(57)【要約】【課題】　圧電アクチュエータにおいて、変位領域の圧電層の圧電特性を低下させることなく、圧電層全体の誘電率の低下を図る。【解決手段】　圧電アクチュエータは、振動板２６と、振動板２６上に形成された共通電極２７と、共通電極２７上に形成された圧電体２９と、圧電体２９上に形成された結晶制御層２８と、結晶制御層２８上に形成された個別電極３３と、圧電体２９上に形成された電極配線３４とを有している。結晶制御層２８は変位領域に対応した部分に位置するように形成されている。変位領域の圧電体２９ａの結晶性はペロブスカイト型構造である。配線領域の圧電体２９ｂの結晶性はパイロクロア型構造である。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　下部電極と、該下部電極上に形成された圧電層と、該圧電層上に形成され、上記下部電極とともに上記圧電層に電圧を印加する上部電極とを備えた圧電アクチュエータであって、
　上記圧電層は、変位領域における圧電層と、上記変位領域以外の部分に位置する配線領域における圧電層とによって構成され、
　上記配線領域における圧電層の誘電率は、上記変位領域における圧電層の誘電率よりも低い圧電アクチュエータ。
【請求項２】
　下部電極と、該下部電極上に形成された圧電層と、該圧電層上に形成され、上記下部電極とともに上記圧電層に電圧を印加する上部電極とを備えた圧電アクチュエータであって、
　上記圧電層は、変位領域における圧電層と、上記変位領域以外の部分に位置する配線領域における圧電層とによって構成され、
　上記変位領域における圧電層はペロブスカイト型構造から成る一方、上記配線領域における圧電層はパイロクロア型構造から成る圧電アクチュエータ。
【請求項３】
　変位領域における圧電層の上部電極側の面上又は変位領域における圧電層の下部電極側の面上には、チタン酸鉛ランタンによって構成された結晶制御層が形成された請求項２記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
　結晶制御層における上記圧電層と反対側の面上には、Ｐｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金、及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された活性層が形成された請求項３記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
　圧電層は、チタン酸鉛、ジルコン酸チタン酸鉛、ジルコニム酸鉛、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン、及びマグネシウムニオブ酸鉛のうち少なくとも１つを含む圧電セラミックスから成る請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
　請求項１〜５のいずれか１つに記載の圧電アクチュエータを備えたインクジェットヘッド。
【請求項７】
　請求項６記載のインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置。
【請求項８】
　基板上にＰｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金、及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された上部電極を形成する工程と、
　該上部電極上にチタン酸鉛ランタン層を形成する工程と、
　該チタン酸鉛ランタン層における変位領域に対応する部分を個別化する工程と、
　上記上部電極上及び個別化されたチタン酸鉛ランタン層上に圧電層を形成する工程と、
　該圧電層上に下部電極を形成する工程と、
　を備えた圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
　基板上にＰｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金、及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された上部電極を形成する工程と、
　該上部電極における変位領域に対応する部分を個別化する工程と、
　上記基板上及び個別化された上部電極上にチタン酸鉛ランタン層を形成する工程と、
　該チタン酸鉛ランタン層上に圧電層を形成する工程と、
　該圧電層上に下部電極を形成する工程と、
　を備えた圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
　基板上に振動板を形成し、且つ、該振動板上に下部電極を形成する工程又は基板上に振動板を兼ねる下部電極を形成する工程と、
　上記下部電極上にＰｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された活性層を形成する工程と、
　該活性層上にチタン酸鉛ランタン層を形成する工程と、
　該チタン酸鉛ランタン層における変位領域に対応する部分を個別化する工程と、
　上記活性層上及び個別化されたチタン酸鉛ランタン層上に圧電層を形成する工程と、
　該圧電層上に上部電極を形成する工程と、
　を備えた圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
　基板上に振動板を形成し、且つ、該振動板上に下部電極を形成する工程又は基板上に振動板を兼ねる下部電極を形成する工程と、
　上記下部電極上にＰｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された活性層を形成する工程と、
　該活性層における変位領域に対応する部分を個別化する工程と、
　上記下部電極上及び個別化された活性層上にチタン酸鉛ランタン層を形成する工程と、
　該チタン酸鉛ランタン層上に圧電層を形成する工程と、
　該圧電層上に上部電極を形成する工程と、
　を備えた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及びその製造方法並びにインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　従来より、圧電体の圧電効果を利用して記録を行うインクジェットヘッドが知られている。
【０００３】
　この種のインクジェットヘッドは、共通電極と圧電体と個別電極とが順に積層されてなる圧電アクチュエータと、圧力室が形成されたインク流路形成基板とを有している。圧電アクチュエータの一方の面には振動板が設けられている。この振動板はインク流路形成基板上に接着材で接着されている。そして、インクを吐出する際には、共通電極と個別電極とに電圧が印加され、それにより圧電体が伸縮する。その伸縮が振動板に拘束されることにより、圧電アクチュエータは積層方向にたわみ変形する。そのたわみ変形により圧力室内の容積が変化し、圧力室内のインクがノズルから吐出される。
【０００４】
　ところで、上述の圧電アクチュエータは、変位領域と配線領域とで構成される。変位領域とは圧力室に対応した部分に位置する領域である。また、配線領域とは変位領域以外の部分に位置する領域であり、且つ、両電極に電圧を印加するために個別電極と駆動回路とを接続する電極配線が配設された領域である。
【０００５】
　ここで、上記圧電アクチュエータにおいては、インクジェットヘッドの製造の容易化等の観点から、変位領域及び配線領域に亘り同一の圧電体が積層されるのが一般的である。また、高い圧電特性を得るには誘電率も高くなる傾向があり、インクを吐出する性能の向上の観点から変位領域の圧電体は圧電特性が高いことが要求されるため、変位領域及び配線領域に亘り誘電率が高い圧電体が積層される。しかしながら、この場合、変位領域の圧電体のみならず、圧電特性の高いことが要求されない配線領域の圧電体の誘電率も高くなる。このとき、配線領域の両電極間の静電容量が大きくなるため、インクを吐出する際に両電極間に印加しなければならない電圧が大きくなる。その結果、駆動回路に過大な負荷がかかることになる。
【０００６】
　そこで、上記問題を解決すべく、変位領域及び配線領域に亘り誘電率の低い圧電体を積層することが考えられる。しかしながら、この場合、配線領域の圧電体ばかりでなく、変位領域の圧電体の誘電率も小さくなる。このとき、変位領域の圧電体の圧電特性が低下する。これはインクを吐出する性能の向上の観点から好ましくない。
【０００７】
　そこで、特許文献１に示されるように、配線領域の圧電体と上部電極との間に上記圧電体よりも誘電率が低い圧電膜が一層設けられたインクジェットヘッドが提案された。これにより、変位領域の圧電体の圧電特性の低下を防ぎながら、圧電体全体の誘電率の低下を図ることができる。
【特許文献１】特開平９−１５６０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　しかしながら、上記インクジェットヘッドでは、変位領域の上部電極と配線領域の上部電極との間に段差が生じるため、上部電極が破断しやすい。また、配線領域の圧電体の圧電特性と上記圧電膜の圧電特性とが相違するため、上記圧電体と上記膜とが剥離しやすい。
【０００９】
　そこで、上記問題を生じることなく、変位領域の圧電体の圧電特性の低下を防ぎ、且つ、圧電体全体の誘電率の低下を図ることのできる技術の開発が叫ばれていた。
【００１０】
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧電アクチュエータにおいて、変位領域の圧電層の圧電特性を低下させることなく、圧電層全体の誘電率の低下を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
　第１の発明は、下部電極と、該下部電極上に形成された圧電層と、該圧電層上に形成され、上記下部電極とともに上記圧電層に電圧を印加する上部電極とを備えた圧電アクチュエータであって、上記圧電層が、変位領域における圧電層と、上記変位領域以外の部分に位置する配線領域における圧電層とによって構成され、上記配線領域における圧電層の誘電率が、上記変位領域における圧電層の誘電率よりも低いものである。
【００１２】
　これにより、本発明によれば、変位領域における圧電層の圧電特性を低下させることなく、配線領域の誘電率のみを下げることで、圧電層全体としての誘電率を下げることができる。
【００１３】
　第２の発明は、下部電極と、該下部電極上に形成された圧電層と、該圧電層上に形成され、上記下部電極とともに上記圧電層に電圧を印加する上部電極とを備えた圧電アクチュエータであって、上記圧電層が、変位領域における圧電層と、上記変位領域以外の部分に位置する配線領域における圧電層とによって構成され、上記変位領域における圧電層がペロブスカイト型構造から成る一方、上記配線領域における圧電層がパイロクロア型構造から成るものである。
【００１４】
　これにより、変位領域における圧電層がペロブスカイト型構造から成る一方、配線領域における圧電層がパイロクロア型構造から成るため、変位領域の圧電層は強誘電性を有し、且つ、配線領域の圧電層は変位領域の圧電層よりも誘電率が低くなる。したがって、本発明によれば、変位領域の圧電層の圧電特性を低下させることなく、圧電層全体の誘電率の低下を更に図ることができる。
【００１５】
　第３の発明は、上記第２の発明において、変位領域における圧電層の上部電極側の面上又は変位領域における圧電層の下部電極側の面上には、チタン酸鉛ランタンによって構成された結晶制御層が形成されたものである。
【００１６】
　これにより、変位領域における圧電層の上部電極側の面上又は変位領域における圧電層の下部電極側の面上には結晶制御層が形成されているため、圧電層の成膜時において変位領域の圧電層をペロブスカイト型構造で成長させることができる。したがって、本発明に係る構成によれば、変位領域の圧電層をペロブスカイト型構造で成長させることができる。
【００１７】
　第４の発明は、上記第３の発明において、結晶制御層における上記圧電層と反対側の面上には、Ｐｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金、及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された活性層が形成されたものである。
【００１８】
　これにより、結晶制御層における圧電層と反対側の面上には、チタン酸鉛ランタンを結晶制御層として作用させる機能を有する活性層が形成されているため、上記チタン酸鉛ランタンは結晶制御層としてより活発に機能することになる。よって、圧電層の成膜時において変位領域の圧電層をペロブスカイト型構造で確実に成長させることができる。したがって、本発明に係る構成によれば、変位領域の圧電層をペロブスカイト型構造で確実に成長させることができる。
【００１９】
　第５の発明は、上記第１〜第４の発明のいずれか１つにおいて、圧電層が、チタン酸鉛、ジルコン酸チタン酸鉛、ジルコニム酸鉛、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン、及びマグネシウムニオブ酸鉛のうち少なくとも１つを含む圧電セラミックスから成るものである。
【００２０】
　これにより、本発明によれば、圧電層が強誘電性を有する上記圧電セラミックスから成るため、変位領域の圧電層の圧電特性が高いものを得ることができる。
【００２１】
　第６の発明は、上記第１〜第５の発明のいずれか１つを備えたインクジェットヘッドである。
【００２２】
　第７の発明は、上記第６の発明を備えたインクジェット式記録装置である。
【００２３】
　第８の発明は、基板上にＰｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金、及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された上部電極を形成する工程と、該上部電極上にチタン酸鉛ランタン層を形成する工程と、該チタン酸鉛ランタン層における変位領域に対応する部分を個別化する工程と、上記上部電極上及び個別化されたチタン酸鉛ランタン層上に圧電層を形成する工程と、該圧電層上に下部電極を形成する工程と、を備えた圧電アクチュエータの製造方法である。
【００２４】
　第９の発明は、基板上にＰｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金、及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された上部電極を形成する工程と、該上部電極における変位領域に対応する部分を個別化する工程と、上記基板上及び個別化された上部電極上にチタン酸鉛ランタン層を形成する工程と、該チタン酸鉛ランタン層上に圧電層を形成する工程と、該圧電層上に下部電極を形成する工程と、を備えた圧電アクチュエータの製造方法である。
【００２５】
　第１０の発明は、基板上に振動板を形成し、且つ、該振動板上に下部電極を形成する工程又は基板上に振動板を兼ねる下部電極を形成する工程と、上記下部電極上にＰｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された活性層を形成する工程と、該活性層上にチタン酸鉛ランタン層を形成する工程と、該チタン酸鉛ランタン層における変位領域に対応する部分を個別化する工程と、上記活性層上及び個別化されたチタン酸鉛ランタン層上に圧電層を形成する工程と、該圧電層上に上部電極を形成する工程と、を備えた圧電アクチュエータの製造方法である。
【００２６】
　第１１の発明は、基板上に振動板を形成し、且つ、該振動板上に下部電極を形成する工程又は基板上に振動板を兼ねる下部電極を形成する工程と、上記下部電極上にＰｔ、Ｐｔ−Ｔｉ合金及びＩｒ−Ｔｉ合金のいずれか１つによって構成された活性層を形成する工程と、該活性層における変位領域に対応する部分を個別化する工程と、上記下部電極上及び個別化された活性層上にチタン酸鉛ランタン層を形成する工程と、該チタン酸鉛ランタン層上に圧電層を形成する工程と、該圧電層上に上部電極を形成する工程と、を備えた圧電アクチュエータの製造方法である。
【発明の効果】
【００２７】
　本発明によれば、変位領域における圧電層は高い圧電特性を保つために高い誘電率を維持するとともに、圧電特性を必要としない配線領域における圧電層の誘電率を下げることにより、アクチュエータの変位特性を低下させることなく、圧電層全体の誘電率の低下を図ることができる。したがって、駆動回路の負荷の低減と吐出性能の向上との両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
　（実施形態１）
　図１に示すように、本実施形態に係るインクジェットヘッド１は、インクジェット式記録装置としてのインクジェットプリンタ３に組み込まれ、吐出したインク滴を紙等の記録媒体５に着弾させて記録を行うものである。
【００３０】
　インクジェットヘッド１は、キャリッジ軸７に沿って往復移動するキャリッジ９に搭載され、キャリッジ９とともに主走査方向Ｘに往復運動を行う。ローラ１０は、キャリッジ９が主走査方向Ｘに一走査分移動するごとに、記録媒体５を副走査方向Ｙに搬送するように構成されている。
【００３１】
　図２に示すように、インクジェットヘッド１は、共通インク室１１と複数の圧力室１９と複数のノズル１５とが形成されたヘッド本体部１７と、圧力室１９内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ２１とを備えている。
【００３２】
　ヘッド本体部１７の圧力室１９は、副走査方向Ｙに沿って所定間隔毎に配設されている。圧力室１９は、開口断面（ＸＹ断面）が主走査方向Ｘに細長い略矩形状に形成されている。圧力室１９の底部における長手方向の一端（図２の右側端）には、共通インク室１１につながっているインク供給口２３が形成され、その他端（図２の左側端）には、ノズル１５につながっているインク流路２５が形成されている。
【００３３】
　図２〜図５に示すように、圧電アクチュエータ２１は、２μｍのＣｒからなる振動板２６と、振動板２６上に形成された厚さ５.５μｍのＣｕからなる共通電極２７と、共通電極２７上に形成された厚さ３μｍのＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（ＰＺＴ）からなる圧電体２９と、圧電体２９上に形成された厚さ０.０５μｍのチタン酸鉛ランタン（ＰＬＴ、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3）からなる結晶制御層２８と、結晶制御層２８上に形成された厚さ０.２μｍのＰｔからなる個別電極３３と、圧電体２９上に形成されるとともに個別電極３３に接続された厚さ０.２μｍのＰｔからなる電極配線３４（図２では電極配線を省略）とを有している。なお、本発明で言うところの下部電極は共通電極２７によって構成され、圧電層は圧電体２９によって構成され、上部電極は個別電極３３及び電極配線３４によって構成されている。
【００３４】
　ここで、圧電アクチュエータ２１における各圧力室１９に対応した部分（各圧力室１９の真上の部分）を変位領域と、圧電アクチュエータ２１における変位領域以外の部分を配線領域と呼ぶことにする。
【００３５】
　結晶制御層２８及び個別電極３３は、変位領域に対応した部分に位置するように形成されている。結晶制御層２８は、後述する圧電体２９の成膜時に、結晶制御層２８上に形成された圧電体２９をペロブスカイト型構造で成長させるためのものである。
【００３６】
　ところで、Ｐｔは、該Ｐｔ上に形成されたチタン酸鉛ランタンを結晶制御層として作用させる機能を有する。ここで、個別電極３３はＰｔによって構成されているため、上記チタン酸鉛ランタンを結晶制御層２８として作用させる役割も兼ねる。なお、本発明で言うところの活性層は個別電極３３によって構成されている。
【００３７】
　変位領域の圧電体２９ａの結晶性はペロブスカイト型構造である。ペロブスカイト型構造とはＡＢＯ3（但し、ＡはＰｂ、ＢはＺｒとＴiとを含む）で表される立方晶系の結晶構造である。ペロブスカイト型構造の圧電体２９ａは強誘電体である。一方、配線領域の圧電体２９ｂの結晶性はパイロクロア型構造である。パイロクロア型構造とはＡ2Ｂ2Ｏ7（但し、ＡはＰｂ、ＢはＺｒとＴiとを含む）で表される結晶構造である。以下に説明するように、パイロクロア型構造の圧電体２９ｂはペロブスカイト型構造の圧電体２９ａよりも誘電率が低い。
【００３８】
　図６に、ペロブスカイト型構造の圧電体（以下、ペロブスカイト層という）とパイロクロア型構造の圧電体（以下、パイロクロア層という）とが積層された二層の膜について、その膜厚比と比誘電率との関係を示す。二層膜の膜厚は全体で３.０μｍである。例えば、ペロブスカイト型構造の圧電体の膜厚が２.１μｍのとき、パイロクロア型構造の圧電体の膜厚は０.９μｍとなる。図６から明らかなように、ペロブスカイト型構造の圧電体の膜厚が大きくなれば比誘電率も大きくなり、また、パイロクロア型構造の圧電体の膜厚が大きくなれば比誘電率は小さくなることが分かる。
【００３９】
　また、図６より、ペロブスカイト層の膜厚が２．１μｍであってパイロクロア層の膜厚が０．９μｍである場合には、その比誘電率は９０である。そして、この比誘電率の値かから換算すると、膜厚３μｍのパイロクロア層の誘電率は３２．９である（ペロブスカイト層及びパイロクロア層の膜厚がそれぞれ１．５μｍであるときにはその比誘電率は６０であり、この比誘電率の値から換算すると、膜厚３μｍのパイロクロア層の誘電率は３２．８である）。さらに、図６より、膜厚３μｍのペロブスカイト層の誘電率は３５０（３００〜４５０）である。以上により、配線領域の圧電体がパイロクロア層で構成されているときには、配線領域の圧電体がペロブスカイト層である場合と比較して、静電容量をおよそ１／１０にすることができる。
【００４０】
　ここで、配線領域の圧電体としての膜厚３μｍのペロブスカイト構造のＰＺＴ膜上に、低誘電率膜としての誘電率３．５５のＰＩ（ポリイミド）膜を成膜することにより、静電容量を１／１０程度に下げることを考える（上述の特開平９−１５６０９９号公報を参照）。このとき、計算上では、膜厚０．２７４μｍのＰＩ膜を設けることで、静電容量を１／１０にすることができる。しかしながら、印刷等の塗布成膜により膜厚１μｍ以下のＰＩ膜を成膜することは非常に困難であり、また、ＰＩ膜は、膜厚が１μｍ以下であるときにおいて、その性能、すなわち、絶縁性は保証されていない。したがって、ＰＩ膜を形成することにより静電容量を低下させるためには、ＰＩ膜の膜厚は１μｍ以上にならざるを得ず、それゆえに、配線領域と変位領域との圧電体に段差が生じ、歩留まりの低下を招く。
【００４１】
　また、静電容量を１／１０程度に下げるために、スパッタ・ＣＶＤ成膜等により、上記低誘電率膜としてのＳｉＯ2層、ＴｉＯ2層等を成膜する場合も、上述と同様の理由から、上記段差が生じ、歩留まりの低下を招く。さらに、このとき、微細なパターニングと真空プロセスとが必要となるため、工数増加、ひいては、コストアップを招く。
【００４２】
　これに対し、本実施形態では、変位領域の圧電体２９ａの結晶性をペロブスカイト型構造にするとともに配線領域の圧電体２９ｂの結晶性をパイロクロア型構造にするため、上記段差を原因とした配線の断線による歩留まりの低下を防ぐことができ、また、配線領域の静電容量を、低コストで１／１０に低減することができる。
【００４３】
　上記電極配線３４は、各個別電極３３の一端と各個別電極３３のそれぞれに電圧を印加する電圧入力端子部（図示せず）とに接続されている。
【００４４】
　（インクジェットヘッドの製造方法）
　次に、図７及び図８を参照しながら、インクジェットヘッド１の製造方法について説明する。以下に示すインクジェットヘッド１の製造方法は、転写工法と呼ばれるものである。
【００４５】
　まず、図７（ａ）に示すように、ＭｇＯ基板４７上にスパッタリングや蒸着等によりＰｔからなる上部電極４９を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、上部電極４９上にスパッタリングや蒸着等によりチタン酸鉛ランタン層３０を形成する。次に、図７（ｃ）に示すように、変位領域のチタン酸鉛ランタン層３０をエッジング等によって個別化することにより、結晶制御層２８を形成する。次に、図７（ｄ）に示すように、結晶制御層２８及び上部電極４９上にスパッタリングや蒸着等によりＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3からなる圧電体２９を形成する。これにより、結晶制御層２８上、すなわち、変位領域に形成された圧電体２９ａはペロブスカイト型構造で成長する。他方、上部電極４９上、すなわち、配線領域に形成された圧電体２９ｂはパイロクロア型構造で成長する。
【００４６】
次に、図８（ａ）に示すように、圧電体２９上にスパッタリングや蒸着等によりＣｕからなる共通電極２７を形成する。その後、共通電極２７上にスパッタリングや蒸着等によりＣｒからなる振動板２６を形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、振動板２６上に圧力室１９が形成されたヘッド本体部１７を電着する。次に、図８（ｃ）に示すように、ＭｇＯ基板４７をエッチング等により除去する。最後に、図８（ｄ）に示すように、変位領域の上部電極４９及び電極配線３４を形成する部分にあたる上部電極４９をエッチング等によって個別化することにより、個別電極３３及び電極配線３４を形成する。それと同時に、変位領域の圧電体２９ａも個別化する。
【００４７】
　（インクジェットヘッドの動作方法）
　ここで、本実施形態に係るインクジェットヘッドの動作方法を説明する。まず、共通電極２７と個別電極３３とに電圧が印加される。両電極２７，３３に電圧が印加されたことにより、圧電体２９が伸縮する。その伸縮が振動板２６に拘束されることにより、圧電アクチュエータ２１は積層方向にたわみ変形する。そのたわみ変形により圧力室１９内の容積が変化し、圧力室１９内のインクがインク流路２５を介してノズル１５から吐出される。
【００４８】
　本実施形態によれば、変位領域の圧電体２９ａと個別電極３３との間にはチタン酸鉛ランタンによって構成された結晶制御層２８が積層されているため、圧電体２９の成膜時において変位領域の圧電体２９ａをペロブスカイト型構造で成長させることができる。したがって、本実施形態に係る構成によれば、変位領域の圧電体２９ａをペロブスカイト型構造で成長させることができる。
【００４９】
　また、個別電極３３が上記チタン酸鉛ランタンを結晶制御層２８として作用させる役割も兼ねているため、上記チタン酸鉛ランタンは結晶制御層２８としてより活発に機能することになる。したがって、本実施形態に係る構成によれば、圧電体２９の成膜時において変位領域の圧電体２９ａをペロブスカイト型構造で確実に成長させることができる。
【００５０】
　また、変位領域の圧電体２９ａがペロブスカイト型構造から成る一方、配線領域の圧電体２９ｂがパイロクロア型構造から成るため、変位領域の圧電体２９ａは強誘電性を有し、配線領域の圧電体２９ｂは変位領域の圧電体２９ａよりも誘電率が低い。よって、変位領域の圧電体２９ａは圧電特性が高くなり、また、圧電体２９全体の誘電率が低下する。したがって、変位領域の圧電体２９ａの圧電特性の低下を防ぎながら、圧電体２９全体の誘電率の低下を図ることができる。
【００５１】
　また、圧電体２９が強誘電性を有するＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 によって構成されているため、変位領域の圧電体２９ａの圧電特性が高いものを得ることができる。
【００５２】
　なお、本実施形態によれば、個別電極３３がＰｔによって構成されているが、Ｐｔ−Ｔｉ合金又はＩｒ−Ｔｉ合金によって構成されても良い。
【００５３】
　（実施形態２）
　本実施形態に係る圧電アクチュエータは、上部電極を個別化した後に、この上部電極上に結晶制御層を形成したものであり、実施形態１の圧電アクチュエータとほぼ同様の構成をとる。以下、実施形態１と異なる構成について説明する。
【００５４】
　図９に示すように、圧電アクチュエータ２１は、２μｍのＣｒからなる振動板２６と、振動板２６上に形成された厚さ５.５μｍのＣｕからなる共通電極２７と、共通電極２７上に形成された厚さ３μｍのＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3からなる圧電体２９と、圧電体２９上に形成された厚さ０.０５μｍのチタン酸鉛ランタンからなる結晶制御層２８と、結晶制御層２８上に形成された厚さ０.２μｍのＰｔからなる個別電極３３と、結晶制御層２８上に形成されるとともに個別電極３３に接続された厚さ０.２μｍのＰｔからなる電極配線３４とを有している。
【００５５】
　（インクジェットヘッドの製造方法）
　次に、図１０及び図１１を参照しながら、インクジェットヘッド１の製造方法について説明する。以下に示すインクジェットヘッド１の製造方法は、転写工法と呼ばれるものである。
【００５６】
　まず、図１０（ａ）に示すように、ＭｇＯ基板４７上にＰｔからなる上部電極４９を形成する。次に、図１０（ｂ）に示すように、変位領域の上部電極４９をエッチング等によって個別化することにより、個別電極３３を形成する。次に、図１０（ｃ）に示すように、個別電極３３及びＭｇＯ基板４７上にスパッタリングや蒸着等によりチタン酸鉛ランタンからなる結晶制御層２８を形成する。次に、図１０（ｄ）に示すように、結晶制御層２８上にスパッタリングや蒸着等によりＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3からなる圧電体２９を形成する。これにより、個別電極３３上に形成された結晶制御層２８上、すなわち、変位領域に形成された圧電体２９ａはペロブスカイト型構造で成長する。他方、ＭｇＯ基板４７上に形成された結晶制御層２８上、すなわち、配線領域に形成された圧電体２９ｂはパイロクロア型構造で成長する。なお、配線領域に形成された圧電体２９ｂがペロブスカイト型構造で成長しない理由は、ＭｇＯ基板４７上に直接形成されたチタン酸鉛ランタンは結晶制御層２８としての機能を充分に発揮できないことによる。
【００５７】
次に、図１０（ｅ）に示すように、圧電体２９上にスパッタリングや蒸着等によりＣｕからなる共通電極２７を形成する。その後、共通電極２７上にスパッタリングや蒸着等によりＣｒからなる振動板２６を形成する。次に、図１１（ａ）に示すように、振動板２６上に圧力室が形成されたヘッド本体部１７を電着する。次に、図１１（ｂ）に示すように、ＭｇＯ基板４７をエッチング等により除去する。次に、図１１（ｃ）に示すように、配線領域の結晶制御層２８上にＰｔ層を形成し、その後、電極配線３４を形成する部分にあたる上記Ｐｔ層をエッチング等によって個別化することにより、電極配線３４を形成する。最後に、図１１（ｄ）に示すように、個別電極３３及び圧電体２９をエッチング等により個別化する。
【００５８】
　なお、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００５９】
　（実施形態３）
　本実施形態に係る圧電アクチュエータは、いわゆる直接工法で製造されたものであり、実施形態１の圧電アクチュエータとほぼ同様の構成をとる。以下、実施形態１と異なる構成について説明する。
【００６０】
　図１２に示すように、圧電アクチュエータ２１は、２μｍのＣｒからなる振動板２６と、振動板２６上に形成された厚さ５.５μｍのＣｕからなる共通電極２７と、共通電極２７上に形成された厚さ５０ｎｍのＴｉからなる接着層３２と、接着層３２上に形成された厚さ０.２μｍのＰｔ−Ｔｉ合金からなる配向性制御層３６と、配向性制御層３６上に形成された厚さ５０ｎｍのチタン酸鉛ランタンからなる結晶制御層２８と、結晶制御層２８上に形成された厚さ３μｍのＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3からなる圧電体２９と、圧電体２９上に形成された厚さ０.２μｍのＰｔからなる個別電極３３と、圧電体２９上に形成されるとともに個別電極３３に接続された厚さ０.２μｍのＰｔからなる電極配線３４とを有している。なお、本発明で言うところの活性層は配向性制御層３６によって構成されている。
【００６１】
　接着層３２は共通電極２７と配向性制御層３６とを接着する役割を果たす。配向性制御層３６は、基板の材料に拘わらず変位領域の圧電体２９ａをペロブスカイト型構造で成長させるものである。また、配向性制御層３６は、上記チタン酸鉛ランタンを結晶制御層２８として作用させる役割も兼ねる。配向性制御層３６のＴｉの含有率は１〜２％である。
【００６２】
　（インクジェットヘッドの製造方法）
次に、図１３及び図１４を参照しながら、インクジェットヘッド１の製造方法について説明する。以下に示すインクジェットヘッド１の製造方法は、直接工法と呼ばれるものである。
【００６３】
　まず、図１３（ａ）に示すように、Ｓｉ基板４８上にＣｒからなる振動板２６を形成する。次に、図１３（ｂ）に示すように、振動板２６上にＣｕからなる共通電極２７を形成する。次に、図１３（ｃ）に示すように、共通電極２７上にＴｉからなる接着層３２を形成する。次に、図１３（ｄ）に示すように、接着層３２上にＰｔ−Ｔｉ合金からなる配向性制御層３６を形成する。次に、図１３（ｅ）に示すように、配向性制御層３６上にチタン酸鉛ランタン層３０を形成する。次に、図１４（ａ）に示すように、変位領域のチタン酸鉛ランタン層３０をエッチング等によって個別化することにより、結晶制御層２８を形成する。
【００６４】
　次に、図１４（ｂ）に示すように、結晶制御層２８及び配向性制御層３６上に、スパッタリングや蒸着等によりＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3からなる圧電体２９を形成する。これにより、結晶制御層２８上、すなわち、変位領域に形成された圧電体２９ａはペロブスカイト型構造で成長する。他方、配向性制御層３６上、すなわち、配線領域に形成された圧電体２９ｂはパイロクロア型構造で成長する。次に、図１４（ｃ）に示すように、圧電体２９上に、スパッタリングや蒸着等によりＰｔからなる上部電極４９を形成する。次に、図１４（ｄ）に示すように、変位領域の上部電極４９及び電極配線３４を形成する部分にあたる上部電極４９をエッチング等によって個別化することにより、個別電極３３及び電極配線３４を形成する。それと同時に、変位領域の圧電体２９ａも個別化する。最後に、図１４（ｅ）に示すように、Ｓｉ基板４８を加工し、圧力室１９が形成されたヘッド本体部１７を形成する。なお、Ｓｉ基板４８を加工し圧力室１９を形成する際の便宜上の観点から、Ｓｉ基板４８と振動板２６との間にストッパー層（図示せず）を設けても良い。
【００６５】
　本実施形態においても、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００６６】
　なお、本実施形態によれば、共通電極２７と配向性制御層３６との間に接着層３２が設けられているが、接着層３２はなくても良い。
【００６７】
　また、本実施形態によれば、配向性制御層３６がＰｔ−Ｔｉ合金によって構成されているが、Ｉｒ−Ｔｉ合金によって構成されても良い。
【００６８】
　また、本実施形態によれば、変位領域のチタン酸鉛ランタン層３０をエッチング等によって個別化することにより結晶制御層２８を形成しているが、図１５に示すように、チタン酸鉛ランタン層３０の代わりにＰｔ−Ｔｉ合金からなる配向性制御層３６を個別化しても上述と同様に変位領域の圧電体２９ａがペロブスカイト型構造で成長する。
【００６９】
　また、上記各実施形態によれば、振動板２６と共通電極２７とが別個に設けられているが、共通電極２７が振動板を兼ねても良い。
【００７０】
　また、上記各実施形態によれば、圧電体２９がＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3によって構成されているが、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、及びマグネシウムニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）のうち少なくとも１つを含む圧電セラミックス等によって構成されても良い。また、上記各実施形態と異なる厚みの圧電体を使用しても良い。
【００７１】
　また、上記各実施形態によれば、ヘッド本体部１７上に共通電極２７が形成されているが、ヘッド本体部１７上に個別電極３３が形成されても良い。このとき、共通電極２７は圧電体２９上に形成される。
【００７２】
また、共通電極２７、個別電極３３、ヘッド本体部１７等は、上記各実施形態と異なる材料や厚みのものを使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
　以上説明したように、本発明は、コンピュータ・ファクシミリ・複写機等のプリンタなどに適用する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの一部を破断して示す斜視図である。
【図３】インクジェットヘッドの平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線の断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図６】ペロブスカイト型構造の圧電体とパイロクロア型構造の圧電体とが積層された二層の膜について、その膜厚比と比誘電率との関係を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）はインクジェットヘッドの製造工程図の一部である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）はインクジェットヘッドの製造工程図の一部である。
【図９】インクジェットヘッドの断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）はインクジェットヘッドの製造工程図の一部である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）はインクジェットヘッドの製造工程図の一部である。
【図１２】インクジェットヘッドの断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｅ）はインクジェットヘッドの製造工程図の一部である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）はインクジェットヘッドの製造工程図の一部である。
【図１５】インクジェットヘッドの変形例の断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１　　　インクジェットヘッド
１７　　ヘッド本体部
２６　　振動板
２７　　共通電極（下部電極）
２８　　結晶制御層
２９ａ　変位領域の圧電体
２９ｂ　配線領域の圧電体
３２　　接着層
３３　　個別電極（上部電極）
３６　　配向性制御層（活性層）
【図１】
2004104106.tif 000003
【図２】
2004104106.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004104106.tif 000008
【図７】
2004104106.tif 000009
【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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