(57)【要約】【課題】上部電極に接続する配線が下部電極と電気的に絶縁された圧電素子を含む圧電アクチュエータを提供すること。【解決手段】本発明にかかる圧電アクチュエータ１００は、基体１０と、基体１０の上方に設けられた下部電極２０と、下部電極２０の上方に設けられた圧電体層３０と、圧電体層３０の上方に設けられた上部電極４０と、上部電極４０に電気的に接続された配線部７０と、下部電極２０と配線部７０とを電気的に絶縁する絶縁層６０と、を含み、下部電極２０、圧電体層３０および上部電極４０によって圧電素子５０が構成される。そして、絶縁層６０は、下部電極２０と、圧電体層３０の側面の少なくとも一部とを覆うように設けられ、配線部７０は、絶縁層６０の上方に形成される。【選択図】図１
2008227144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体の上方に設けられた下部電極と、
前記下部電極の上方に設けられた圧電体層と、
前記圧電体層の上方に設けられた上部電極と、
前記上部電極に電気的に接続された配線部と、
前記下部電極と前記配線部とを電気的に絶縁する絶縁層と、
を含み、
前記下部電極、前記圧電体層および前記上部電極によって圧電素子が構成され、
前記絶縁層は、前記下部電極と、前記圧電体層の側面の少なくとも一部とを覆うように設けられ、
前記配線部は、前記絶縁層の上方に形成された、圧電アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記絶縁層は、前記圧電素子の外周に設けられた、圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１において、
前記絶縁層は、前記圧電素子の外周の一部に設けられた、圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記絶縁層は、シリコンを含む酸化物から構成される、圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記下部電極は、複数の層から構成され、前記複数の層の一部の層の外周が、前記圧電体層の下面の外周よりも内側となるように設けられた、圧電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
さらに、前記圧電体層の側面の少なくとも一部を覆うようにバリア層が設けられた、圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、
さらに、前記基体の上に前記圧電素子の側面に対向する側面を有するバンクが設けられ、前記バンクと前記圧電素子との間に前記絶縁層が設けられた、圧電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えた液体噴射ヘッド。
【請求項９】
基体の上方に下部電極、圧電体層、および上部電極を順次積層する工程と、
前記上部電極、前記圧電体層、および前記下部電極をパターニングして圧電素子を形成する工程と、
前記下部電極と、前記圧電体層の側面の少なくとも一部を覆うように絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上方に前記上部電極に電気的に接続する配線部を形成する工程と、
を含む、圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記絶縁層を形成する工程は、スピンオングラス（ＳＯＧ）法によって行われる、圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
請求項９において、
前記絶縁層を形成する工程は、インクジェット法によって行われる、圧電アクチュエータの製造方法。
【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およびその製造方法ならびに液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータは、一般に、無機酸化物からなる圧電体を２つの電極によって挟んだ構造の圧電素子を有する。圧電アクチュエータは、圧電素子の電極間に電圧を印加して圧電体に変形を生じさせ、電気機械変換を行う素子である。圧電素子の電極間に印加される電圧は、一般に数Ｖないし数十Ｖであり、メモリなどの他のデバイスにおける電極間に印加される電圧に比較して大きい。そのため、圧電素子においては、電極や配線の相互の電気的絶縁が、他のデバイスに比較してより重要となる。
【０００３】
圧電アクチュエータは小型化が求められ、その内部の圧電素子を密に配置することが検討されている。小型化する必要がなければ、特開平８−１１６６８４号公報に記載されている圧電／電歪アクチュエータのように、下部電極と上部電極の配線の絶縁のために、上下の電極をずらして形成するなど、配線を配置するための十分なスペースをとることができた。圧電素子を密に配置しようとすると、上下の電極をずらす余裕がなくなり、上部電極の配線を配置する部分が限られる。たとえば、特開２００７−００６６２０号公報に記載の圧電アクチュエータのように、上部電極の配線を行う部分において、下部電極を、圧電体の内部に配置して下部電極と配線との間の絶縁を確保することが行われている。
【特許文献１】特開平８−１１６６８４号公報
【特許文献２】特開２００７−００６６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、下部電極を圧電体の内部に配置すると、上下の電極に挟まれない圧電体の部分が生じ、素子の破損の原因となることがあった。この部分の圧電体は、圧電素子を高密度に配置する点でも除去する必要がある。不要な圧電体を除去しつつさらなる高密度化を行うためには、限られた空間の中で、上下の電極および配線を適切に配置し、かつ、それらを適切に絶縁することが必要である。このようなコンパクトな配置を行う場合は、特に、上部電極の配線と下部電極との間の距離を確保することが難しくなる。
【０００５】
本発明の目的は、上部電極に接続する配線が下部電極と電気的に絶縁された圧電素子を含む圧電アクチュエータおよびその製造方法ならびにこのような圧電アクチュエータを備えた液体噴射ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる圧電アクチュエータは、
基体と、
前記基体の上方に設けられた下部電極と、
前記下部電極の上方に設けられた圧電体層と、
前記圧電体層の上方に設けられた上部電極と、
前記上部電極に電気的に接続された配線部と、
前記下部電極と前記配線部とを電気的に絶縁する絶縁層と、
を含み、
前記下部電極、前記圧電体層および前記上部電極によって圧電素子が構成され、
前記絶縁層は、前記下部電極と、前記圧電体層の側面の少なくとも一部とを覆うように設けられ、
前記配線部は、前記絶縁層の上方に形成される。
【０００７】
このような圧電アクチュエータは、上部電極に接続する配線が、下部電極と電気的に確実に絶縁された圧電素子を有する。
【０００８】
なお、本発明において、特定のＡ層（以下、「Ａ層」という。）の上方に設けられた特定のＢ層（以下、「Ｂ層」という。）というとき、Ａ層の上に直接Ｂ層が設けられた場合と、Ａ層の上に他の層を介してＢ層が設けられた場合とを含む意味である。
【０００９】
本発明にかかる圧電アクチュエータにおいて、前記絶縁層は、前記圧電素子の外周に設けられることができる。
【００１０】
本発明にかかる圧電アクチュエータにおいて、前記絶縁層は、前記圧電素子の外周の一部に設けられることができる。
【００１１】
本発明にかかる圧電アクチュエータにおいて、前記絶縁層は、シリコンを含む酸化物から構成されることができる。
【００１２】
本発明にかかる圧電アクチュエータにおいて、前記下部電極は、複数の層から構成され、前記複数の層の一部の層の外周が、前記圧電体層の下面の外周よりも内側となるように設けられることができる。
【００１３】
本発明にかかる圧電アクチュエータにおいて、さらに、前記圧電体層の側面の少なくとも一部を覆うようにバリア層が設けられることができる。
【００１４】
本発明にかかる圧電アクチュエータにおいて、さらに、前記基体の上に前記圧電素子の側面に対向する側面を有するバンクが設けられ、前記バンクと前記圧電素子との間に前記絶縁層が設けられることができる。
【００１５】
本発明にかかる液体噴射ヘッドは、上述の圧電アクチュエータを備える。本発明にかかる液体噴射ヘッドは、前記圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの下方に圧力室基板と、前記圧力室基板の下方にノズル板と、を含むことができる。
【００１６】
このような液体噴射ヘッドは、高密度に配置された圧電素子を有する圧電アクチュエータを備えるため、インクジェット印刷に用いた場合、印刷物の精細度が高い。
【００１７】
本発明にかかる圧電アクチュエータの製造方法は、
基体の上方に下部電極、圧電体層、および上部電極を順次積層する工程と、
前記上部電極、前記圧電体層、および前記下部電極をパターニングして圧電素子を形成する工程と、
前記下部電極と、前記圧電体層の側面の少なくとも一部を覆うように絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上方に前記上部電極に電気的に接続する配線部を形成する工程と、
を含む。
【００１８】
本発明にかかる圧電アクチュエータの製造方法の前記絶縁層を形成する工程は、スピンオングラス（ＳＯＧ）法によって行われることができる。
【００１９】
本発明にかかる圧電アクチュエータの製造方法の前記絶縁層を形成する工程は、インクジェット法によって行われることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。
【００２１】
１．圧電アクチュエータ
図１は、本実施形態にかかる圧電アクチュエータを模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１００を模式的に示す平面図である。図２のＡ−Ａ線に沿った断面は、図１に相当する。図２においては、絶縁層６０は、端部を破線で表し透視させて描かれている。図３は、本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図である。図４は、本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す平面図である。図４のＡ−Ａ線に沿った断面は図３に対応する。
【００２２】
圧電アクチュエータ１００は、基体１０と、圧電素子５０と、絶縁層６０と、配線部７０と、を有する。
【００２３】
基体１０は、圧電アクチュエータ１００が動作したときの機械的な出力を行う部材である。基体１０は、たとえば、振動板を含んで構成し、液体噴射ヘッドの可動部分となり、圧力発生室などの壁を構成していてもよい。基体１０は、圧電体層３０の動作により、たわんだり振動したりすることができる。基体１０の材質には、剛性および機械的強度の高い材料を含むことが望ましい。基体１０の厚みは、用いる材質の弾性率などにしたがって、最適に選ばれる。基体１０の材質としては、たとえば、酸化ジルコニウム、窒化シリコン、酸化シリコンなどの無機酸化物、ステンレス鋼などの合金を好適に用いることができる。基体１０は、２種以上の物質の積層構造であってもよい。
【００２４】
圧電素子５０は、下部電極２０と圧電体層３０と上部電極４０とから構成される。
【００２５】
下部電極２０は、基体１０の上方に形成される。下部電極２０は、圧電体層３０の下部と必ずしも形状が一致している必要はない。たとえば、図２に示すように、圧電素子５０の隣に同様の圧電素子があるときに、当該圧電素子の下部電極と共通の下部電極となるように電気的に接続することができる。下部電極２０は、図示せぬ外部回路と電気的に接続されている。下部電極２０の厚みは、基体１０に圧電体層３０の変形が伝達できる範囲であれば任意である。下部電極２０の厚みは、たとえば１００ｎｍ〜３００ｎｍとすることができる。下部電極２０は、上部電極４０と対になり、圧電体層３０を挟んでおり、圧電素子５０の一方の電極として機能する。下部電極２０は、その上面に圧電体層３０が形成される場合、圧電体層３０の結晶の配向およびグレインサイズを圧電動作に適したものとする機能を有する。下部電極２０の材質は、この機能を満足する導電性を有する物質である限り、特に限定されない。たとえば、下部電極２０の材質には、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（たとえば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物、ランタンとニッケルの複合酸化物などを用いることができる。また、下部電極２０は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００２６】
圧電体層３０は、下部電極２０の上に形成される。圧電体層３０の厚みは、５００ｎｍ〜１５００ｎｍとすることができる。圧電体層３０は、下部電極２０および、上部電極４０によって電界が印加されることで伸縮変形し、これにより基体１０をたわませたり振動させたりする。圧電体層３０には、圧電性を有する材料を用いることができる。圧電体層３０の材質としては、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物（Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉを含む。）が好適に用いられる。たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴＮ）などは、圧電性能が良好なため、圧電体層３０の材質として好ましい。
【００２７】
上部電極４０は、圧電体層４０の上に形成される。上部電極４０は、下部電極２０と対になり、圧電素子５０の一方の電極として機能する。上部電極４０の厚みは、圧電アクチュエータ１００の動作に悪影響を与えない範囲であれば限定されない。上部電極４０の厚みは、たとえば５０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。上部電極４０の材質は、導電性を有する物質である限り、特に限定されない。上部電極４０の材質は、ニッケル、イリジウム、金、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（たとえば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物、ランタンとニッケルの複合酸化物などを用いることができる。また、上部電極４０は、例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００２８】
絶縁層６０は、下部電極２０と、圧電体層３０の側面の少なくとも一部と、を覆うように設けられる。絶縁層６０は、圧電体層３０の側面の厚み方向の全部を覆ってもよい。絶縁層６０は、圧電体層３０の側面の厚み方向の下部の一部を覆ってもよい。絶縁層６０は、図１および図２の例では、配線部７０、上部電極４０および圧電体層３０の一部を除いた圧電アクチュエータ１００の全体を覆うように設けられている。絶縁層６０は、圧電アクチュエータ１００の一部に設けられてもよい。たとえば、絶縁層６０は、図３および図４に示すように、配線部７０の下方の領域のみに設けられてもよい。絶縁層６０は、圧電体層３０の側面において、下部電極２０との境界から上方に８０ｎｍ以上となるように圧電体層３０を覆うことが好ましい。絶縁層６０の上面は、図１に示すように、水平でなくてもよい。絶縁層６０は、下部電極２０と配線部７０との間に絶縁性を確保するために設けられる。絶縁層６０の材質としては、無機物でも有機物でも用いることができる。中でもヤング率が小さい物質が好ましい。たとえば、絶縁層６０の材質は、シリコン酸化物や各種ポリマーが好適である。
【００２９】
配線部７０は、絶縁層６０の上方に設けられる。配線部７０は、圧電体層３０に接して設けられてもよい。配線部７０は、上部電極１０に電気的に接続する。配線部７０は、少なくとも絶縁層６０によって、下部電極２０と電気的に絶縁される。配線部７０は、上部電極４０と図示せぬ外部回路とを電気的に接続する。配線部７０の材質には、ニッケル、イリジウム、金、白金などの各種の金属を用いることができ、これらの単層構造でもよいし多層構造であってもよい。
【００３０】
本実施形態の圧電素子５０は、下部電極２０の側面と、圧電体層３０の側面と、上部電極４０の側面とが連続するように形成された面一状の側面を有してもよい。圧電素子５０にこのような面一状の側面を形成すると、圧電素子５０を高密度に配置するために有利となる場合がある。たとえば、図１および図２において、矩形の圧電素子５０の短辺を形成する部分は、下部電極２０、圧電体層３０および上部電極４０の側面が同一平面状に形成されている。面一状の側面は、たとえば上部電極４０、圧電体層３０および下部電極２０を同時にエッチングして形成される。面一状の側面に配線部７０が設けられる場合においても、絶縁層６０は、下部電極２０と配線部７０との間を確実に絶縁できる。
【００３１】
本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１００は、以下のような特徴を有する。
【００３２】
圧電アクチュエータ１００は、下部電極２０と配線部７０との間が、絶縁層６０によって十分に離間される。そのため圧電アクチュエータ１００は、圧電素子５０の高密度化に対応し、かつ、下部電極２０と配線部７０との間の電気的に確実に絶縁された素子である。また、圧電アクチュエータ１００の絶縁層６０は、シリコン酸化物などのヤング率の小さい材料で構成されるため、素子の動作が阻害されにくい。また、素子の動作が阻害されないように、絶縁層６０が小さければ小さいほど好ましい。
【００３３】
２．圧電アクチュエータの製造方法
図５ないし図８は、図１の圧電アクチュエータ１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００３４】
本実施形態の圧電アクチュエータ１００の製造方法は、圧電体積層体を形成する工程と、圧電素子を形成する工程と、絶縁層を形成する工程と、配線部を形成する工程と、を含む。
【００３５】
図５に示すように、まず、基体１０を準備し、基体１０の上に、下部電極２０ａを形成する。下部電極２０ａは、たとえば、スパッタ法、真空蒸着、ＣＶＤ法などの方法で形成することができる。次に、下部電極２０ａの上に圧電体層３０ａを積層する。圧電体層３０ａは、ゾルゲル法やＣＶＤ法などによって形成される。ゾルゲル法においては、原料溶液塗布、予備加熱、結晶化アニールの一連の作業を数回繰り返して所望の膜厚にしても良い。次に圧電体層３０ａの上に上部電極４０ａを積層する。上部電極４０ａは、スパッタ法、真空蒸着、ＣＶＤ法などの方法で形成することができる。ここで、たとえば、圧電体層３０ａの材質がＰＺＴである場合は、酸素雰囲気で７００℃程度の結晶化アニールなどを行って、圧電体積層体５０ａが形成される。
【００３６】
次いで、図５に示すように圧電体積層体の上に、パターニングされたマスク層９５を形成する。次に、上部電極４０ａ、圧電体層３０ａおよび下部電極２０ａをエッチングして、図６に示すように、上部電極４０および圧電体層３０、必要に応じて下部電極２０をエッチングして圧電素子５０を得る。この工程は、マスキング、パターニングの工程を複数回繰り返してもよい。また、この工程は、マスク層９５の代わりに、いわゆるハードマスクとしてランタンとニッケルの複合酸化物などを用いて行うことができ、さらに両者を組み合わせて行うこともできる。エッチングの方法には、ドライエッチング、ウェットエッチングなどの方法、または、それらの組み合わせを用いることができる。例えば、上部電極４０はハロゲンガスとアルゴンガスの混合ガス、圧電体層３０はハロゲンガスとフロンガスの混合ガスを用いてドライエッチングを行うことで、良好なパターニングが行える。パターニングの後、マスク層９５は、アッシングやウェットエッチングなどにより除去される。
【００３７】
次に、図７に示すように、下部電極２０と、圧電体層３０の少なくとも一部とを覆うように絶縁層６０を形成する。この工程は、たとえば、スピンオングラス（ＳＯＧ）法やインクジェット法などの公知の方法によって行うことができる。ＳＯＧ法によれば、図１の例のような、圧電アクチュエータ１００全体にわたる絶縁層６０を形成することが容易である。図７および図８は、本工程をスピンオングラス法によって行う例である。図７に示すように、スピンコート法により、ＳＯＧ原料を塗布、熱処理して絶縁層６０ａを形成する。図示の例では、絶縁層６０ａは、上部電極４０の側面まで覆うように塗布されているが、上部電極４０を覆っても構わない。その後、公知のエッチバック法を行って、図８に示すように、下部電極２０と、圧電体層３０の一部とを覆い、上部電極４０を露出するように絶縁層６０を形成することができる。また、この後、下部電極の大きさより少なくとも８０ｎｍ以上大きいサイズのマスクを用いてキャパシタ周辺以外のＳＯＧ層（絶縁層６０ａ）を除去しても良い。この場合、絶縁性を確保しながらキャパシタ周辺に接触する絶縁層６０の大きさが小さくなるので圧電素子の特性が良好となる。
【００３８】
次に、図１および図２に示すように、絶縁層６０の上方に、上部電極４０に電気的に接続した配線部７０を設ける。配線部７０は、たとえば、スパッタ法、真空蒸着、ＣＶＤ法、無電解めっき法などの方法で形成し、パターニングを行って形成することができる。
【００３９】
このようにして圧電アクチュエータ１００が製造されるが、本実施形態の製造方法は、各工程の間に適宜他の部材を形成する工程や表面処理を行う工程を有することができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態の圧電アクチュエータ１００の製造方法によれば、簡易なプロセスによって、圧電アクチュエータ１００を得ることができる。
【００４１】
３．変形例
本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１００は、種々の変形が可能である。以下に、変形例を説明するが、上記で説明した圧電アクチュエータ１００の構成と実質的に同一のものについては説明を省略する。
【００４２】
図９ないし図１１は、本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図である。図９ないし図１１に示すように、下部電極２０は、複数の層から構成され、複数の層の一部の層の外周が、圧電体層３０の下面の外周よりも内側にあるように設けることができる。たとえば、図９に示すように、下部電極２０の下部電極上層２４をアンダーカットすることで、下部電極２０と配線７０との間をより離間させることができる。この場合、図１１に示すように、例えばアンダーカットされる下部電極の膜厚を１００ｎｍ程度取れば、絶縁層は下部電極の周辺のみを覆えばよく、圧電素子の側壁を覆う必要はない。
【００４３】
このような下部電極２０は、たとえば、下部電極２０の下部電極下層２２の材質を、ニッケル、イリジウム、金、白金などの金属とし、下部電極２０の下部電極上層２４の材質をランタンとニッケルの複合酸化物とし、下部電極２０をパターニングした後、下部電極上層２４を選択的にエッチングすることで形成することができる。この変形例は、下部電極２０によって、圧電体層３０の結晶性を制御し、かつ、下部電極２０と配線７０との間の距離をより離間させる効果を有する。
【００４４】
図１２および図１３は、本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図である。図１２および図１３に示すように、圧電アクチュエータ１００は、さらに、圧電体層３０の側面の少なくとも一部を覆うようにバリア層８０を設けることができる。バリア層８０は、図１２に示すように絶縁層６０の上方に設けられても、図１３に示すように絶縁層６０の下方に設けられてもよい。バリア層８０は、上部電極４０の上方に設けられている場合には、上部電極４０と配線部７０とを電気的に接続するために、上部電極４０の上方に開口部８２を有することができる。
【００４５】
バリア層８０は、外部から拡散してくる水素、水、炭素を含む化合物などの不純物が圧電体層３０へ拡散し、圧電体層３０が劣化することを防止する機能を有する。バリア層８０の厚みは、圧電アクチュエータ１００の動作を阻害しない厚さが好ましい。バリア層８０は、厚すぎると圧電アクチュエータ１００の動作を拘束してしまう。そのため、下部電極２０と配線部７０との間の絶縁を確保できるほどには厚く形成されない。バリア層８０の材質としては、バリア性、絶縁性を有すればよく、たとえばアルミニウム酸化物が好適である。このようなバリア層８０は、たとえば、上述の絶縁層６０ａを形成する前、または、絶縁層６０を形成した後にスパッタ法や蒸着法によって設けることができる。
【００４６】
このようなバリア層８０をさらに有した圧電アクチュエータ１００は、高密度化に対応し、下部電極２０と配線部７０との間の電気的な絶縁が十分に確保され、その上、圧電体層３０が劣化しにくい圧電素子５０を有する。
【００４７】
図１４および図１６は、本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図である。図１５および図１７は、本実施形態にかかる圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す平面図である。図１５には、絶縁層６０は、端部を破線で表し透視させて描かれている。図１５のＡ−Ａ線および図１７のＡ−Ａ線の断面は、それぞれ、図１４および図１６が対応する。
【００４８】
図１４および図１５に示すように、圧電アクチュエータ１００は、さらに基体１０の上に圧電素子５０の側面に対向する側面を有するバンク９０を有することができる。そして、バンク９０と圧電素子５０との間に絶縁層６０を設けることができる。バンク９０の上方には配線部７０が設けられる。バンク９０の上に複数の配線部７０が設けられた場合には、バンク９０は、各々の配線部７０は互いに絶縁されるように設けられる。バンク９０は、圧電素子５０の側面と対向して設けられるため、圧電素子５０の側面とバンク９０の側面との間に凹部が形成される。
【００４９】
図１４および図１５の例では、バンク９０は、圧電素子５０の構成から上部電極４０を除いたものとなっている。この例ではバンク９０の配線部７０と接する領域は圧電体層９３であるため配線部７０は互いに絶縁されている。バンク９０の材質は、複数の配線部７０が設けられたとき各々の配線部７０が互いに絶縁されるかぎり任意である。たとえば、図１４および図１５においてはバンク９０の下部は、下部電極９２を有するが、配線部７０は互いに絶縁されているため、このようなバンク９０としてもよい。また、バンク９０は、単層で構成されても複数層で構成されてもよい。
【００５０】
バンク９０は、図１４に示すように、絶縁層６０の厚みをバンク９０のない場合（絶縁層６２）に比較して厚く保つ機能を有する。そのため、バンク９０の高さは、圧電素子５０の下部電極２０の厚みよりも高ければ十分である。またバンク９０の上に絶縁層６０が設けられてもよい。バンク９０は、絶縁層６０をＳＯＧ法またはインクジェット法によって形成する場合、塗布された絶縁層６０の原料が、流れて薄くなることを抑制する効果を有する。
【００５１】
図１６および図１７は、バンク９０を有する圧電アクチュエータ１００において、インクジェット法によって絶縁層６０が設けられた例である。図１６および図１７に示すように、インクジェット法によって絶縁層６０が形成された場合においても、バンク９０は、他の領域に絶縁層６０の原料が流出することを防ぐ。これにより、絶縁層６０は、確実に圧電素子５０の側面において、下部電極２０と圧電体層３０の一部を覆うことができる。
【００５２】
バンク９０は、絶縁層６０を設ける工程の前に設けられる。図１４ないし図１７の例では、バンク９０は、圧電素子５０と共通する下部電極９２と圧電体層９３構造を有する。そのため、圧電素子５０を形成する工程でバンク９０を残すようにパターニングすることでバンク９０を設けることができる。また、バンク９０の形成方法としては、圧電素子５０を形成した後に、基体１０の上に、光硬化樹脂等をパターニングして設けることもできる。さらに、バンク９０は、圧電素子５０を形成した後に、基体１０の上に、インクジェットによって樹脂を塗着させることによって形成してもよい。
【００５３】
このようにバンク９０を設けることにより、絶縁層６０の量を減らすことができ、圧電アクチュエータ１００の動作の負荷を一層減らすことができる。
【００５４】
４．液体噴射ヘッド
図１８は、本実施形態の圧電アクチュエータ１００を有する液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す断面図である。図１９は、本実施形態の圧電アクチュエータ１００を有する液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す平面図である。図１９のＢ−Ｂ線の断面は、図１８に対応する。
【００５５】
本実施形態の液体噴射ヘッド１０００は、圧電アクチュエータ１００と、圧力室基板２００と、ノズル版３００とを含む。
【００５６】
圧力室基板２００は、圧電アクチュエータ１００の下方に設けられる。圧力室基板２００は、圧力室２１０の側壁を構成する。圧力室２１０は、図１８に示すように、圧電アクチュエータ１００の圧電素子５０の位置に対応して、その下方に形成される。圧力室２１０の上部壁は、圧電アクチュエータ１００の基体１０で構成される。圧力室２１０は、図示せぬ液体リザーバに連通している。圧力室２１０には、液体リザーバから液体が供給される。圧力室基板２００の材質としては、たとえば、シリコン、ステンレス、ＳＵＳ、ニッケル、チタン、チタン合金などを用いることができる。
【００５７】
ノズル版３００は、圧力室基板２００の下方に設けられる。ノズル版３００は、圧力室２１０の下部壁を構成し、圧力室２１０に対応した複数のノズル孔３１０を有する。圧力室２１０に満たされた液体は、圧電アクチュエータ１００の動作によりノズル孔３１０から吐出される。ノズルプレート３００の材質は、たとえば、シリコン、ステンレス、チタン、チタン合金などを用いることができる。
【００５８】
液体噴射ヘッド１０００の製造は、次のように行うことができる。あらかじめ、圧電アクチュエータ１００、圧力室基板２００およびノズル版３００を準備する。圧力室基板２００は、たとえばシリコン基板をフォトリソグラフ法を用いてマスクパターンを形成して、エッチングすることによってパターニングして形成される。ノズル板３００は、たとえばステンレス板を切削し、ノズル孔３１０を所定の位置に穿孔して製造することができる。以上のように製造した圧電アクチュエータ１００、圧力室基板２００およびノズル版３００を公知の位置合わせ手段などを用いて所定の位置に、必要に応じて接着剤などを使用して組み立てることにより、液体噴射ヘッド１０００が製造される。
【００５９】
本実施形態の液体噴射ヘッド１０００は、高密度に配置された圧電素子５０を有する圧電アクチュエータ１００を含むため、インクジェット印刷に用いた場合、印刷物の精細度が高い。
【００６０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明にかかる圧電アクチュエータ１００を模式的に示す断面図。
【図２】本発明にかかる圧電アクチュエータ１００を模式的に示す平面図。
【図３】本発明にかかる圧電アクチュエータ１００を模式的に示す断面図。
【図４】本発明にかかる圧電アクチュエータ１００を模式的に示す平面図。
【図５】本発明の圧電アクチュエータ１００の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本発明の圧電アクチュエータ１００の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本発明の圧電アクチュエータ１００の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本発明の圧電アクチュエータ１００の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本発明の圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図。
【図１０】本発明の圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す平面図。
【図１１】本発明の圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図。
【図１２】本発明の圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図。
【図１３】本発明の圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図。
【図１４】本発明の圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図。
【図１５】本発明の圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す平面図。
【図１６】本発明の圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す断面図。
【図１７】本発明の圧電アクチュエータ１００の変形例を模式的に示す平面図。
【図１８】本発明の液体噴射ヘッド１０００を模式的に示す断面図。
【図１９】本発明の液体噴射ヘッド１０００を模式的を示す平面図。
【符号の説明】
【００６２】
１０  基体、２０  下部電極、２２  下部電極下層、２４  下部電極上層、
３０  圧電体層、４０  上部電極、５０  圧電素子、６０  絶縁層、６２  絶縁層、
７０  配線部、８０  バリア層、８２  開口部、９０  バンク、９２  下部電極、
９３  圧電体層、１００  圧電アクチュエータ、２００  圧力室基板、２１０  圧力室
３００ノズル板、３１０  ノズル孔
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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