(57)【要約】【課題】下部電極上に良好なシード層を形成して、圧電体薄膜の結晶を＜１００＞の結晶配向で安定的に成膜できるアクチュエータを提供する。【解決手段】基板上に形成された振動板を変位、変形させる圧電体薄膜素子を備えたアクチュエータであって、前記圧電体薄膜素子は、多結晶体で構成されるＰＺＴ薄膜による圧電体薄膜と、当該圧電体薄膜を挟んで成膜される上部電極と下部電極とを有し、前記下部電極は、前記圧電体薄膜側の面の上縁部がＲ形状を有する角筒状の結晶粒が複数形成されて、複数の隣接する結晶粒の結晶粒界に連続する溝部が形成され、前記下部電極は、圧電体薄膜側の面において、前記結晶粒の連続する溝部に沿ってＰＺＴ薄膜の結晶の核となる種材が析出されてシード層が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された振動板を変位、変形させる圧電体薄膜素子を備えたアクチュエータであって、
前記圧電体薄膜素子は、
多結晶体で構成されるＰＺＴ薄膜による圧電体薄膜と、当該圧電体薄膜を挟んで成膜される上部電極と下部電極とを有し、
前記下部電極は、
前記圧電体薄膜側の面の上縁部がＲ形状を有する角筒状の結晶粒が複数形成されて、複数の隣接する結晶粒の結晶粒界に連続する溝部が形成され、
前記下部電極は、
圧電体薄膜側の面において、前記結晶粒の連続する溝部に沿ってＰＺＴ薄膜の結晶の核となる種材が析出されてシード層が形成されていることを特徴とする、アクチュエータ。
【請求項２】
前記下部電極を構成する結晶粒には、圧電体薄膜側の面に凹部が形成されており、前記凹部に結晶の核となる種材が析出されることを特徴とする、請求項１に記載したアクチュエータ。
【請求項３】
前記下部電極の圧電体薄膜側の面に種材が析出されて形成される前記シード層は、
膜厚が４〜８ｎｍとするチタンが種材として成膜され、当該チタンは成膜後、酸化法により酸化チタン化されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
基板上に形成された振動板を変位、変形させる圧電体薄膜素子を備えたアクチュエータの製造方法であって、
前記振動板の上に、成膜温度２７０度〜３３０度とするスパッタ法により、上縁部がＲ形状を有する角筒状の結晶粒を複数形成して、複数の隣接する結晶粒の結晶粒界に連続する溝部を形成した下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の圧電体薄膜側の面に、ＰＺＴ薄膜の結晶の種材としてのチタンを、複数の結晶粒界に連続する溝部に沿って析出する工程と、
前記析出されたチタンを酸化法により酸化チタン化させてシード層を形成する工程と、
前記シード層を形成した下部電極上に、＜１００＞の結晶配向を有するＰＺＴ薄膜をゾルゲル法により成膜して圧電体薄膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする、アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
液滴を吐出するノズルが連通する加圧液室内の液体をアクチュエータにより加圧して前記液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドであって、
前記液滴吐出ヘッドは、請求項１〜３の何れか一項に記載のアクチュエータを備えていることを特徴とする、液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
液滴を吐出する請求項５記載の液滴吐出ヘッドと、当該液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化したことを特徴とする、液体カートリッジ。
【請求項７】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッド、及び請求項６に記載の液体カートリッジを搭載したことを特徴とする、インクジェット記録装置。
【請求項８】
振動板の変形により液体を送液するマイクロポンプにおいて、
請求項１〜３の何れか一項に記載したアクチュエータを搭載したことを特徴とする、マイクロポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータ（圧電体薄膜素子）は電気的エネルギーを機械的にエネルギーに変換し、又はその逆を行うものである。
【０００３】
こうしたアクチュエータは、プリンタ、ファクシミリ、複写装置などの画像記録装置、或いは画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置、及び液滴吐出ヘッドのインク吐出の駆動源となる振動子として用いられている。
【０００４】
前記のようなアクチュエータは、一般的に、多結晶体からなる圧電体薄膜と、この圧電体薄膜を挟んで配置される上部電極、及び下部電極とを備えた構造を有している。
【０００５】
特に、ピエゾ式のインクジェット記録装置、及び液滴吐出ヘッドには、圧電体薄膜としてピエゾ膜（ＰＺＴ）が形成された薄膜ピエゾアクチュエータが使用されている。
【０００６】
この薄膜ピエゾアクチュエータは、圧電素子の駆動力が弱いため、ＰＺＴ膜の膜質改善が求められている。ＰＺＴ膜の変位量は、結晶配向により変動するため、最適な結晶配向を得ることが膜質改善には重要であり、＜１００＞の結晶配向を有する柱状構造が有効である。
【０００７】
圧電体薄膜の結晶配向を＜１００＞とする圧電体薄膜は、下部電極上に結晶の核となるチタンをランダム（島状）に析出してシード層を形成し、当該シード層がＰＺＴ膜の結晶の粒径を成長させて形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記の方法で形成された下部電極上のシード層は、接続点を有さない島状に形成する構成である。したがって、シード層の上面に形成するＰＺＴ膜（圧電体薄膜）を安定的に成膜することが非常に難しく、＜１００＞の結晶配向を均一に形成できない。そのため、圧電体薄膜素子の変位量にバラツキが生じ、基板に反りや歪を生じさせる虞がある。
【０００９】
本発明の一つの実施形態の目的は、下部電極上に良好なシード層を形成して、圧電体薄膜の結晶を＜１００＞の結晶配向で安定的に成膜したアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明の一つの実施形態のアクチュエータは、基板上に形成された振動板を変位、変形させる圧電体薄膜素子を備えたアクチュエータであって、前記圧電体薄膜素子は、多結晶体で構成されるＰＺＴ薄膜による圧電体薄膜と、当該圧電体薄膜を挟んで成膜される上部電極と下部電極とを有し、前記下部電極は、前記圧電体薄膜側の面の上縁部がＲ形状を有する角筒状の結晶粒が複数形成されて、複数の隣接する結晶粒の結晶粒界に連続する溝部が形成され、前記下部電極は、圧電体薄膜側の面において、前記結晶粒の連続する溝部に沿ってＰＺＴ薄膜の結晶の核となる種材が析出されてシード層が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一つの実施形態によれば、下部電極上に良好なシード層を形成して、圧電体薄膜の結晶を＜１００＞の結晶配向で安定的に成膜したアクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータを具備した液滴吐出ヘッドの一部断面を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す液滴吐出ヘッドの断面図である。（Ａ）は図１のＸ−Ｘ'線における断面図である。図２（Ｂ）は、図１のＹ−Ｙ'線における断面図である。
【図３】アクチュエータ素子の構成を示す概要図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの製造方法の作業流れの一例を示す参考図である。
【図５】液滴吐出ヘッドの製造方法の作業流れの一例を示す参考図である。
【図６】第２の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを用いた液体カートリッジを示す斜視図である。
【図７】第３の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図８】図７に示すインクジェット記録装置の機構部を示す側断面図である。
【図９】第４の実施形態に係るアクチュエータを用いたマイクロポンプを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明のアクチュエータなどの発明を、実施形態により詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態：アクチュエータ］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータを具備した液滴吐出ヘッドの一部断面を示す分解斜視図である。第１の実施形態では、インク液滴を、基板面に設けたノズル孔から吐出させるサイドシュータタイプのアクチュエータの例を示す。アクチュエータを具備した液滴吐出ヘッドは、後述する構造を有するサブフレーム基板１００と、アクチュエータ基板２００と、ノズル基板３００の３枚の基板を接着剤によって接合された積層構造となっている。
【００１５】
以下、第１の実施形態に係るアクチュエータは、液滴吐出ヘッド内に搭載されて実施されるので、液滴吐出ヘッドの構成を含めて、具体的に説明する。
【００１６】
図２は、組み立てられた液滴吐出ヘッドの断面図であり、図２（Ａ）は、図１のＸ−Ｘ'線における断面図であり、図２（Ｂ）は、図１のＹ−Ｙ'線における断面図である。便宜上、図２では２つのインク液室２０２のみを示している。また、図２（Ａ）では、インクが満たされている状態を示している。図２において、本実施形態のアクチュエータを有する液滴吐出ヘッドは、図１に示すように、以下に詳述する構造のサブフレーム基板１００と、アクチュエータ基板２００と、ノズル基板３００の３枚からなる積層構造である。
【００１７】
サブフレーム基板１００は、シリコン基板を用いたもので、アクチュエータ基板２００との接合面に、アクチュエータを内在可能な保護キャビティ１０１と、サブフレーム接合面１０２が形成されている。保護キャビティ１０１は密閉空間であり、アクチュエータが変位可能な稼動空間である。サブフレーム基板１００は、反りを防止するため他の部材の熱膨張係数と近い材料が選択され、シリコンの他に、ガラス、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２０３などのセラミクス材料が用いられても良い。
【００１８】
上記以外にも、外部よりインクを供給するためのインク供給口１０３、外部への電気配線の取り回し用開口、あるいはアクチュエータ基板２００とのアライメント用マーク等が形成されている。
【００１９】
アクチュエータ基板２００は、シリコン基板を用いたもので、一方の面に、電極層、圧電体薄膜、電極層の積層構成から成るアクチュエータ素子２０１が形成されている。
【００２０】
アクチュエータ素子２０１の表面は、基本構成として、層間絶縁膜２０４、外部駆動回路からの信号を伝達するメタル配線２０５、さらに、メタル配線２０５を保護するためのパッシベーション保護膜２０６により被膜されている。
【００２１】
また、他方の面には振動板２０３を介して、インク液室２０２、隔壁２０７が形成されている。上記の構成により第１の実施形態に係るアクチュエータ素子２０１（圧電体薄膜素子）を備えたアクチュエータが形成される。
【００２２】
このアクチュエータ基板２００は、図示上での隔壁２０７上（図２では直下）に形成された接合面段差２０８（ここでは層間絶縁膜２０４、メタル配線２０５、パッシベーション保護膜２０６によって形成されている）と、前記のサブフレーム接合面１０２とを接着剤によって接合して積層する構成としている。
【００２３】
ノズル基板３００は、周知のプレス加工、あるいはＮｉ電鋳工法等によってノズル孔３０１が形成されており、アクチュエータ基板２００のインク液室２０２面側に接着剤によって接合して積層されている。ノズル基板３００の材料は剛性や加工性に応じて適宜選択可能である。例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、ニッケルなどの金属や合金、シリコン、セラミックなどの無機材料、ポリイミドなどの樹脂材料を使用することができる。
【００２４】
（アクチュエータ素子）
次に、第１の実施形態における前記したアクチュエータ素子２０１の構成について特に図２、図３から説明する。図２は液滴吐出ヘッドの断面図を示す。図３はアクチュエータ素子２０１の下部電極２１１と圧電体薄膜２１３の構成を示す概要図である。なお、図３は、製造途中における部材位置を示す図であり、図２とは、部材の位置関係が上下方向に反転して記載している。
【００２５】
アクチュエータ素子２０１は、振動板２０３の上（図２では下面）に形成された電極層としての下部電極２１１と、下部電極の上に形成された圧電体薄膜としてのＰＺＴ薄膜２１３と、ＰＺＴ薄膜の上に形成された電極層としての上部電極２１２とを備えている。
【００２６】
下部電極２１１は、白金（プラチナ）から形成されている。下部電極２１１を構成する白金の結晶粒（単結晶）２１４は、図３（Ａ）に示すように、圧電体薄膜側の面に凹部２１４ａを有する角筒状（又は奥歯型）に形成されている。この結晶粒２１４の凹部２１４ａは、結晶粒の略中央部に形成されている。
【００２７】
また、結晶粒２１４の上縁部はＲ形状（丸み）を有している。そのため、複数の隣接する結晶粒２１４により、結晶粒界には縦横方向に連続する溝部２１４ｂが形成される。
【００２８】
なお、第１の実施形態における結晶粒２１４として、凹部２１４ａが形成された態様を示したが、凹部２１４ａが形成されていない場合においても、同様に実施できる。
【００２９】
この白金結晶により形成される下部電極２１１は、＜１１１＞の結晶配向を有している。
【００３０】
また、下部電極２１１の圧電体薄膜側の面には、図３（Ｂ）に示すように、結晶の核となる種材（シード材）が、複数の結晶粒２１４の凹部２１４ａと、複数の隣接する結晶粒界の連続する溝部２１４ｂに沿って析出されて、シード層２１５に形成されている。
【００３１】
シード層２１５は、膜厚が４〜８ｎｍとするチタンで成膜され、当該チタンは成膜後、酸化法により酸化チタン化されている。このようにシード層２１５は、後述するＰＺＴ薄膜２１３の形成に効率の良い薄い膜厚にしたことにより、偏析によるばらつきを低減できる。
【００３２】
また、シード層２１５は、縦横方向に連続する溝部２１４ｂに沿って形成されるため格子形状を有し、また、凹部２１４ａにも析出されるため、平面視が格子と格子の中の島とで形成されている。なお、平面視が格子と格子の中の島とする形状に限らず、凹部２１４ａと溝部２１４ｂとを繋げて連続するシード層２１５に形成しても良い。
【００３３】
上記した下部電極２１１、及びシード層２１５の上には、図３（Ｃ）に示すように、ＰＺＴ薄膜２１３が形成される。ＰＺＴ薄膜２１３は、前記したチタン（酸化チタン）を核にして結晶化されて形成される。したがって、ＰＺＴ薄膜２１３は多結晶体からなり、複数の結晶粒２１３ａを有している。結晶粒２１３ａは、下部電極２１１の結晶粒２１４の粒径によって制御され、その形状は結晶粒２１４と略同様の角筒状に成長する。
【００３４】
チタン（酸化チタン）を核として成長したＰＺＴ薄膜２１３の結晶構造は、結晶配向を＜１００＞とする構成に形成できる。つまり、白金の結晶配向＜１１１＞の影響を受け難い結晶粒界に、連続したチタンによるシード層２１５を形成するので、ＰＺＴ結晶は白金の結晶面方位の影響を受けることなく、＜１００＞方向の角筒状の結晶に形成される。
【００３５】
また、下部電極２１１のＰＺＴ薄膜２１３との接触面は、シード層２１５により滑らかで安定しているため、密着性が向上し、ＰＺＴ薄膜２１３の結晶を＜１００＞の結晶配向で安定的に成膜できる。
【００３６】
ここで、「結晶配向」とは、例えば、広角ＸＲＤ法にてＰＺＴ薄膜の面方位（ＸＹＺ）面の反射角度をＩ（ＸＹＺ）で表したときに、
Ｉ（ＸＹＺ）／{Ｉ（１００）＋Ｉ（１１０）＋Ｉ（１１１）}
と表されるものである。
【００３７】
上記構成のＰＺＴ薄膜２１３上には、上部電極２１２が形成されてアクチュエータ素子２０１が構成される。上部電極２１２は、下部電極２１１と略同じであり角筒状の白金結晶粒で構成されている。
【００３８】
次に、上記の構成とされた液滴吐出ヘッドの、アクチュエータによる吐出動作について説明する。
【００３９】
図２（Ａ）に示すように、インク液室２０２内にインクが満たされた状態で、前記したクチュエータ素子２０１により振動板２０３が変形又は／及び変位される。図示例のアクチュエータはユニモルフ型圧電体薄膜素子を用いており、圧電体薄膜素子の軸方向に伸張及び伸縮する縦振動が生じる。例えば、図示例では、振動板２０３がインク液室２０２内へ撓んで液体に圧力を加えると、液体はノズル基板３００のノズル孔３０１からインク滴Ｕを印刷媒体４０へ吐出する動作を行う。
【００４０】
上記のように、第１の実施形態に係るアクチュエータは、下部電極上にシード層２１５を形成して、＜１００＞の結晶配向を有する圧電体薄膜を実現している。また、上記構成のアクチュエータを搭載した液滴吐出ヘッドは、基板の反りや歪が少ない液体の吐出動作を実現できる。
【００４１】
＜アクチュエータの製造方法＞
次に、図２〜４を参照しながらアクチュエータの製造方法について説明する。第１の実施形態に係るアクチュエータは液滴吐出ヘッドに搭載した形で製造される。
本実施形態では、アクチュエータ基板２００に、振動板材料及び電極材料を成膜していくことによって本発明のアクチュエータを製造する。
【００４２】
アクチュエータ素子２０１は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、振動板２０３上（図示上では直下）に形成される。アクチュエータ素子２０１は、下部電極２１１、上部電極２１２、及び上下の電極に挟まれた圧電体薄膜２１３とにより構成される。以下、順に説明する。
【００４３】
まず、図４（Ａ）に示すように、アクチュエータ基板２００上に振動板２０３を形成する。アクチュエータ基板２００は、６２５ｎｍ厚のシリコンウエハを用いた。振動板２０３は、熱酸化膜２１、シリコン酸化膜２２、シリコン窒化膜２３、ポリシリコン膜２４で構成され、各膜材はＣＶＤなどの所望の方法でアクチュエータ基板２００上に順に積層される。
【００４４】
下部電極２１１は、図４（Ｂ）に示すように、ＴｉＯ２層（酸化チタン層）と、Ｐｔ層（白金層）をスパッタ法によって形成して成る。このとき、Ｐｔ層は、成膜温度を２７０〜３３０度の高温で成膜する。より好ましくは、３００度で成膜することにより結晶粒のグレインサイズが大きな膜を形成できる。
【００４５】
下部電極２１１を構成するＰｔ層は、複数の白金の結晶粒２１４により形成され、その断面形状は、図３（Ａ）に示すように、角筒状（奥歯型）になる。そして、白金の結晶粒２１４の上面（圧電体薄膜側）の略中央部には、凹部２１４ａが形成されている。また、上縁部はＲ形状を有するので、複数の隣接する結晶粒２１４の結晶粒界には、縦横方向に連続する溝部２１４ｂが形成される。
【００４６】
このときの下部電極２１１の結晶配向は、＜１１１＞とする自然配向である。白金はＦＣＣ構造であるため角筒状になりやすく、成膜速度によりその粒径や形状を制御できるので上記の形状が可能となる。図３（Ａ）には、白金の結晶粒２１4の上面に凹部２１４ａを形成した状態を示したが、凹部２１４ａを形成せずに、上記した溝部２１４ｂのみが形成されている状態においても同様に実施できる。
【００４７】
次に、結晶配向を＜１１１＞とする下部電極２１１の上に、＜１００＞の結晶配向のＰＺＴ薄膜２１３を形成する前準備を行う。
【００４８】
前準備として、図３（Ｂ）に示すように、下部電極２１１の凹部２１４ａと、結晶粒界の連続する溝部２１４ｂに沿って、チタン（Ｔｉ）をスパッタ法により６ｎｍで析出してシード層２１５を成膜する。
【００４９】
その後、析出したチタンを、酸化アニール法により酸化させて酸化チタン（ＴｉＯ２）化させる。すると酸化チタンは、下部電極２１１上で格子状につながり、平面視が筋状に形成されると共に、格子と格子の中に島状のシード層が形成される。これにより、例えば、特許文献１のように、種材（シード材）としてのチタンを不連続の状態でランダムに（島状）析出したものと比べて、圧電体薄膜２１３（ＰＺＴ薄膜）との接着面を安定した状態に作りこむことができる。
【００５０】
特に、白金の配向＜１１１＞の影響を受け難い結晶粒界において、連続したシード層２１５を形成するので、シード層２１５の上に形成されるＰＺＴ薄膜の結晶粒２１３ａを白金の結晶面方位の影響を受けない＜１００＞方向の角筒状に形成しやすい。
【００５１】
前準備としてシード層２１５を形成した下部電極２１１の上に、図４（Ｃ）に示すように、ゾルゲル法により＜１００＞の結晶配向を有するＰＺＴ薄膜が成膜されて、圧電体薄膜２１３が形成される。
【００５２】
本実施形態のゾルゲル法によるＰＺＴ成膜は、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料としている。そして、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉそれぞれが所望の濃度となるように作成された前駆体液を、スピンコート法により振動板２０３、及び下部電極２１１を形成したシリコンウエハ上に塗布、及びこれを焼成して形成するものである。
【００５３】
この工法では、一度に厚い膜を形成することが困難である場合には、複数回にわたり塗布、焼成を繰り返し、所望の膜厚のＰＺＴ薄膜２１３に形成することが好ましい。
【００５４】
上記の方法で形成された圧電体薄膜２１３の上に、図４（Ｄ）に示すように、上部電極２１２としてＴｉＯ２層、Ｐｔ層がスパッタ法によって形成される。この点は下部電極２１１と同じであり説明は省略する。
【００５５】
その後、図４（Ｅ）に示すように、リソエッチ法（リソグラフィー・エッチング）によりマスクでパターニングし、アクチュエータの保護キャビティ１０１（図１、図２参照）に対応する部分にアクチュエータ素子２０１を形成する。
【００５６】
次に、図４（Ｆ）に示すように、パターン形成されたアクチュエータ素子２０１上に層間絶縁膜２０４を形成する。層間絶縁膜２０４は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成されるＡｌ２０３膜と、ＣＶＤ法によって形成されるシリコン酸化膜の二層構造としている。
【００５７】
さらに、外部回路の信号を伝播するための配線としてメタル配線２０５を形成し、所望のパターンを形成する。さらにメタル配線２０５の絶縁保護としてパッシベーション保護膜２０６を形成する。
【００５８】
本実施形態では、アクチュエータ素子２０１の変位効率を高めるために、アクチュエータ素子２０１上のパッシベーション保護膜２０６は取り除いた構成としている。尚、本実施形態におけるプロセスでは、パッシベーション保護膜としてプラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜ＳｉＮを成膜している。
【００５９】
上記の方法により製造されたアクチュエータ素子２０１により、振動板２０３を変形させ、インク液室２０２内に供給された液体に圧力を負荷する。
【００６０】
次に、図５（Ｇ）〜（Ｉ）に、上記したアクチュエータ素子２０１を搭載した液滴吐出ヘッドの製造方法を説明する。なお、図５は、図４からの連続した製造流れであり、説明の関係上、図４（Ａ）〜（Ｆ）に示す各部材と上下を反転させた図で示している。
【００６１】
図５（Ｇ）の下方位置に示すサブフレーム基板１００は、＜１００＞の結晶配向を有する４００ｎｍのシリコンウエハを用いた。サブフレーム基板１００は、アクチュエータ素子２０１に対応する領域を空隙としたアクチュエータの保護キャビティ１０１と、サブフレーム接合面１０２のパターンをリソエッチ法よって形成している。上記以外にも外部よりインクを供給するためのインク供給口１０３、駆動ＩＣ実装用の開口エリア（図示なし）が形成されている。
【００６２】
上記構成のサブフレーム基板１００は、サブフレーム接合面１０２上に接着剤をフレキソ印刷技術によって塗布し、アクチュエータ基板２００と接合される。
【００６３】
次に、アクチュエータ基板２００に、図５（Ｈ）に示すように、インク液室２０２を形成する。即ち、アクチュエータ基板２００を、所望の液室高さに研磨加工し、リソエッチ法によってインク液室２０２および隔壁２０７に形成する。
【００６４】
最後に、図５（Ｉ）に示すように、ノズル孔３０１が形成されたノズル基板３００を、隔壁２０７と接合することで、液滴吐出ヘッドが製造される。
【００６５】
本実施例で挙げたシード層２１５は、ＴｉＯ２が安定した状態で成膜できるため、ゾルゲル法により形成したＰＺＴ薄膜２１３が、＜１００＞の優先配向とした所望のアクチュエータに形成することが可能となる。
【００６６】
したがって、上記したアクチュエータの製造方法によれば、下部電極２１１とＰＺＴ薄膜２１３との密着性が向上し、ＰＺＴ薄膜２１３が確実に＜１００＞の結晶配向を有して、良好な液体の吐出動作に寄与する。
【００６７】
［第２の実施形態：液体カートリッジに係る実施形態］
次に、第２の実施形態に係る液体カートリッジについて図６を参照して説明する。
この液体カートリッジ６０は、ノズル孔３０等を有する上記第１の実施形態の液滴吐出ヘッドから成るインクジェットヘッド６１と、このインクジェットヘッド６１に対してインクを供給するインクタンク６２とを一体化したものである。
【００６８】
このようにインクジェットヘッドとインクタンク一体型の液体カートリッジの場合、インクジェットヘッド６１の低コスト化と、信頼性の向上は、ただちにインクカートリッジ全体の低コスト化、信頼性向上につながる。したがって、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）の低コスト化、高信頼性化、製造不良を低減することで、インクカートリッジの歩留まり、信頼性が向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図ることができる。
【００６９】
［第３の実施形態：インクジェット記録装置に係る実施形態］
次に、第３の実施形態に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置について、図７及び図８を参照して説明する。なお、図７は、インクジェット記録装置の内部を透視して示す斜視説明図、図８は、インクジェット記録装置の機構部の側面説明図である。
【００７０】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１の内部に、主走査方向に移動可能なキャリッジ９３、キャリッジに搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド９４、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ９５等で構成される印字機構部８２等を収納している。
【００７１】
装置本体８１の下方部には、前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着されている。また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒できる構成とされている。そして、給紙カセット８４、或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を、印字機構部８２へ取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。
【００７２】
印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と、従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向に摺動自在に保持する。このキャリッジ９３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本実施形態に係るインクジェットヘッドからなるヘッド９４を、複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ９３には、ヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。
【００７３】
インクカートリッジ９５は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を有している。また、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。記録ヘッドとして各色のヘッド９４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでも良い。また、第２の実施形態のように、インクジェットヘッドとインクタンクを一体化した液体カートリッジを用いても良い。
【００７４】
ここで、キャリッジ９３は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装する。このタイミングベルト１００は、キャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【００７５】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３を、ヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１、及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５、及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は、副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００７６】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して、搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を、記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３、及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５、１１６とを配設している。
【００７７】
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら、画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号、又は用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３を排紙する。
【００７８】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９３は印字待機中には、この回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことにより、インク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００７９】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド９４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクと共に気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等は、クリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００８０】
このように、このインクジェット記録装置においては、本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。
【００８１】
なお、本実施形態に係るアクチュエータは、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、これらの複合機などにも適用することができる。また、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置、或いはこれらを備える画像形成装置にも適用することができる。
【００８２】
［第４の実施形態：マイクロポンプに係る実施形態］
図９は、本発明のアクチュエータを用いた第４の実施形態のマイクロポンプ（ＭＰ）９０を示す断面図である。マイクロポンプのエネルギー（圧力）発生素子として、本発明のアクチュエータを採用した場合の動作を、図９に基づいて説明する。
【００８３】
アクチュエータ素子９が設けられた振動板９４が複数設けられ、流路９２の中を流体が流れる構造となっている。図９では省略しているが、振動板９４は、第１の実施形態と同様に複数の絶縁膜による積層構造になっている。
【００８４】
振動板９４に密接して設けられたアクチュエータ素子９を形成する際に、膜応力を低減するために、部分的に結晶化させる方法で膜形成し、パターニングする。したがって、クラック等の発生を防止して、歩留りの低下を防ぐことができ、マイクロポンプを低コストで生産できる。
【００８５】
アクチュエータ素子９によって振動板９４を変形させ、振動板９４を図９に示す矢印で指し示したように、図中右側から左に順次駆動することによって、流路９２内の流体は矢印方向への流れが生じ、流体の輸送が可能となる。
【００８６】
本実施例では振動板を複数設けた例を示したが、振動板は一つでも良く、また輸送効率を上げるために弁などを設けても良い。 
本発明の構成は液滴吐出ヘッド、マイクロポンプを例としてあげたが、これ以外の光学デバイス、マイクロアクチュエータなどにも応用可能である。
【００８７】
以上、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明した。なお、上記の記載は、実施形態を理解するためのものであり、実施形態の範囲を限定するものではない。また、上記実施例中に記載した膜厚等の数値や材料はこれに限ったものではない。更に、上記の複数の実施形態は、相互に排他的なものではない。したがって、矛盾が生じない限り、異なる実施形態の各要素を組み合わせることも意図しており、特許請求の範囲に記載された開示の技術の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１００    サブフレーム基板
１０１    保護キャビティ
１０２    サブフレーム接合面
１０３    インク供給口
２００    アクチュエータ基板
２０１    アクチュエータ素子
２０２    インク液室
２０３    振動板
２０４    層間絶縁膜
２０５    メタル配線
２０６    パッシベーション保護膜
２０７    隔壁
２１１    下部電極
２１２    上部電極
２１３    圧電体薄膜（ＰＺＴ薄膜）
２１３ａ  結晶粒（ＰＺＴの結晶粒）
２１４    結晶粒（白金の結晶粒）
２１４ａ  凹部
２１４ｂ  溝部
２１５    シード層
３００    ノズル基板
３０１    ノズル孔
６０      液体カートリッジ
８１      記録装置本体（インクジェット記録装置）
９０      マイクロポンプ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８９】
【特許文献１】特許第３９０３４７４号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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