(57)【要約】【課題】振動板を被固定対象物に磁力によって簡便に固定するとともに、固定解除後に振動板の残留磁化を消磁することが可能な、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】まず、強磁性体からなる振動板４０を、磁石を有するステージ５２に固定する。次に、振動板４０に、圧電材料からなる粒子とキャリアガスとを含んだエアロゾルを吹き付けて粒子を堆積させて圧電層４１を成膜する。その後、圧電層４１が形成された振動板４０を所定の消磁温度以上に加熱して、圧電層４１のアニール処理と振動板４０の残留磁化の消磁とを同時に行う。【選択図】  図６
2010153529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体からなる振動板を、被固定対象物に磁力で固定する固定工程と、
前記被固定対象物に固定された前記振動板の一表面に、圧電材料からなる粒子とキャリアガスとを含んだエアロゾルを吹き付けて前記粒子を堆積させて、圧電層を成膜する成膜工程と、
前記圧電層が形成された前記振動板を所定の消磁温度以上に加熱して、前記圧電層のアニール処理と前記振動板の残留磁化の消磁とを行う加熱工程と、
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。
【請求項２】
前記被固定対象物が、磁石を含んでい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。
【請求項３】
前記磁石が電磁石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。
【請求項４】
前記被固定対象物は強磁性体からなり、
前記固定工程の前において、前記振動板と前記被固定対象物の何れか一方に外部磁場を印加することにより、その一方の部材を磁化させる磁化工程をさらに備え、
前記固定工程において、前記磁化工程により磁化された前記一方の部材の磁力によって、前記振動板と前記被固定対象物を固定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。
【請求項５】
ノズル及びこのノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、この流路ユニットに前記圧力室を覆うように接合される振動板、及び、前記振動板の前記圧力室と反対側の面に形成される圧電層とを含む圧電アクチュエータを備えた、液滴噴射装置の製造方法であって、
前記圧電アクチュエータの製造工程は、
強磁性体からなる振動板を、被固定対象物に磁力で固定する固定工程と、
前記被固定対象物に固定された前記振動板の一表面に、圧電材料からなる粒子とキャリアガスとを含んだエアロゾルを吹き付けて前記粒子を堆積させて、前記圧電層を成膜する成膜工程と、
前記圧電層が形成された前記振動板を所定の消磁温度以上に加熱して、前記圧電層のアニール処理と前記振動板の残留磁化の消磁とを行う加熱工程と、
を備えていることを特徴とする液滴噴射装置の製造方法。
【請求項６】
前記被固定対象物が磁石を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項７】
前記磁石が電磁石であることを特徴とする請求項６に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項８】
前記被固定対象物は強磁性体からなり、
前記固定工程の前において、前記振動板と前記被固定対象物の何れか一方に外部磁場を印加することにより、その一方の部材を磁化させる磁化工程をさらに備え、
前記固定工程において、前記磁化工程で磁化された前記一方の部材の磁力によって、前記振動板と前記被固定対象物とを固定することを特徴とする請求項５に記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項９】
前記被固定対象物が、前記成膜工程を行う成膜装置のステージであり、
前記固定工程において前記振動板のみを前記ステージに固定してから、前記成膜工程において前記圧電層を前記振動板に成膜することを特徴とする請求項５〜８の何れかに記載の液滴噴射装置の製造方法。
【請求項１０】
前記被固定対象物が、前記流路ユニットに含まれて少なくとも前記圧力室を形成する圧力室形成部材であり、
前記圧電層が形成された前記振動板が前記圧力室形成部材に磁力で固定された状態で、前記加熱工程において、前記振動板と前記圧力室形成部材を積層方向に押圧しながら前記所定の消磁温度以上に加熱することで、前記圧電層のアニール処理と前記振動板の消磁に加えて、さらに、前記振動板と前記圧力室形成部材との拡散接合をも同時に行うことを特徴とする請求項５〜８の何れかに記載の液滴噴射装置の製造方法。
【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、及び、圧電アクチュエータを備えた液滴噴射装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々の分野において、電界が作用したときに生じる圧電材料（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））の歪みを利用して対象物を駆動する圧電アクチュエータが用いられている。その中でも、金属製の振動板と、この振動板の一表面に設けられた圧電層とを有し、圧電層の歪みによって振動板に撓み変形を生じさせるように構成された、いわゆる、ユニモルフ型の圧電アクチュエータが広く知られている。
【０００３】
ここで、上述したようなユニモルフ型圧電アクチュエータを製造する際に、振動板に圧電層を形成（成膜）する方法としては、従来から様々な方法が知られているが、その中でも、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）により圧電層を成膜する方法がある（例えば、特許文献１参照）。ＡＤ法とは、成膜材料の粒子（ここでは、ＰＺＴ等の圧電材料の粒子）とキャリアガスとを含んだエアロゾルを高速で振動板に吹きつけて粒子を堆積させることにより成膜する方法である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８６１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧電アクチュエータの変形効率を高くする（即ち、低い駆動電圧で振動板を大きく変形させる）という観点からは、振動板の厚みは薄いことが好ましい。しかし、上述したＡＤ法によって振動板に圧電層を成膜する場合には、振動板の厚みが薄いほど、振動板の表面にエアロゾルが高速で衝突するときのエネルギーによって、振動板が変形して反りが生じやすい。そして、振動板が変形した状態で成膜が行われると、均一な膜厚の圧電層を形成することが困難となる。従って、成膜中の振動板の変形を防止するために、成膜装置のステージ等に振動板を強固に固定しておくことが望ましい。
【０００６】
振動板をステージ等に固定する方法としては様々な方法が考えられるが、特に、振動板が強磁性体の金属材料からなる場合には、磁力で固定する方法が簡便であり、特別な治具を使用して固定するといった他の固定方法と比べて作業が容易である。しかし、磁力による固定の際に、強磁性体からなる振動板に強い外部磁界が作用すると、ステージ等から取り外した後でも振動板内部に磁化が残ることがあり（残留磁化）、圧電アクチュエータの動作に悪影響を及ぼす虞がある。
【０００７】
本発明の目的は、振動板を被固定対象物に磁力によって簡便に固定するとともに、固定解除後に振動板の残留磁化を消磁することが可能な、圧電アクチュエータの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、強磁性体からなる振動板を、被固定対象物に磁力で固定する固定工程と、前記被固定対象物に固定された前記振動板の一表面に、圧電材料からなる粒子とキャリアガスとを含んだエアロゾルを吹き付けて前記粒子を堆積させて、圧電層を成膜する成膜工程と、前記圧電層が形成された前記振動板を所定の消磁温度以上に加熱して、前記圧電層のアニール処理と前記振動板の残留磁化の消磁とを行う加熱工程とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、振動板を、被固定対象物に磁力によって密着させて確実に固定した状態で、ＡＤ法による圧電層の成膜を行うため、成膜中に振動板が変形しにくくなり、均一な厚みの圧電層を形成することができる。但し、この磁力による固定の際に、強磁性体からなる振動板には残留磁化が生じることがあり、そのままでは、圧電アクチュエータの動作に悪影響を及ぼす場合がある。
【００１０】
ところで、圧電層をＡＤ法で成膜する場合には、この成膜工程後に、圧電層の圧電特性を向上させるために、圧電層を加熱するアニール処理が一般に行われる（前記特許文献１参照）。本発明では、圧電層の成膜後に、圧電層が形成された振動板を所定の消磁温度以上に加熱することで、圧電層のアニール処理を行うとともに、同時に、振動板の消磁をも行うことができる。
【００１１】
第２の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記第１の発明において、前記被固定対象物が、磁石を含んでいることを特徴とするものである。
【００１２】
これによれば、強磁性体からなる振動板を、磁石を有する被固定対象物に近づけるだけで簡単に固定することができる。
【００１３】
第３の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記第２の発明において、前記磁石が電磁石であることを特徴とするものである。
【００１４】
これによれば、圧電層を成膜した後に、振動板を被固定対象物から容易に取り外すことができる。
【００１５】
第４の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記第１の発明において、前記被固定対象物は強磁性体からなり、前記固定工程の前において、前記振動板と前記被固定対象物の何れか一方に外部磁場を印加することにより、その一方の部材を磁化させる磁化工程をさらに備え、前記固定工程において、前記磁化工程により磁化された前記一方の部材の磁力によって、前記振動板と前記被固定対象物を固定することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明によれば、強磁性体からなる振動板と被固定対象物の何れか一方を予め磁化することによって、振動板と被固定対象物を磁力で固定する。ここで、振動板を磁化する場合はもちろん、被固定対象物を磁化した場合であっても、この磁化された被固定対象物から発生する磁場の影響を受けて、振動板に残留磁化が生じることが考えられる。しかし、本発明では、その後の加熱工程において、振動板を消磁温度まで加熱することから、振動板に生じた残留磁化が除去される。
【００１７】
第５の発明の液滴噴射装置の製造方法は、ノズル及びこのノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、この流路ユニットに前記圧力室を覆うように接合される振動板、及び、前記振動板の前記圧力室と反対側の面に形成される圧電層とを含む圧電アクチュエータを備えた、液滴噴射装置の製造方法であって、
前記圧電アクチュエータの製造工程は、強磁性体からなる振動板を、被固定対象物に磁力で固定する固定工程と、前記被固定対象物に固定された前記振動板の一表面に、圧電材料からなる粒子とキャリアガスとを含んだエアロゾルを吹き付けて前記粒子を堆積させて、前記圧電層を成膜する成膜工程と、前記圧電層が形成された前記振動板を所定の消磁温度以上に加熱して、前記圧電層のアニール処理と前記振動板の残留磁化の消磁とを行う加熱工程とを備えていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、振動板を、被固定対象物に磁力によって確実に固定した状態で、ＡＤ法による圧電層の成膜を行うため、成膜中に振動板が変形しにくくなり、均一な厚みの圧電層を形成することができる。但し、この磁力による固定の際に、強磁性体からなる振動板に残留磁化が生じることがあり、そのままでは、圧電アクチュエータの動作に悪影響を及ぼす場合がある。また、特に、液滴噴射装置に使用される圧電アクチュエータにおいては、振動板に残留磁化があると、液滴が僅かながらも電荷を有する場合に噴射曲がりの原因となるなど、液滴噴射動作に悪影響を及ぼす場合がある。そこで、本発明では、圧電層の成膜後に、圧電層が形成された振動板を所定の消磁温度以上に加熱することで、圧電特性向上のための圧電層のアニール処理を行うと同時に、振動板の消磁を行う。
【００１９】
第６の発明の液滴噴射装置の製造方法は、前記第５の発明において、前記被固定対象物が磁石を含んでいることを特徴とするものである。
【００２０】
これによれば、強磁性体からなる振動板を、磁石を有する被固定対象物に近づけるだけで簡単に固定することができる。
【００２１】
第７の発明の液滴噴射装置の製造方法は、前記第６の発明において、前記磁石が電磁石であることを特徴とするものである。
【００２２】
これによれば、圧電層を成膜した後に、振動板を被固定対象物から容易に取り外すことができる。
【００２３】
第８の発明の液滴噴射装置の製造方法は、前記第５の発明において、前記被固定対象物は強磁性体からなり、前記固定工程の前において、前記振動板と前記被固定対象物の何れか一方に外部磁場を印加することにより、その一方の部材を磁化させる磁化工程をさらに備え、前記固定工程において、前記磁化工程で磁化された前記一方の部材の磁力によって、前記振動板と前記被固定対象物とを固定することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明によれば、強磁性体からなる振動板と被固定対象物の何れか一方を予め磁化することによって、振動板と被固定対象物を磁力で固定する。尚、振動板を磁化する場合はもちろん、被固定対象物を磁化した場合であっても、この磁化された被固定対象物から発生した磁場の影響を受けて、振動板に残留磁化が生じることが考えられる。しかし、本発明では、その後の加熱工程において、振動板を消磁温度まで加熱することから、振動板に生じた残留磁化は除去される。
【００２５】
第９の発明の液滴噴射装置の製造方法は、前記第５〜第８の何れかの発明において、前記被固定対象物が、前記成膜工程を行う成膜装置のステージであり、前記固定工程において前記振動板のみを前記ステージに固定してから、前記成膜工程において前記圧電層を前記振動板に成膜することを特徴とするものである。
【００２６】
本発明によれば、成膜工程においては、成膜装置のステージに振動板のみが固定されることから、成膜工程で振動板に向けて吹き付けられて振動板に堆積しなかった圧電材料の粒子が、振動板と接合される流路ユニット内の液体流路に侵入するという問題は生じない。
【００２７】
第１０の発明の液滴噴射装置の製造方法は、前記第５〜第８の何れかの発明において、前記被固定対象物が、前記流路ユニットに含まれて少なくとも前記圧力室を形成する圧力室形成部材であり、前記圧電層が形成された前記振動板が前記圧力室形成部材に磁力で固定された状態で、前記加熱工程において、前記振動板と前記圧力室形成部材を積層方向に押圧しながら前記所定の消磁温度以上に加熱することで、前記圧電層のアニール処理と前記振動板の消磁に加えて、さらに、前記振動板と前記圧力室形成部材との拡散接合をも同時に行うことを特徴とするものである。
【００２８】
本発明によれば、圧電層成膜前の固定工程において、振動板を、この振動板の最終的な接合対象である圧力室形成部材に磁力で固定する。従って、圧電層を成膜した後の加熱工程において、振動板と圧力室形成部材とを押圧しながら加熱することで、両者の拡散接合をも行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、振動板を、被固定対象物に磁力によって密着させて確実に固定した状態で、ＡＤ法による圧電層の成膜を行うため、成膜中に振動板が変形しにくくなり、均一な厚みの圧電層を形成することができる。さらに、圧電層の成膜後に、圧電層が形成された振動板を所定の消磁温度以上に加熱することで、圧電層のアニール処理を行うとともに、同時に、振動板の消磁をも行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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、記録用紙に対してインクの液滴を噴射するインクジェットヘッド（液滴噴射装置）を備えた、インクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。
【００３１】
まず、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。この図１に示すように、プリンタ１は、所定の走査方向（図１の左右方向）に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３と、記録用紙Ｐを、走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構４等を備えている。
【００３２】
キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。尚、プリンタ１には、走査方向に間隔を空けて配列された多数の透光部（スリット）を有するリニアエンコーダ１０が設けられている。一方、キャリッジ２には、発光素子と受光素子とを有する透過型のフォトセンサ１１が設けられている。そして、プリンタ１は、キャリッジ２の移動中にフォトセンサ１１が検出したリニアエンコーダ１０の透光部の計数値（検出回数）から、キャリッジ２の走査方向に関する現在位置を認識できるようになっている。
【００３３】
このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３が搭載されている。インクジェットヘッド３は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に多数のノズル３０（図２参照）を備えている。このインクジェットヘッド３は、搬送機構４により図１の下方（搬送方向）に搬送される記録用紙Ｐに対して、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多数のノズル３０から噴射するように構成されている。
【００３４】
搬送機構４は、インクジェットヘッド３よりも搬送方向上流側に配置された給紙ローラ１２と、インクジェットヘッド３よりも搬送方向下流側に配置された排紙ローラ１３とを有する。給紙ローラ１２と排紙ローラ１３は、それぞれ、給紙モータ１４と排紙モータ１５により回転駆動される。そして、この搬送機構４は、給紙ローラ１２により、記録用紙Ｐを図１の上方からインクジェットヘッド３へ搬送するとともに、排紙ローラ１３により、インクジェットヘッド３によって画像や文字等が記録された記録用紙Ｐを図１の下方へ排出する。
【００３５】
次に、インクジェットヘッド３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、図３は図２の一部拡大図、図４は図３のIV-IV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３は、ノズル３０や圧力室２４を含むインク流路が形成された流路ユニット６と、圧力室２４内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ７とを備えている。
【００３６】
まず、流路ユニット６について説明する。図４に示すように、流路ユニット６はキャビティプレート２０、ベースプレート２１、マニホールドプレート２２、及びノズルプレート２３を備えており、これら４枚のプレート２０〜２３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２０、ベースプレート２１及びマニホールドプレート２２は、それぞれ、ステンレス鋼等の金属材料からなる平面視で略矩形状の板である。そのため、これら３枚のプレート２０〜２２に、後述するマニホールド２７や圧力室２４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２３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２２の下面に接着剤で接合される。
【００３７】
図２〜図４に示すように、４枚のプレート２０〜２３のうち、最も上方に位置するキャビティプレート２０には、平面に沿って配列された複数の圧力室２４がプレート２０を貫通する孔により形成されている。また、複数の圧力室２４は、搬送方向（図２の上下方向）に千鳥状に２列に配列されている。また、図４に示すように、複数の圧力室２４は上下両側から後述の振動板４０及びベースプレート２１によりそれぞれ覆われている。さらに、各圧力室２４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。  
【００３８】
図３、図４に示すように、ベースプレート２１の、平面視で圧力室２４の長手方向両端部と重なる位置には、それぞれ連通孔２５，２６が形成されている。また、マニホールドプレート２２には、平面視で、２列に配列された圧力室２４の連通孔２５側の部分と重なるように、搬送方向に延びる２つのマニホールド２７が形成されている。これら２つのマニホールド２７は、後述の振動板４０に形成されたインク供給口２８（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２８を介してマニホールド２７へインクが供給される。さらに、マニホールドプレート２２の、平面視で複数の圧力室２４のマニホールド２７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２６に連なる複数の連通孔２９も形成されている。
【００３９】
さらに、ノズルプレート２３の、平面視で複数の連通孔２９にそれぞれ重なる位置には、複数のノズル３０が形成されている。図２に示すように、複数のノズル３０は、搬送方向に沿って２列に配列された複数の圧力室２４の、マニホールド２７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。
【００４０】
そして、図４に示すように、マニホールド２７は連通孔２５を介して圧力室２４に連通し、さらに、圧力室２４は、連通孔２６，２９を介してノズル３０に連通している。このように、流路ユニット６内には、マニホールド２７から圧力室２４を経てノズル３０に至る個別インク流路３１が複数形成されている。
【００４１】
次に、圧電アクチュエータ７について説明する。図２〜図４に示すように、圧電アクチュエータ７は、複数の圧力室２４を覆うように流路ユニット６（キャビティプレート２０）の上面に配置された振動板４０と、この振動板４０の上面に、複数の圧力室２４と対向するように配置された圧電層４１と、圧電層４１の上面に配置された複数の個別電極４２とを備えている。
【００４２】
振動板４０は、平面視で略矩形状の金属板であり、例えば、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）等の強磁性金属材料からなる。この振動板４０は、キャビティプレート２０の上面に複数の圧力室２４を覆うように配設された状態で、キャビティプレート２０に接合されている。また、導電性を有する振動板４０の上面は、圧電層４１の下面側に配置されることによって、上面の複数の個別電極４２との間で圧電層４１に厚み方向の電界を生じさせる、共通電極を兼ねている。この共通電極としての振動板４０は、圧電アクチュエータ７を駆動するヘッドドライバ（図示省略）のグランド配線に接続されて、常にグランド電位に保持される。
【００４３】
圧電層４１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からなる。図２に示すように、この圧電層４１は、振動板４０の上面において、複数の圧力室２４に跨って連続的に形成されている。また、この圧電層４１は、少なくとも圧力室２４と対向する領域において厚み方向に分極されている。
【００４４】
圧電層４１の上面の、複数の圧力室２４と対向する領域には、複数の個別電極４２がそれぞれ配置されている。各々の個別電極４２は圧力室２４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧力室２４の中央部と対向している。また、複数の個別電極４２の端部からは、複数の接点部４５が個別電極４２の長手方向に沿ってそれぞれ引き出されている。これら複数の接点部４５は、図示しないフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）を介してヘッドドライバ（図示省略）と電気的に接続されている。これにより、ヘッドドライバから複数の個別電極４２に対して、所定の駆動電位とグランド電位の２種類の電位のうちの、何れか一方を選択的に付与することが可能となっている。
【００４５】
次に、インク噴射時における圧電アクチュエータ７の作用について説明する。ある個別電極４２に対して、ヘッドドライバから所定の駆動電位が付与されたときには、この駆動電位が付与された個別電極４２とグランド電位に保持されている共通電極としての振動板４０との間に電位差が生じ、個別電極４２と振動板４０の間に挟まれた圧電層４１に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は圧電層４１の分極方向と平行であるから、個別電極４２と対向する領域（活性領域）の圧電層４１が厚み方向と直交する面方向に収縮する。ここで、圧電層４１の下側の振動板４０はキャビティプレート２０に固定されているため、この振動板４０の上面に位置する圧電層４１が面方向に収縮するのに伴って、振動板４０の圧力室２４を覆う部分が圧力室２４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２４内の容積が減少するために圧力室２４内のインク圧力が上昇し、この圧力室２４に連通するノズル３０からインクが噴射される。
【００４６】
次に、上述したインクジェットヘッド３の製造工程について説明する。図５はインクジェットヘッド３の製造工程を概略的に説明する図である。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、流路ユニット６と圧電アクチュエータ７とを別々の工程で製造した後、流路ユニット６の上面に圧電アクチュエータ７を接合して、図５（ｂ）のインクジェットヘッド３を作製する。
【００４７】
（流路ユニット製造工程）
まず、流路ユニット６を構成する４枚のプレート２０〜２３のうち、金属製のキャビティプレート２０、ベースプレート２１、及び、マニホールドプレート２２の３枚のプレートに、圧力室２４やマニホールド２７などのインク流路を構成する孔を、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２３に、レーザー加工により複数のノズル３０を形成する。そして、４枚のプレート２０〜２３を互いに積層した状態で接着剤で接合し、流路ユニット６を完成させる。
【００４８】
あるいは、３枚の金属製のプレート２０〜２３を積層した状態で、高温（例えば、９００℃程度）に加熱しながらプレート積層方向に押圧することで、３枚のプレート２０〜２３を金属拡散接合により接合してもよい。この場合には、金属拡散接合によって得られた３枚のプレート２０〜２３の積層体に、合成樹脂製のノズルプレート２３を接着剤で接合する。
【００４９】
（圧電アクチュエータ製造工程）
まず、振動板４０の上面（流路ユニット６との接合面と反対側の面）に、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）により圧電層４１を成膜する（成膜工程）。
【００５０】
この圧電層形成工程について図６を参照して詳細に説明する。図６に示すように、圧電層４１を成膜する成膜装置５０は、チャンバー５１と、このチャンバー５１の天井面に設けられるとともに水平方向に往復移動可能な平板状のステージ５２と、成膜材料の粒子とキャリアガスとからなるエアロゾルが封入された、図示しないエアロゾル室と接続され、ステージ５２上の成膜対象物に向けてエアロゾルを噴射する噴射ノズル５３とを備えている。
【００５１】
その上で、まず、図６（ａ）に示すように、ステージ５２の下面（固定面）に振動板４０を固定する（固定工程）。ここで、本実施形態では、ステージ５２は、磁石を有する。尚、ステージ５２の磁石は、永久磁石であってもよいし、鉄心にコイルを巻いた電磁石であってもよい。また、ステージ５２は、平坦な固定面を有するステージ本体に永久磁石又は電磁石が取り付けられた構造であってもよいが、ステージ５２全体が永久磁石そのものであってもよい。上述したように、振動板４０は、フェライト系ステンレス鋼等の強磁性体で形成されていることから、磁石を有するステージ５２の下面に振動板４０を近づけると、磁石と振動板４０との間に磁力が作用することになり、この磁力によって、振動板４０をステージ５２（被固定対象物）の下面に容易且つ強固に固定することができる。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に示すように、振動板４０の表面（ステージ５２と反対側の下面）に、成膜装置５０を用いたＡＤ法により圧電層４１を形成する（成膜工程）。より詳細には、まず、図示しない真空ポンプによりチャンバー５１内をほぼ真空状態とする。その状態で、噴射ノズル５３とエアロゾル発生器との間に設けられたバルブ（図示省略）を開くと、エアロゾル室に封入された、圧電材料（ＰＺＴ）の粒子と気体（キャリアガス）との混合物（エアロゾル）が、このエアロゾル室とチャンバー５１との間の圧力差によってチャンバー５１内の噴射ノズル５３へ送られ、噴射ノズル５３はステージ５２に固定された振動板４０に向けてエアロゾルを高速で吹き付ける。尚、キャリアガスとしては、ヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスや、空気、酸素等を使用することができる。また、このエアロゾルの噴射中に、ステージ５２を噴射ノズル５３に対して水平方向に往復移動させる。これにより、ステージ５２に固定された振動板４０の表面の所定領域に、エアロゾルに含まれる圧電材料の粒子が堆積していき、圧電層４１が形成される。
【００５３】
ここで、成膜中に、振動板４０の表面に圧電材料の粒子が高速で衝突すると、振動板４０の表面側が削られるなどして強度が低下し、その結果、振動板４０には、ステージ５２から浮き上がるように反ろうとする力が働く。しかし、前述したように、振動板４０は、磁石を有するステージ５２に、磁力で強固に固定されている。そのため、噴射ノズル５３から噴射されたエアロゾルを受けても、振動板４０が変形することはなく、反りが生じない。従って、振動板４０の表面に均一な厚みの圧電層４１を形成することが可能となる。
【００５４】
圧電層４１の成膜が終了すると、ステージ５２から振動板４０を取り外す。ここで、ステージ５２の磁石が電磁石である場合には、電磁石をＯＦＦにするか、あるいは、電磁石に逆方向の電流を流すだけでステージ５２から振動板４０を簡単に取り外すことができる。また、ステージ５２の磁石が永久磁石である場合には、専用の治具を使用する、あるいは、ステージ５２の磁石によって生じる磁界を一時的に相殺するような外部磁界を振動板４０に作用させるなどして、ステージ５２から振動板４０を引き剥がす。
【００５５】
ところで、強磁性体からなる振動板４０を磁力でステージ５２に固定したときに、振動板４０に残留磁化が生じることがある。これは、ステージ５２の磁石の強い磁場によって、振動板４０を構成する強磁性体内の原子の磁気モーメントが一方向に揃って全体として大きな磁気モーメントが発生し、さらに、この状態が、外部磁場が作用しなくなったときでも維持されることによる。このように振動板４０が残留磁化を有する状態のままインクジェットヘッド３に組み込まれると、振動板４０と、この振動板４０の近くに配される他の強磁性体部材（例えば、ステンレス製のキャビティプレート２０など）との間で磁力が作用し、振動板４０の変形量が変化するなど、振動板４０の残留磁化が圧電アクチュエータ７の動作に悪影響を及ぼす虞がある。
【００５６】
また、振動板４０の残留磁化が、ノズル３０から噴射される液滴の噴射（飛翔）軌道に影響を及ぼすことも考えられる。図７は、振動板４０の残留磁化の液滴噴射方向への影響を説明する図である。前述したように、振動板４０は、ステージ５２の磁石との間で、その面方向と直交する方向（厚み方向）に作用する磁力で磁化されるわけであるから、振動板４０の残留磁化によって生じる磁束密度の方向は、基本的には振動板４０の面に直交する方向である。但し、振動板４０の端では閉じた磁気回路を形成するために、振動板４０の端に近くなるほど、振動板４０から出る磁束密度の方向は面直交方向から傾くことになる。即ち、ノズルプレート２３の液滴噴射面２３ａと平行な成分（図７の紙面垂直方向に平行な磁束密度成分Ｂ）を有することになる。このように、振動板４０の面と平行な磁束密度成分Ｂが存在する状態で、ノズル３０から、ある電荷ｑを有するインクの液滴６０が噴射されると、この液滴６０には、その移動方向及び磁束密度Ｂの両方と直交する方向にローレンツ力が作用し、図７に示すように、液滴６０の電荷ｑの程度によって、本来ならば鉛直下向きとなる液滴６０の軌道ａが、軌道ｂや軌道ｃのように変化する。即ち、記録用紙Ｐ上における液滴６０の着弾位置がずれてしまうことになる。
【００５７】
以上のように、振動板４０の残留磁化は使用上好ましくないことから、ステージ５２から取り外した後に、振動板４０の残留磁化を除去しておくこと（消磁）が望ましい。具体的には、振動板４０を、それを構成する強磁性体材料に応じた所定の消磁温度（キュリー温度）以上に加熱し、一方向に揃っていた原子の磁気モーメントの方向を、熱エネルギーの影響により揺らがせることで、残留磁化を除去する。
【００５８】
ところで、上述したＡＤ法によって圧電層４１を成膜した場合、粒子の衝突時に粒子の微細化や格子欠陥が生じることがある。そこで、通常、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、成膜された圧電層４１を所定の温度（例えば、６５０〜９００℃）で熱処理を施す（アニール処理ともいう）。
【００５９】
そこで、本実施形態では、本来、圧電層４１のアニール処理を行うための加熱工程において、圧電層４１とこの圧電層４１が形成されている振動板４０とを所定の消磁温度以上に加熱する。詳細には、前記成膜工程後に成膜装置５０のステージ５２から取り外された、圧電層４１が形成された振動板４０を図示しない炉内に収容し、圧電層４１のアニール温度及び振動板４０の消磁温度（フェライト系ステンレスのような鉄系金属の場合には、約７７０℃）以上の温度（例えば、９００℃以上）で加熱する（加熱工程）。これにより、加熱工程において、圧電層４１のアニール処理と振動板４０の残留磁化の消磁とを同時に行うことができるため、全体の工程数を増やすことなく振動板４０の消磁を行うことが可能となる。
【００６０】
加熱工程が終了すると、圧電層４１の表面の、複数の圧力室２４と対向する領域に、スクリーン印刷、蒸着法、スパッタ法などにより複数の個別電極４２をそれぞれ形成し、圧電アクチュエータ７の製造を完了する。
【００６１】
その後、図５に示すように、流路ユニット６の、複数の圧力室２４が開口した上面に、圧電アクチュエータ７の振動板４０を接着剤により接合することで、インクジェットヘッド３の製造を完了する。
【００６２】
尚、本実施形態では、図６に示す、成膜装置５０による成膜工程時には、ステージ５２には圧電アクチュエータ７の振動板４０のみが固定されている。ここで、流路ユニット６を構成するプレート２０〜２３の一部又は全部と振動板４０とを先に接合してから、その接合されたプレート積層体をステージ５２に固定して、振動板４０への圧電層４１の成膜を行ってもよいのだが、本実施形態のように、振動板４０のみをステージ５２に固定するようにすると、振動板４０に向けて吹き付けられて振動板４０に堆積しなかった圧電材料の粒子が、流路ユニット６内のインク流路に侵入するという問題が生じない。従って、成膜工程後に流路ユニット６内のインク流路を洗浄するという余計な作業が不要である。
【００６３】
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。
【００６４】
前記実施形態では、成膜工程前に振動板４０を被固定対象物（ステージ５２）に磁力で固定する方法として、磁石を備えたステージ５２に強磁性体からなる振動板４０を固定する方法を例示したが、その他にも以下に例示するような様々な方法を採用できる。
【００６５】
１）磁化されていない強磁性体からなる振動板４０を、面直交方向の磁束密度成分を有する外部磁場を印加することにより振動板４０を磁化させた後（磁化工程）、自発磁化を有する振動板４０とステージ５２とを磁力で固定するようにしてもよい。この場合も、圧電層４１の成膜工程後に行う加熱工程において、振動板４０の消磁温度以上に加熱することで、振動板４０の自発磁化を消すことができる。
【００６６】
２）前記実施形態では、振動板４０のみをステージ５２に固定しているが、振動板４０を、ステージ５２とは別の強磁性体からなる被固定対象物に磁力で固定してから、ステージ５２に設置するようにしてもよい。
【００６７】
例えば、流路ユニット６を構成するプレートのうちの、圧力室２４が形成されたキャビティプレート２０（圧力室形成部材）が、振動板４０と同じく強磁性体で構成されている場合に、振動板４０とキャビティプレート２０の一方に、面直交方向の磁束密度成分を有する外部磁場を印加して磁化させ、図８（ａ）に示すように、他方と磁力により固定することで、２枚のプレート２０，４０の積層体７０を作製する。
【００６８】
次に、図８（ｂ）に示すように、積層体７０を成膜装置５０のステージ５２に設置する。ここで、振動板４０は、キャビティプレート２０に固定されることによって、振動板４０単独の状態よりも剛性が高くなっていることから、前記実施形態のように、振動板４０のみをステージ５２に設置する場合と比べると、それほど強固に固定せずとも、成膜中に振動板４０が変形するということは生じにくい。そのため、２枚のプレートの積層体７０のステージ５２への固定は、ステージ５２に対して位置ズレしないようにテープ等で止める程度の固定であってよい。尚、ステージ５２も強磁性体である場合には、一方のプレートが磁化されている積層体７０と強磁性体のステージ５２との間にも、ある程度の磁力が作用するため、積層体７０はステージ５２に強固に固定される。
【００６９】
このように、振動板４０とキャビティプレート２０のうちの一方を磁化して他方と磁力で固定する場合においても、圧電層４１の成膜工程後に行う加熱工程において、振動板４０やキャビティプレート２０の消磁温度以上に加熱することで、両プレート２０，４０の消磁を圧電層４１のアニール処理と同時に行うことができる。
【００７０】
また、上の例では、振動板４０を、この振動板４０の最終的な接合対象であるキャビティプレート２０に磁力で固定している。従って、圧電層４１の成膜後に行われる加熱工程において、振動板４０とキャビティプレート２０を、磁力で固定された状態でそのまま積層方向に押圧しながら、消磁温度以上に加熱すれば、圧電層４１のアニール処理と、振動板４０及びキャビティプレート２０の消磁に加えて、さらに、振動板４０とキャビティプレート２０との金属拡散接合をも同時に行うことが可能である。また、このとき、流路ユニット６を構成する、キャビティプレート２０以外のプレート（ベースプレート２１及びマニホールドプレート２２）をも、振動板４０やキャビティプレート２０と一緒に積層しておけば、４枚のプレートを一度に金属拡散接合することも可能である。
【００７１】
尚、振動板４０を磁力で固定する対象である、強磁性体からなる被固定対象物は、インクジェットヘッド３の構成部材の１つであるキャビティプレート２０には限られず、圧電層４１の成膜時に振動板４０を固定するためだけに用いられる、振動板固定専用の部材であってもよい。
【００７２】
以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを噴射して画像等を記録するインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータに適用したものであるが、本発明の適用対象は、このようなインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータに限られず、様々な用途に使用される圧電アクチュエータに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。
【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】インクジェットヘッドの製造工程を概略的に説明する図であり、（ａ）は流路ユニットに圧電アクチュエータを接合する工程を示す図、（ｂ）は接合後のインクジェットヘッドを示す図である。
【図６】圧電アクチュエータの製造工程を示す図であり、（ａ）は振動板をステージに固定する固定工程、（ｂ）は圧電層の成膜工程をそれぞれ示す。
【図７】振動板の残留磁化が液滴の飛翔軌道に及ぼす影響を説明する図である。
【図８】変更形態に係る圧電アクチュエータの製造工程を示す図であり、（ａ）は振動板をキャビティプレートに固定する固定工程、（ｂ）は圧電層の成膜工程をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００７４】
１  インクジェットプリンタ
３  インクジェットヘッド
６  流路ユニット
７  圧電アクチュエータ
２０  キャビティプレート
２４  圧力室
３０  ノズル
４０  振動板
４１  圧電層
５０  成膜装置
５２  ステージ
【図１】
2010153529.tif 000003
【図２】
2010153529.tif 000004
【図３】
2010153529.tif 000005
【図４】
2010153529.tif 000006
【図５】
2010153529.tif 000007
【図６】
2010153529.tif 000008
【図７】
2010153529.tif 000009
【図８】
2010153529.tif 000010