成されている。カバープレート４７には、ダンパープレート４６の貫通孔６２に連通する貫通孔６３が形成されている。

８枚のプレート４１〜４８のうち、最下層に位置するノズルプレート４８には、カバープレート４７の貫通孔６３に連通するノズル２０が形成されている。図２に示すように、複数のノズル２０は、紙送り方向に２列配列された複数の圧力室１４のマニホールド流路１７と反対側の端部とそれぞれ重なるように配置されて、紙送り方向に２列のノズル列を構成している。

以上説明した８枚のプレート４１〜４８が積層した状態で接合されることにより、流路ユニット４内に、インク供給口１８に連通するマニホールド流路１７から分岐して圧力室１４を経由してノズル２０に至るインク流路が形成されている。

次に、圧電アクチュエータ５について説明する。図４に示すように、圧電アクチュエータ５は、振動膜３１、圧電層３２及び複数の個別電極３３を有している。

振動膜３１は、ステンレスから形成された薄い金属膜となっている。この振動膜３１は、キャビティプレート４１の上面に配置されており、図示しない位置で接地されグランド電位に保持されている。

圧電層３２は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料を含む層であり、振動膜３１の上面（圧力室１４と反対側）に、複数の圧力室１４にまたがって連続的に配置されている。また、圧電層３２は、予めその厚み方向に分極されている。

複数の個別電極３３は、圧力室１４より一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧電層３２の上面であって、平面視で複数の圧力室１４の略中央部と重なる位置に配置されている。個別電極３３は、白金、パラジウム、金、銀などの導電性材料からなる。個別電極３３の長手方向に関するノズル２０と反対側の端部は、走査方向に圧力室１４と対向しない部分まで延びており、その先端部が、図示しないＦＰＣに接続される接続端子となっている。個別電極３３には、図示しないドライバＩＣによりＦＰＣを介して駆動電位が付与される。

ここで、圧電アクチュエータ５のインク吐出時における作用について説明する。あるノズル２０からインクを吐出させる場合には、このノズル２０に連通する圧力室１４に対応する個別電極３３に、ドライバＩＣから駆動電位が付与される。すると、駆動電位が付与された個別電極３３とグランド電位に保持されている振動膜３１との間に電位差が生じ、両者に挟まれた圧電層３２に厚み方向に平行な電界が発生する。この電界の方向は、圧電層３２の分極方向と一致するので、厚み方向に分極された圧電層３２は、電界の方向と直交する水平方向に収縮する（圧電横効果）。これによって、振動膜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になり、その内部のインクの圧力が上昇し、圧力室１４に連通するノズル２０からインクが吐出される。

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５はインクジェットヘッドの製造工程を示す工程図であり、（ａ）は分離膜形成工程、（ｂ）は圧電層形成工程、（ｃ）は振動膜形成工程、（ｄ）は除去工程、（ｅ）は接合工程である。図６は、圧電層形成工程時のチャンバー内の概略構成図である。本実施形態におけるインクジェットヘッド１は、まず、圧電アクチュエータ５を単体で製造した後、流路ユニット４と接合して製造している。

まず、図５（ａ）に示すように、後述するＡＤ法を行うチャンバー内のステージ８０の表面に、融点が後述するアニール処理工程での所定の温度（例えば、８００℃：以下、アニール処理温度と称す）よりも低い鉛からなる平板状の分離膜８１（基材）をスパッタ法により形成する。なお、ステージ８０への分離膜８１の形成は、ＡＤ法を行うチャンバー内で行ってもよいし、ＡＤ法とスパッタ法を行うチャンバーが別々のチャンバーであれば、スパッタ法に用いるチャンバー内にステージ８０を取り付けて分離膜８１を形成してから、ステージ８０を取り外してＡＤ法を行うチャンバー内に取り付けてもよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料を用いて、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）により圧電材料の粒子を分離膜８１の表面に堆積させることにより圧電層３２を形成する（圧電層形成工程）。

ＡＤ法は、図６に示すように、チャンバー７０内を真空にして、チャンバーと圧電層３２を形成する粒子と気体（キャリアガス）との混合物（エアロゾル）が封入された図示しないエアロゾル室との間の気圧差により、エアロゾル室に連通する噴射ノズル７３からエアロゾルを振動膜３１に噴きつけて、粒子を高速で分離膜８１に衝突させるとともに、ステージを水平方向に往復移動させることにより分離膜８１上に圧電材料の粒子を堆積させる成膜法である。

続いて、図５（ｃ）に示すように、ＡＤ法によりステンレスの粒子を圧電層３２の表面に堆積させることにより振動膜３１を形成する（振動膜形成工程）。本実施形態における圧電層形成工程及び振動膜形成工程は、本発明における成膜工程に相当する。

なお、エアロゾル室に封入された圧電材料の粒子と気体とのエアロゾルを、ステンレスの粒子と気体とのエアロゾルに入れ替えることか、もしくは、噴射ノズル７３の連通先を圧電材料の粒子と気体とのエアロゾルが封入されたエアロゾル室からステンレスの粒子と気体とのエアロゾルが封入されたエアロゾル室に切り換えることで、同じチャンバー内でＡＤ法により圧電層形成工程と振動膜形成工程を行うことができる。また、チャンバー７０内のステージ８０を取り外し自在にして、圧電材料の粒子と気体とのエアロゾルが封入されたエアロゾル室を備えたチャンバー内にこのステージ８０を取り付けて、圧電層形成工程を行った後、ステージ８０を取り外して、このステージ８０をステンレスの粒子と気体とのエアロゾルが封入されたエアロゾル室を備えたチャンバー内に取り付けて、振動膜形成工程を行ってもよい。

ＡＤ法により圧電層３２を形成した場合に、圧電層３２中に粒子の微細化や格子欠陥などが生じていると、振動膜３１を変形させるのに必要な圧電特性を得られない。そこで、圧電材料の粒子結晶を成長させるとともに結晶中の格子欠陥を修復して、圧電特性を向上させるために、分離膜８１、振動膜３１及び圧電層３２をアニール処理温度に加熱して、圧電層３２に対して熱処理を施す（アニール処理工程）。

このとき、図５（ｄ）に示すように、鉛からなる分離膜８１の融点は約３２７℃であり、アニール処理温度よりも低いため、アニール処理工程で溶けて、振動膜３１及び圧電層３２はステージ８０から取り外され、振動膜３１及び圧電層３２を傾けるなどして、溶けた鉛を除去する。このとき、振動膜３１単体では薄いため、持ち運びが困難である。また、チタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電層３２は、脆性材料であるため壊れやすい。しかし、振動膜３１と圧電層３２が積層されて一体となっているため、持ち運びが容易となる。つまり、振動膜３１単体での持ち運びがないため、持ち運び可能な厚みなどを考慮せずに所望の薄い振動膜３１を形成することができ、圧電層３２を振動膜３１が補強しているため、圧電層３２を壊れにくくすることができる。また、振動膜３１は薄いと変形しやすく、圧力室１４の変形量が大きくなるため、圧力室１４内のインクに高い圧力を付与することができ、ドライバＩＣから印加する駆動電圧を低電圧にすることができる。また、アニール処理工程が、分離膜８１を加熱して除去する除去工程を兼ねているため、製造工程を簡略化することができる。

その後、圧電層３２上の複数の圧力室１４と対向する領域に、複数の個別電極３３をそれぞれ形成する。複数の個別電極３３は、スクリーン印刷、蒸着法、スパッタ法などにより一度に形成する。これにより圧電アクチュエータ５が完成する。

次に、流路ユニット４を構成するプレートのうちの金属プレートである、キャビティプレート４１、ベースプレート４２、アパーチャプレート４３、２枚のマニホールドプレート４４，４５、ダンパープレート４６、カバープレート４７に圧力室１４やマニホールド流路１７などのインク流路を構成する厚み方向に貫通した孔を形成する。これらのプレート４１〜４７は、金属材料からなるため、エッチングによりインク流路を構成する厚み方向に貫通した孔を容易に形成することができる。また、アパーチャプレート４３に絞り流路５２、及び、ダンパープレート４６に凹部６１をハーフエッチングにより形成する。また、合成樹脂製のノズルプレート４８に複数のノズル２０をレーザ加工などで形成する。

そして、図５（ｅ）に示すように、圧電アクチュエータ５、及び、流路ユニット４を構成する８枚のプレート４１〜４８を積層して接着剤などで接合して（接合工程）、インクジェットヘッド１が完成する。なお、金属プレートである、キャビティプレート４１、ベースプレート４２、アパーチャプレート４３、２枚のマニホールドプレート４４，４５、ダンパープレート４６、カバープレート４７の７枚のプレート４１〜４７をあらかじめ積層して金属拡散接合により接合しておいて、圧電層３２の形成された振動膜３１にすでに接合された７枚のプレート４１〜４７とノズルプレート４８を積層して接着剤で接合してもよい。また、ノズルプレート４８を、流路ユニット４を構成する他の７枚のプレート４１〜４７と同様にステンレス鋼などの金属材料で形成してもよく、その場合には、ノズルプレート４８も７枚のプレート４１〜４７と同時に積層して金属拡散接合により接合してもよい。

以上、説明したインクジェットヘッド１の製造方法によると、分離膜８１から成膜された振動膜３１及び圧電層３２を容易に取り外すことができ、薄い振動膜３１を有する圧電アクチュエータ５を単体で製造することができる。このように、単体で製造された圧電アクチュエータ５をインクジェットヘッド１の製造に用いることで、流路ユニットの形状材質や製造方法などに依存しない自由度の高い設計が可能となる。

また、流路ユニット４を構成する８枚のプレート４１〜４８は圧電層形成工程後に行われる接合工程で接合されるため、この８枚のプレート４１〜４８はチャンバー内に存在しない。したがって、圧電層形成工程において分離膜８１に噴きつけられたものの、分離膜８１に堆積しなかった圧電材料の粒子が８枚のプレート４１〜４８に形成されたインク流路内に侵入するおそれがなく、仮に、インク流路内に粒子が侵入したときに行うような洗浄工程などのインク流路内の粒子を除去する工程が不要となる。

また、分離膜８１がスパッタ法により形成されていることで、分離膜８１の表面が平滑な面となっている。すると、圧電層形成工程において、圧電層３２の分離膜８１と対向する面を平滑に形成することができるとともに、圧電層３２の膜厚を面全体で均一にすることができる。これにより、圧電層３２の分極された各領域の収縮量が均一となり、流路ユニット４の各圧力室１４内のインクに付与される圧力にばらつきがなくなる。また、この圧電層３２の平滑な面は、複数の個別電極３３が形成される面であり、複数の個別電極３３を容易に形成することができる。

さらに、分離膜８１が金属材料により形成されていると、アニール処理工程における加熱によって融解するまでの間、この分離膜８１から拡散した金属材料が圧電層３２に達してしまう。そこで、本実施形態においては、鉛を含有した材料により形成された圧電層３２に対して、分離膜８１が鉛で形成されているため、この分離膜８１から拡散した鉛が圧電層３２に達してしまっても、他の金属材料が拡散する場合に比べて圧電層３２に対して悪影響を与えにくい。また、圧電層３２から分離膜８１に対して鉛が拡散するのを防止することができる。

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。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。

本実施形態においては、分離膜８１上に圧電層３２を形成した後、この圧電層３２上に振動膜３１を形成していたが、分離膜８１上に振動膜３１を形成した後、この振動膜３１上に圧電層３２を形成してもよい。なお、ＡＤ法による圧電層３２及び振動膜３１の成膜工程では、分離膜８１の表面に、先に形成された圧電層３２または振動膜３１に、次に形成される圧電層３２または振動膜３１の材料となるエアロゾルが高速で衝突するため、圧電層３２または振動膜３１のうち厚みがあり硬い方を分離膜８１の表面に先に形成した後、その形成された圧電層３２または振動膜３１の表面に、残りの圧電層３２または振動膜３１のうち薄い方を形成するのが好ましい。

また、本実施形態においては、圧電層３２をＡＤ法により形成していたが、ゾルゲル法により形成してもよい。このとき、ゲル中の溶媒を揮発させるため、６００〜７００℃で加熱する工程が必要となり、この工程が本発明における加熱工程に相当する。つまり、この加熱工程において、分離膜８１を除去することができる。また、圧電層３２をＡＤ法やゾルゲル法以外のスパッタ法、化学蒸着法、または、水熱合成法などの他の成膜方法により形成してもよい。このとき、分離膜８１を加熱除去する工程を圧電層３２及び振動膜３１の形成工程後に行う。

また、圧電層３２は複数の圧力室１４にまたがって連続的に配置されていたが、複数の圧力室１４のそれぞれに個別に配置されていてもよい。これによれば、複数の圧電層３２がある場合に、一の圧電層３２に電位を与えたときに生じる圧電歪が他の圧電層３２に影響を与えるいわゆるクロストークを防止することができる。このとき、複数の圧電層３２形成した後、その圧電層３２を振動膜３１上に複数の圧力室１４のそれぞれに対応する位置に配置させる必要がなく、同一の成膜工程で容易に製造できる。

さらに、本実施形態においては、薄い振動膜３１をＡＤ法により形成していたが、無電解めっきから形成する方法や、ＣＶＤやＰＶＤなどの蒸着させる方法などの成膜方法で形成してもよい。また、振動膜３１は、ステンレスに限らず、アニール処理工程において融解しない材料であれば、セラミックスなどいかなる材料で形成されてもよい。

また、分離膜８１は、鉛に限らず、アルミニウムやジュラルミンなどのアニール処理温度で融解する金属材料で形成されていればよい。また、金属材料に限らず、セラミックスや樹脂など、ＡＤ法による成膜に耐えうる硬さを有する材料であればいかなる材料で形成されていてもよい。さらに、鉛のようにアニール処理温度で融解する材料に限らず、樹脂などのようにアニール処理工程で熱分解する材料であってもよい。また、アニール処理温度は８００℃としていたが、圧電層３２の圧電特性を向上させるためのアニール処理が可能であれば、いかなる温度でもよく、この場合に分離膜８１は、そのアニール処理温度よりで融解または、熱分解する材料であればよい。

加えて、本実施形態においては、分離膜８１をスパッタ法により形成していたが、ＡＤ法により形成してもよい。この場合、噴射ノズル７３に連通するエアロゾル室を切り換えるだけで、同一チャンバー内で分離膜形成工程及び成膜工程を行うことができる。また、その他の成膜方法（ゾルゲル法、蒸着など）で形成してもよい。さらに、アニール処理工程において溶融するような板状部材をステージ８０に貼り付けて、この板状部材に圧電層３２及び振動膜３１を成膜してもよい。

また、流路ユニットに接合され、圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータのように、複数の個別電極（活性部）を有する圧電アクチュエータの製造方法に限られず、例えば、スピーカーなどのように一つの活性部のみを有するものであって、所定の動部を有する駆動対象に接合され、この駆動対象を駆動させるための圧電アクチュエータの製造方法に本発明を適用することも可能である。

さらに、ノズルからインク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドなど、圧力室内の液体に圧力を付与することによって圧力室を含む液体移送流路内の液体を移送する液体移送装置の製造方法に本発明を適用することも可能である。

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット
５ 圧電アクチュエータ
３１ 振動膜
３２ 圧電層
８１ 分離膜
１００ インクジェットプリンタ

Claims (7)

1. 基材の一表面に前記基材の融点または熱分解温度よりも高い融点の材料で振動膜と圧電層を成膜して形成する成膜工程と、
   前記成膜工程の後に、前記振動膜及び前記圧電層の融点よりも低く、且つ、前記基材の融点または熱分解温度よりも高い所定温度に前記基材を加熱して除去する除去工程と、を備えていることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
2. 前記成膜工程においては、エアロゾルデポジション法により前記圧電層を形成しており、
   前記成膜工程の後に、前記圧電層のアニール処理可能な前記所定温度で前記圧電層を加熱する加熱工程をさらに備えており、
   前記加熱工程は、前記除去工程を兼ねており、前記基材もともに加熱して除去す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. 前記成膜工程においては、ゾルゲル法により前記圧電層を形成しており、
   前記成膜工程の後に、ゲル中の溶媒を除去可能な前記所定温度で前記圧電層を加熱する加熱工程をさらに備えており、
   前記加熱工程は、前記除去工程を兼ねており、前記基材もともに加熱して除去す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。
4. 前記成膜工程においては、前記基材の前記一表面に前記圧電層を形成した後、前記圧電層の前記基材と反対側の面に前記振動膜を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
5. 前記基材は、鉛を含有する材料で形成されており、
   前記成膜工程においては、前記基材の前記一表面に鉛を含有した圧電材料により前記圧電層を形成することを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
6. 圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニット上に少なくとも前記圧力室を覆うように配置された振動膜及び前記振動膜の前記圧力室と反対側に配置された圧電層を含んだ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、
   基材の一表面に前記基材の融点または熱分解温度よりも高い融点の材料で振動膜及び圧電層を成膜して形成する成膜工程と、
   前記成膜工程の後に、前記振動膜及び前記圧電層の融点よりも低く、且つ、前記基材の融点または熱分解温度よりも高い所定温度で前記基材を加熱して除去する除去工程と、
   前記除去工程の後に、前記流路ユニット上に前記振動膜の前記圧電層が配置された面と反対側の面を対向させて、前記振動膜が前記圧力室を覆うように、前記振動膜と前記流路ユニットを接合する接合工程と、を備えていること特徴とする液体移送装置の製造方法。
7. 前記成膜工程において、エアロゾルデポジション法により前記圧電層を形成した後に、前記接合工程を行うことを特徴とする請求項６に記載の液体移送装置の製造方法。
   

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