(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
専用基板に単結晶の圧電体を成膜する成膜工程と、
前記圧電体を樹脂シートに転写する転写工程と、
前記圧電体を前記樹脂シートと一体的にデバイス基板上に再転写し、前記圧電体を覆うように前記樹脂シートを前記デバイス基板上に残すことにより、前記圧電体を保護する保護工程とを有しており、
前記転写工程の前に、前記圧電体をパターニングして、前記専用基板の一部を露出させる圧電体パターニング工程をさらに有しており、
前記圧電体パターニング工程の前に、
前記圧電体に対して前記専用基板とは反対側に第１の電極を形成する電極形成工程と、
前記第１の電極をパターニングする電極パターニング工程とを有しており、
前記転写工程では、パターニング後の前記圧電体および前記第１の電極を前記樹脂シートに転写し、
前記保護工程では、前記圧電体が前記第１の電極と前記デバイス基板が有する第２の電極とで挟まれるように、前記圧電体および前記第１の電極を前記デバイス基板上に再転写することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記保護工程の後、前記樹脂シートの一部を除去する除去工程をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項３】
専用基板に単結晶の圧電体を成膜する成膜工程と、
前記圧電体を樹脂シートに転写する転写工程と、
前記圧電体を前記樹脂シートと一体的にデバイス基板上に再転写し、前記圧電体を覆うように前記樹脂シートを前記デバイス基板上に残すことにより、前記圧電体を保護する保護工程とを有しており、
前記保護工程の後、前記樹脂シートの一部を除去する除去工程をさらに有していることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記転写工程の前に、前記圧電体をパターニングして、前記専用基板の一部を露出させる圧電体パターニング工程をさらに有していることを特徴とする請求項３に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂シートは、感光性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記保護工程の後、
前記第１の電極の一部が露出するように、前記樹脂シートの一部を除去する除去工程と、
前記第１の電極を引き出すための配線を、露出した前記第１の電極上および前記樹脂シート上に形成する配線形成工程とをさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
専用基板に単結晶の圧電体を成膜する成膜工程と、
前記圧電体を樹脂シートに転写する転写工程と、
前記圧電体を前記樹脂シートと一体的にデバイス基板上に再転写し、前記圧電体を覆うように前記樹脂シートを前記デバイス基板上に残すことにより、前記圧電体を保護する保護工程とを有しており、
前記転写工程の前に、前記圧電体をパターニングして、前記専用基板の一部を露出させる圧電体パターニング工程をさらに有しており、
前記保護工程の後、
前記圧電体の一部が露出するように、前記樹脂シートの一部を除去する除去工程と、
露出した前記圧電体上に、第１の電極を形成する電極形成工程とをさらに有していることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記電極形成工程の後、前記第１の電極と電気的に接続される配線を前記樹脂シート上に形成する配線形成工程をさらに有していることを特徴とする請求項７に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記保護工程では、前記デバイス基板が有する第２の電極上に前記圧電体を再転写することを特徴とする請求項７または８に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記デバイス基板は、前記第２の電極を支持する支持基板を含み、
前記支持基板は、シリコン基板またはＳＯＩ基板であることを特徴とする請求項１または９に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記成膜工程では、酸化マグネシウムまたはチタン酸ストロンチウムからなる前記専用基板上に、チタン酸ジルコン酸鉛からなる前記圧電体を成膜することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記保護工程で用いる前記デバイス基板には、前記圧電体に対応する位置に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記デバイス基板の前記圧電体に対応する位置に開口部を形成する開口部形成工程をさらに有していることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の圧電デバイスの製造方法を用いてインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記デバイス基板に対して前記圧電体とは反対側に、前記デバイス基板の前記開口部に収容されるインクを外部に吐出するためのインク吐出孔を有するノズル基板を貼り合わせる貼合工程を有していることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１５】
デバイス基板と、
前記デバイス基板上に形成される単結晶の圧電体と、
前記デバイス基板上で、前記圧電体を保護する保護層とを備え、
前記保護層は、専用基板上に成膜された単結晶の前記圧電体を樹脂シートに転写し、前記圧電体を前記樹脂シートと一体的に前記デバイス基板上に再転写した後に、前記圧電体を覆うように前記デバイス基板上に残る前記樹脂シートで形成されており、
前記樹脂シートの一部は、前記デバイス基板と密着していることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１６】
前記樹脂シートは、感光性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の圧電デバイス。
【請求項１７】
デバイス基板と、
前記デバイス基板上に形成される単結晶の圧電体と、
前記デバイス基板上で、前記圧電体を保護する保護層とを備え、
前記保護層は、専用基板上に成膜された単結晶の前記圧電体を樹脂シートに転写し、前記圧電体を前記樹脂シートと一体的に前記デバイス基板上に再転写した後に、前記圧電体を覆うように前記デバイス基板上に残る前記樹脂シートで形成されており、
前記樹脂シートは、感光性樹脂で構成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１８】
前記圧電体は、前記デバイス基板と酸素を介して結合していることを特徴とする請求項１５から１７のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項１９】
デバイス基板と、
前記デバイス基板上に形成される単結晶の圧電体と、
前記デバイス基板上で、前記圧電体を保護する保護層とを備え、
前記保護層は、専用基板上に成膜された単結晶の前記圧電体を樹脂シートに転写し、前記圧電体を前記樹脂シートと一体的に前記デバイス基板上に再転写した後に、前記圧電体を覆うように前記デバイス基板上に残る前記樹脂シートで形成されており、
前記圧電体は、前記デバイス基板と酸素を介して結合していることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２０】
前記デバイス基板は、多結晶からなる層を有しており、
前記圧電体は、前記多結晶からなる層上に形成されていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の圧電デバイス。
【請求項２１】
前記多結晶からなる層は、白金を含む電極層であり、
前記圧電体は、チタン酸ジルコン酸鉛で構成されていることを特徴とする請求項２０に記載の圧電デバイス。
【請求項２２】
前記圧電体に対して前記デバイス基板とは反対側に、第１の電極をさらに備えており、
前記デバイス基板は、
前記第１の電極との間で前記圧電体を挟み込む第２の電極と、
前記第２の電極を支持する支持基板とを有しており、
前記支持基板は、
前記圧電体に対応する位置に形成される開口部と、
前記開口部に対して前記圧電体側に位置する振動板とを有していることを特徴とする請求項１５から２１のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項２３】
請求項２２に記載の圧電デバイスと、
前記圧電デバイスの前記デバイス基板に対して前記圧電体とは反対側に貼り合わされ、前記デバイス基板の前記開口部に収容されるインクを外部に吐出するためのインク吐出孔を有するノズル基板とを備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２４】
請求項２３に記載のインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイス基板上に圧電体が転写された圧電デバイスおよびその製造方法と、上記圧電デバイスを備えたインクジェットヘッドおよびその製造方法と、インクジェットプリンタとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、駆動素子やセンサなどの電気機械変換素子として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電体が用いられている。また、近年、装置の小型化、高密度化、低コスト化などの要求に応えて、シリコン（Ｓｉ）基板を用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子が増加している。ＭＥＭＳ素子に圧電体を応用するには、圧電体を薄膜化することが望ましい。圧電体を薄膜化することで、成膜、フォトリソグラフィーなど半導体プロセス技術を用いた高精度な加工が可能となり、小型化、高密度化を実現できる。また、大面積のウェハに素子を一括加工できるため、コストを低減できる。さらに、機械電気の変換効率が向上し、駆動素子の特性や、センサの感度が向上する等の利点がある。
【０００３】
このようなＭＥＭＳ素子を用いたデバイスの応用例として、インクジェットプリンタが知られている。インクジェットプリンタでは、液体インクを吐出する複数のチャネルを有するインクジェットヘッドを、用紙や布などの記録メディアに対して相対的に移動させながらインクの吐出を制御することで、二次元の画像が記録メディアに形成される。
【０００４】
インクの吐出は、圧力式のアクチュエータ（圧電式、静電式、熱変形など）を利用したり、熱によって管内のインクに気泡を発生させることで行うことができる。中でも、圧電式のアクチュエータは、出力が大きい、変調が可能、応答性が高い、インクを選ばない、などの利点を有しており、近年よく利用されている。特に、高解像度（小液滴で良い）で小型、低コストのプリンタを実現するには、薄膜の圧電体（圧電薄膜）を用いたインクジェットヘッドの利用が適している。
【０００５】
ＰＺＴなどの圧電体を、Ｓｉなどの基板上に成膜する方法としては、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition ）などの化学的成膜法、スパッタ法やイオンプレーティング法といった物理的な方法、ゾルゲル法などの液相での成長法が知られている。このような圧電体は、結晶がペロブスカイト型構造となるときに良好な圧電効果を発現する。図１０は、ＰＺＴの結晶構造を模式的に示している。ペロブスカイト型構造とは、理想的には立方晶系の単位格子を有し、立方晶の各頂点（Ａサイト）に配置される金属（例えば鉛（Ｐｂ））、体心（Ｂサイト）に配置される金属（例えばジルコニウム（Ｚｒ）またはチタン（Ｔｉ））、立方晶の各面心に配置される酸素Ｏとから構成されるＡＢＯ3型の結晶構造を指す。なお、ペロブスカイト型構造の結晶には、立方晶が歪んだ正方晶、斜方晶、菱面体晶等も含まれるものとする。
【０００６】
中でも、ＰＺＴが均一な単結晶構造を採るときに、大きな圧電特性が得られる。この傾向は、ＰＺＴのＺｒおよびＴｉを他の元素で置き換えたＰＭＮ（マグネシウムニオブ酸鉛）やＰＺＮ（亜鉛ニオブ酸鉛）など、いわゆるリラクサ系圧電材料と呼ばれる物質で顕著である。
【０００７】
ところで、ＰＺＴの格子定数は０．４１ｎｍ程度であり、Ｓｉの格子定数は０．５４ｎｍ程度である。このように、ＰＺＴとＳｉとは、結晶の格子定数が異なるため、Ｓｉ基板上にＰＺＴからなる圧電体を成膜すると、圧電体は、図１１に示すように、方位の異なる複数の結晶１０１が柱状に寄り集まった多結晶状態となる。多結晶状態では、結晶粒界１０１ａで変位の拘束が生じる影響などにより、単結晶状態よりも特性（例えば圧電定数）が低下する。また、結晶粒界１０１ａを介して電流リークが生じやすいため、圧電体に大きな電界を印加することもできない（＝耐電圧が低い）。
【０００８】
この点、例えば特許文献１では、Ｓｉ単結晶基板上に、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）を含む緩衝層を成膜し、この緩衝層上にＰＺＴを形成することで、ペロブスカイト型構造の結晶をほぼ１００％持つＰＺＴを得て、ＰＺＴの特性向上を図るようにしている。また、例えば特許文献２および３では、単結晶のＭｇＯ基板上に、このＭｇＯと格子整合するＰＺＴを成膜し、その後、ＰＺＴをデバイス基板（転写用基板、インク室部品）に転写することにより、デバイス基板上に単結晶のＰＺＴを有する構成を実現するようにしている。
【０００９】
一方、例えば非特許文献１では、圧電体の転写ではないが、半導体の転写に関する方法が開示されている。具体的には、ＧａＳｂ（アンチモン化ガリウム）基板上に半導体を形成し、これをシリコーンゴムの一種であるＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）シートに転写し、その後、Ｓｉ基板上に再転写する手法を開示している。Ｓｉ基板上に半導体を再転写した後は、ＰＤＭＳシートを剥離するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１３９８９２号公報（請求項１、段落〔０００７〕、〔０００８〕、〔００１２〕、〔００１４〕等参照）
【特許文献２】特開２００３−１７７８０号公報（請求項１、段落〔００６２〕、〔００６３〕、〔００６６〕、図１〜図３等参照）
【特許文献３】特開２０００−１４１６５４号公報（請求項１、段落〔００１５〕〜〔００２２〕、〔００８０〕〜〔００８４〕、図４、図６等参照）
【００１１】
【非特許文献１】Hyunhyub Ko, et.al, "Ultrathin compound semiconductor on insulator layers for high-performance nanoscale transistors", Nature Materials, Vol.9, pp821-826, 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、ＭｇＯの格子定数は０．４２ｎｍ程度であり、ＭｇＯとＳｉとは格子定数の差が大きい。このため、特許文献１のように、Ｓｉ基板上にＭｇＯを含む緩衝層を介してＰＺＴを成膜するようにしても、Ｓｉ基板上にＭｇＯが単結晶で成長しにくいため、そのＭｇＯの上にＰＺＴを単結晶で成長させることが難しい。このため、ＰＺＴの特性（圧電定数、耐電圧）の低下が懸念される。また、特許文献２および３では、単結晶のＭｇＯ基板が硬質基板であるため、ＰＺＴの転写時にＭｇＯ基板の押し圧力を高めると、ＰＺＴに割れや欠けが生じる。
【００１３】
また、非特許文献１の手法を圧電体の転写に適用した場合、ＭｇＯ基板からＰＤＭＳシートに圧電体を転写し、その圧電体をＳｉ基板上に再転写した後、ＰＤＭＳシートを剥離することになる。この剥離の際には、デバイスに引張応力が働くため、圧電体に割れや欠けが生じるおそれがあり、また、Ｓｉ基板に対する圧電体の密着性も低下する。さらに、ＰＤＭＳシートの剥離によって圧電体が保護されないため、圧電体の損傷（外力による傷つきや、水分による劣化）が生じる。
【００１４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、圧電体の結晶性向上によって特性を向上させるとともに、圧電体の転写時の割れや欠けを低減し、さらに、転写後の圧電体のデバイス基板に対する密着性の低下を回避しつつ、転写後の圧電体の損傷を回避できる圧電デバイスおよびその製造方法と、上記圧電デバイスを備えたインクジェットヘッドおよびその製造方法と、インクジェットプリンタとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一側面に係る圧電デバイスの製造方法は、専用基板に単結晶の圧電体を成膜する成膜工程と、前記圧電体を樹脂シートに転写する転写工程と、前記圧電体を前記樹脂シートと一体的にデバイス基板上に再転写し、前記圧電体を覆うように前記樹脂シートを前記デバイス基板上に残すことにより、前記圧電体を保護する保護工程とを有している。
【００１６】
専用基板（例えばＭｇＯ基板）に成膜された単結晶の圧電体は、樹脂シートに転写された後、その樹脂シートと一体的にデバイス基板上に再転写される。圧電体が単結晶であるため、圧電体の特性（例えば圧電定数、耐電圧）を多結晶状態に比べて向上させることができる。また、樹脂シートは軟質であるため、圧電体のデバイス基板への再転写時に樹脂シートの押し圧力を高めても、その圧力が樹脂シートで吸収または緩和される。これにより、再転写時に圧電体に割れや欠けが生じるのを低減できる。
【００１７】
また、圧電体の再転写後は、樹脂シートが圧電体を覆うようにデバイス基板上に残る。つまり、再転写後に樹脂シートは剥離されない。このため、樹脂シートの剥離時の引張応力によって圧電体に割れや欠けが生じるのを回避でき、上記引張応力による圧電体の密着性低下も回避できる。さらに、再転写後に樹脂シートが残ることによって圧電体が保護されるため、再転写後の圧電体の損傷も回避できる。
【００１８】
上記圧電デバイスの製造方法は、前記転写工程の前に、前記圧電体をパターニングして、前記専用基板の一部を露出させる圧電体パターニング工程をさらに有していてもよい。
【００１９】
圧電体をパターニングして専用基板の一部を露出させることで、圧電体の専用基板との接触面積が減少する。これにより、圧電体を樹脂シートに転写する際に、圧電体を専用基板から剥離する力を小さくでき、剥離が容易となる。
【００２０】
上記圧電デバイスの製造方法は、前記圧電体パターニング工程の前に、前記圧電体に対して前記専用基板とは反対側に第１の電極を形成する電極形成工程と、前記第１の電極をパターニングする電極パターニング工程とを有しており、前記転写工程では、パターニング後の前記圧電体および前記第１の電極を前記樹脂シートに転写し、前記保護工程では、前記圧電体が前記第１の電極と前記デバイス基板が有する第２の電極とで挟まれるように、前記圧電体および前記第１の電極を前記デバイス基板上に再転写してもよい。この場合、パターニングされた圧電体と第１の電極とを同時にデバイス基板上に再転写して、圧電体を第１の電極とデバイス基板の第２の電極とで挟む構成を実現することができる。
【００２１】
上記圧電デバイスの製造方法は、前記保護工程の後、前記樹脂シートの一部を除去する除去工程をさらに有していてもよい。樹脂シートの一部を除去することにより、例えば、樹脂シートの下層の電極を外部に引き出すための配線、または電極そのもの、さらには、デバイス基板につながる流路（例えばインク流路）などを形成することが可能となる。
【００２２】
前記樹脂シートは、感光性樹脂で構成されていることが望ましい。この場合、樹脂シートに対する露光および現像により、樹脂シートの一部（不要な部分）を容易に除去することができる。
【００２３】
上記圧電デバイスの製造方法は、前記保護工程の後、前記第１の電極の一部が露出するように、前記樹脂シートの一部を除去する除去工程と、前記第１の電極を引き出すための配線を、露出した前記第１の電極上および前記樹脂シート上に形成する配線形成工程とをさらに有していてもよい。この場合、再転写後に、配線による第１の電極の引き出しが可能となる。
【００２４】
上記圧電デバイスの製造方法は、前記保護工程の後、前記圧電体の一部が露出するように、前記樹脂シートの一部を除去する除去工程と、露出した前記圧電体上に、第１の電極を形成する電極形成工程とをさらに有していてもよい。圧電体の再転写後に第１の電極を形成することで、再転写前の転写工程では、圧電体のみを樹脂シートに転写すればよいため、圧電体を樹脂シートに確実に転写して専用基板から剥がすことができる。
【００２５】
上記圧電デバイスの製造方法は、前記電極形成工程の後、前記第１の電極と電気的に接続される配線を前記樹脂シート上に形成する配線形成工程をさらに有していてもよい。この場合、配線を介して第１の電極に電圧を印加することが可能となる。
【００２６】
前記保護工程では、前記デバイス基板が有する第２の電極上に前記圧電体を再転写してもよい。再転写後に圧電体上に第１の電極が形成されるため、その第１の電極とデバイス基板の第２の電極とで圧電体を挟む構成を実現することができる。
【００２７】
前記デバイス基板は、前記第２の電極を支持する支持基板を含み、前記支持基板は、シリコン基板またはＳＯＩ基板であることが望ましい。Ｓｉ基板またはＳＯＩ基板は、加工が容易なため、圧電デバイスを安価に製造することができる。
【００２８】
前記成膜工程では、酸化マグネシウムまたはチタン酸ストロンチウムからなる前記専用基板上に、チタン酸ジルコン酸鉛からなる前記圧電体を成膜してもよい。ＭｇＯおよびＳｒＴｉＯ3とＰＺＴとでは、格子定数の差が小さいため、専用基板上に単結晶のＰＺＴを成膜することが容易となる。
【００２９】
前記保護工程で用いる前記デバイス基板には、前記圧電体に対応する位置に開口部が形成されていてもよい。また、上記の圧電デバイスの製造方法は、前記デバイス基板の前記圧電体に対応する位置に開口部を形成する開口部形成工程をさらに有していてもよい。これらの場合、例えば圧電体の伸縮によって開口部内の気体や液体に圧力を付与する圧電デバイス（圧電アクチュエータ）を実現したり、圧電体の振動を検知する圧電デバイス（圧電センサ）を実現することができる。
【００３０】
本発明の他の側面に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上述した圧電デバイスの製造方法を用いてインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記デバイス基板に対して前記圧電体とは反対側に、前記デバイス基板の前記開口部に収容されるインクを外部に吐出するためのインク吐出孔を有するノズル基板を貼り合わせる貼合工程を有している。圧電デバイスの駆動によってデバイス基板の開口部に収容されるインクに圧力を付与することにより、開口部内のインクをノズル基板のノズル孔を介して外部に吐出することができる。
【００３１】
本発明のさらに他の側面に係る圧電デバイスは、デバイス基板と、前記デバイス基板上に形成される単結晶の圧電体と、前記デバイス基板上で、前記圧電体を保護する保護層とを備え、前記保護層は、専用基板上に成膜された単結晶の前記圧電体を樹脂シートに転写し、前記圧電体を前記樹脂シートと一体的に前記デバイス基板上に再転写した後に、前記圧電体を覆うように前記デバイス基板上に残る前記樹脂シートで形成されている。
【００３２】
デバイス基板上の圧電体は、単結晶であるため、多結晶のものに比べて圧電体の特性（例えば圧電定数、耐電圧）を向上させることができる。また、デバイス基板上で圧電体を保護する保護層は、専用基板上に成膜された単結晶の圧電体を転写する際に用いられる樹脂シートで形成されている。樹脂シートは軟質であるため、専用基板から樹脂シートに転写された圧電体を、樹脂シートからデバイス基板上に再転写する際に、樹脂シートの押し圧力を高めても、その圧力が樹脂シートで吸収または緩和される。これにより、圧電体に割れや欠けが生じるのを低減できる。
【００３３】
また、保護層を構成する樹脂シートは、圧電体の再転写後に、圧電体を覆うようにデバイス基板上に残っており、剥離されていない。このため、樹脂シートの剥離時の引張応力に起因して圧電体に割れや欠けが生じたり、圧電体の密着性が低下するのを回避できる。さらに、樹脂シートは圧電体を保護する保護層として機能するため、再転写後の圧電体の損傷も回避できる。
【００３４】
前記樹脂シートの一部は、前記デバイス基板と密着していることが望ましい。この場合、圧電体とデバイス基板との密着性に加えて、圧電体以外の部分（樹脂シートの一部）とデバイス基板との密着性を確保できるため、デバイス基板からの圧電体の剥離を確実に低減することができる。
【００３５】
前記樹脂シートは、感光性樹脂で構成されていることが望ましい。この場合、樹脂シートに対する露光および現像によって、樹脂シートを容易にパターニングできるため、圧電デバイスの仕様に応じた加工が容易となる。
【００３６】
前記圧電体は、前記デバイス基板と酸素を介して結合していてもよい。この場合、圧電体がデバイス基板と直接結合する（酸素を介さずに結合する）場合に比べて、圧電体とデバイス基板との密着性を向上させることができる。
【００３７】
前記デバイス基板は、多結晶からなる層を有しており、前記圧電体は、前記多結晶からなる層上に形成されていてもよい。多結晶からなる層上に、単結晶の圧電体が形成されている構成、つまり、圧電体とデバイス基板とが格子整合していない構成であっても、単結晶の圧電体によって特性を向上させることができる。
【００３８】
前記多結晶からなる層は、白金を含む電極層であり、前記圧電体は、チタン酸ジルコン酸鉛で構成されていてもよい。ＰｔとＰＺＴとは直接結合することはできないため、これらが酸素を介して結合することで、密着性を向上させることができる。
【００３９】
上記圧電デバイスは、前記圧電体に対して前記デバイス基板とは反対側に、第１の電極をさらに備えており、前記デバイス基板は、前記第１の電極との間で前記圧電体を挟み込む第２の電極と、前記第２の電極を支持する支持基板とを有しており、前記支持基板は、前記圧電体に対応する位置に形成される開口部と、前記開口部に対して前記圧電体側に位置する振動板とを有していてもよい。
【００４０】
この場合、例えば第１の電極および第２の電極に電圧を印加して圧電体を伸縮させ、振動板を振動させることにより、支持基板の開口部内の気体や液体に圧力を付与する圧電デバイス（圧電アクチュエータ）を実現したり、第１の電極および第２の電極で発生する電圧を検知して圧電体の振動を検知する圧電デバイス（圧電センサ）を実現することができる。
【００４１】
本発明のさらに他の側面に係るインクジェットヘッドは、上述した圧電デバイスと、前記圧電デバイスの前記デバイス基板に対して前記圧電体とは反対側に貼り合わされ、前記デバイス基板の前記開口部に収容されるインクを外部に吐出するためのインク吐出孔を有するノズル基板とを備えている。この構成によれば、圧電デバイスの駆動によってデバイス基板の開口部に収容されるインクに圧力を付与することにより、開口部内のインクをノズル基板のノズル孔を介して外部に吐出することができる。
【００４２】
本発明のさらに他の側面に係るインクジェットプリンタは、上述したインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させる。圧電デバイスを構成する圧電体が単結晶であり、その特性が高いため、圧電デバイスの駆動により、高速で高精細な描画を実現することができる。
【発明の効果】
【００４３】
圧電体の結晶性向上によって特性を向上させるとともに、圧電体のデバイス基板への転写（再転写）時の割れや欠けを低減し、さらに、転写後の圧電体のデバイス基板に対する密着性の低下を回避しつつ、転写後の圧電体の損傷を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の一形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す説明図である。
【図２】上記インクジェットプリンタが備えるインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの概略の構成を示す平面図と、その平面図におけるＡ−Ａ’線矢視断面図とを併せて示した図である。
【図３】上記インクジェットヘッドの断面図である。
【図４】上記インクジェットヘッドの製造方法に係る製造工程の一部を示す断面図である。
【図５】上記製造工程の続きを示す断面図である。
【図６】上記製造工程の続きを示す断面図である。
【図７】上記製造工程の続きを示す断面図である。
【図８】上記インクジェットヘッドの他の製造方法に係る製造工程の一部を示す断面図である。
【図９】上記インクジェットヘッドのさらに他の製造方法に係る製造工程の一部を示す断面図である。
【図１０】ＰＺＴの結晶構造を模式的に示す説明図である。
【図１１】圧電体の結晶性を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をＡ〜Ｂと表記した場合、その数値範囲に下限Ａおよび上限Ｂの値は含まれるものとする。
【００４６】
〔インクジェットプリンタの構成〕
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略の構成を示す説明図である。インクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド部２において、インクジェットヘッド２１が記録媒体の幅方向にライン状に設けられた、いわゆるラインヘッド方式のインクジェット記録装置である。
【００４７】
インクジェットプリンタ１は、上記のインクジェットヘッド部２と、繰り出しロール３と、巻き取りロール４と、２つのバックロール５・５と、中間タンク６と、送液ポンプ７と、貯留タンク８と、定着機構９とを備えている。
【００４８】
インクジェットヘッド部２は、インクジェットヘッド２１から記録媒体Ｐに向けてインクを吐出させ、画像データに基づく画像形成（描画）を行うものであり、一方のバックロール５の近傍に配置されている。なお、インクジェットヘッド２１の構成については後述する。
【００４９】
繰り出しロール３、巻き取りロール４および各バックロール５は、軸回りに回転可能な円柱形状からなる部材である。繰り出しロール３は、周面に幾重にも亘って巻回された長尺状の記録媒体Ｐを、インクジェットヘッド部２との対向位置に向けて繰り出すロールである。この繰り出しロール３は、モータ等の図示しない駆動手段によって回転することで、記録媒体Ｐを図１のＸ方向へ繰り出して搬送する。
【００５０】
巻き取りロール４は、繰り出しロール３より繰り出されて、インクジェットヘッド部２によってインクが吐出された記録媒体Ｐを周面に巻き取る。
【００５１】
各バックロール５は、繰り出しロール３と巻き取りロール４との間に配設されている。記録媒体Ｐの搬送方向上流側に位置する一方のバックロール５は、繰り出しロール３によって繰り出された記録媒体Ｐを、周面の一部に巻き付けて支持しながら、インクジェットヘッド部２との対向位置に向けて搬送する。他方のバックロール５は、インクジェットヘッド部２との対向位置から巻き取りロール４に向けて、記録媒体Ｐを周面の一部に巻き付けて支持しながら搬送する。
【００５２】
中間タンク６は、貯留タンク８より供給されるインクを一時的に貯留する。また、中間タンク６は、インクチューブ１０と接続され、各インクジェットヘッド２１におけるインクの背圧を調整して、各インクジェットヘッド２１にインクを供給する。
【００５３】
送液ポンプ７は、貯留タンク８に貯留されたインクを中間タンク６に供給するものであり、供給管１１の途中に配設されている。貯留タンク８に貯留されたインクは、送液ポンプ７によって汲み上げられ、供給管１１を介して中間タンク６に供給される。
【００５４】
定着機構９は、インクジェットヘッド部２によって記録媒体Ｐに吐出されたインクを当該記録媒体Ｐに定着させる。この定着機構９は、吐出されたインクを記録媒体Ｐに加熱定着するためのヒータや、吐出されたインクにＵＶ（紫外線）を照射することによりインクを硬化させるためのＵＶランプ等で構成されている。
【００５５】
上記の構成において、繰り出しロール３から繰り出される記録媒体Ｐは、バックロール５により、インクジェットヘッド部２との対向位置に搬送され、インクジェットヘッド部２から記録媒体Ｐに対してインクが吐出される。その後、記録媒体Ｐに吐出されたインクは定着機構９によって定着され、インク定着後の記録媒体Ｐが巻き取りロール４によって巻き取られる。このようにラインヘッド方式のインクジェットプリンタ１では、インクジェットヘッド部２を静止させた状態で、記録媒体Ｐを搬送しながらインクが吐出され、記録媒体Ｐに画像が形成される。
【００５６】
なお、インクジェットプリンタ１は、シリアルヘッド方式で記録媒体に画像を形成する構成であってもよい。シリアルヘッド方式とは、記録媒体を搬送しながら、その搬送方向と直交する方向（幅方向）にインクジェットヘッドを移動させてインクを吐出し、画像を形成する方式である。この場合、インクジェットヘッドは、キャリッジ等の構造体に支持された状態で、記録媒体の幅方向に移動する。また、記録媒体Ｐとしては、長尺状のもの以外にも、予め所定の大きさ（形状）に裁断されたシート状のものを用いてもよい。
【００５７】
〔インクジェットヘッドの構成〕
次に、上記したインクジェットヘッド２１の構成について説明する。図２は、インクジェットヘッド２１の圧電アクチュエータ２１ａの概略の構成を示す平面図と、その平面図におけるＡ−Ａ’線矢視断面図とを併せて示したものである。なお、図２の平面図では、便宜上、後述する保護層２７および配線２８の図示を省略している。また、図３は、図２の圧電アクチュエータ２１ａにノズル基板３１を接合してなるインクジェットヘッド２１の断面図である。
【００５８】
インクジェットヘッド２１は、複数の圧力室２２ａ（開口部）を有する支持基板２２上に、熱酸化膜２３、下部電極２４、圧電体２５、上部電極２６をこの順で有している。支持基板２２、熱酸化膜２３および下部電極２４は、デバイス基板３０を構成している。そして、圧電体２５および上部電極２６は、デバイス基板３０上で保護層２７によって覆われ、保護されている。
【００５９】
支持基板２２は、厚さが例えば１００〜３００μｍ程度の単結晶Ｓｉ（シリコン）単体からなる半導体基板またはＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板で構成されている。この支持基板２２は、厚さ７５０μｍ程度の基板を研磨処理によって厚さ１００〜３００μｍ程度に調整したものである。支持基板２２の厚さは、適用するデバイスに応じて適宜調整されればよい。ＳＯＩ基板は、酸化膜を介して２枚のＳｉ基板を接合したものである。
【００６０】
支持基板２２における圧力室２２ａの上壁（圧力室２２ａに対して圧電体２５側に位置する壁）は、従動膜となる振動板２２ｂ（ダイヤフラム）を構成しており、圧電体２５の駆動（伸縮）に伴って変位（振動）し、圧力室２２ａ内のインクに圧力を付与する。各圧力室２２ａは、平面視で千鳥状に、つまり、隣り合う行と行とで各圧力室２２ａが行方向にずれて位置するように、支持基板２２に形成されている。
【００６１】
熱酸化膜２３は、例えば厚さが０．１μｍ程度のＳｉＯ2（酸化シリコン）からなり、支持基板２２の保護および絶縁の目的で形成されている。
【００６２】
下部電極２４は、複数の圧力室２２ａに共通して設けられるコモン電極であり、Ｔｉ（チタン）層とＰｔ（白金）層とを積層して構成されている。Ｔｉ層は、熱酸化膜２３とＰｔ層との密着性を向上させるために形成されている。Ｔｉ層の厚さは例えば０．０２μｍ程度であり、Ｐｔ層の厚さは例えば０．１μｍ程度である。下部電極２４は、圧電体２５を駆動するための駆動回路２９と接続されている。なお、下部電極２４のＰｔ層の代わりに、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯ2）、ルテニウム（Ｒｕ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）のような金属または金属酸化物からなる層を形成してもよい。
【００６３】
圧電体２５は、一般式ＡＢＯ3で示されるペロブスカイト型構造を有する圧電薄膜であり、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる強誘電体薄膜で構成されている。この圧電体２５は、各圧力室２２ａに対応して設けられている。圧電体２５の膜厚は、例えば１μｍ以上１０μｍ以下である。本実施形態では、圧電体２５は、後述するように、ＰＺＴと格子定数が近いＭｇＯ（酸化マグネシウム）などの専用基板上に成膜されて、デバイス基板３０上に転写されたものであるため、単結晶の圧電体となっている。
【００６４】
上部電極２６は、各圧力室２２ａに対応して設けられる個別電極であり、Ｔｉ層とＰｔ層とを積層して構成されている。Ｔｉ層は、圧電体２５とＰｔ層との密着性を向上させるために形成されている。Ｔｉ層の厚さは例えば０．０２μｍ程度であり、Ｐｔ層の厚さは例えば０．１〜０．２μｍ程度である。なお、Ｐｔ層の代わりに、金（Ａｕ）からなる層を形成してもよい。
【００６５】
上部電極２６は、駆動回路２９と配線２８を介して接続されている。配線２８は、保護層２７に形成された開口部２７ａを埋めるように、保護層２７上に形成されており、開口部２７ａ内で上部電極２６と接触している。したがって、配線２８を介して上部電極２６に電圧を印加することが可能となっている。配線２８は、上部電極２６に含まれる材料と同じ金属材料（例えばＰｔ）で形成されてもよいし、異なる金属材料で形成されてもよい。
【００６６】
保護層２７は、感光性樹脂（例えばエポキシ樹脂）からなる樹脂シート４０で構成されている。この樹脂シート４０は、後述する専用基板５１（図４参照）から圧電体２５を剥離（転写）して、圧電体２５をデバイス基板３０上に転写（再転写）する際に用いられるものであり、デバイス基板３０上に圧電体２５を再転写した後に、デバイス基板３０から剥がされずにそのまま残されたものである。これにより、デバイス基板３０上の圧電体２５や上部電極２６は、再転写後に残された樹脂シート４０によって被覆され、保護される。
【００６７】
支持基板２２に対して圧電体２５とは反対側には、ノズル基板３１が接合されている。ノズル基板３１には、圧力室２２ａに収容されるインクをインク滴として外部に吐出するためのノズル孔３１ａ（インク吐出孔）が形成されている。圧力室２２ａには、中間タンク６から供給されるインクが収容される。
【００６８】
上記の構成において、駆動回路２９から下部電極２４および所定の上部電極２６に電圧を印加すると、圧電体２５が、下部電極２４と上部電極２６との電位差に応じて、厚さ方向に垂直な方向（支持基板２２の面に平行な方向）に伸縮する。そして、圧電体２５と振動板２２ｂとの長さの違いにより、振動板２２ｂに曲率が生じ、振動板２２ｂが厚さ方向に変位（湾曲、振動）する。
【００６９】
したがって、圧力室２２ａ内にインクを収容しておけば、上述した振動板２２ｂの振動により、圧力室２２ａ内のインクに圧力波が伝搬され、圧力室２２ａ内のインクがノズル孔３１ａからインク滴として外部に吐出される。
【００７０】
なお、圧力室２２ａ内に収容される媒体は、インク以外の液体であってもよく、気体であってもよい。この場合、圧力室２２ａ内の媒体に圧力を付与して外部に吐出するポンプとして、圧電アクチュエータ２１ａを用いることができる。
【００７１】
また、駆動回路２９を、圧電体２５の振動によって上部電極２６と下部電極２４との間に発生する電圧を検知する電圧検知部として用いてもよい。この場合、駆動回路２９での上記電圧の検知によって圧電体２５の振動を検知できるため、圧電アクチュエータ２１ａを圧電センサとして用いることができる。例えば、音波や超音波により圧電体２５が振動すると、上下の電極間に電圧が発生するため、このときの周波数や電圧の大きさを検出することにより、圧電アクチュエータ２１ａを超音波センサとして用いることができる。この他、同様の原理により、圧電アクチュエータ２１ａを、振動センサやジャイロセンサ（角速度センサ）として用いることもできる。
【００７２】
〔インクジェットヘッドの製造方法〕
次に、本実施形態のインクジェットヘッド２１の製造方法について、圧電アクチュエータ２１ａの製造方法も含めて以下に説明する。図４〜図７は、インクジェットヘッド２１の製造工程の流れを示すフローチャートと、各製造工程を示す断面図とを併せて示したものである。
【００７３】
まず、専用基板５１を用意する（Ｓ１）。専用基板５１としては、結晶の格子定数が、その上に成膜するＰＺＴの格子定数（０．４１ｎｍ）と近いものを選定する。ここでは、専用基板５１として、ＭｇＯの単結晶基板（格子定数：０．４２ｎｍ）を用いている。専用基板５１のサイズは、例えば、直径１〜４インチ、厚さが３００〜５００μｍ程度である。
【００７４】
続いて、専用基板５１上に、ＰＺＴからなる圧電体２５をスパッタ法で成膜する（Ｓ２：成膜工程）。ＭｇＯとＰＺＴとは格子整合しているため（格子定数の差が小さいため）、ＰＺＴの結晶成長を促進することができ、これによって、専用基板５１には、圧電体２５が単結晶状態で成膜される。
【００７５】
ＰＺＴの成膜方法は、上記のスパッタ法以外にも、イオンプレーティング法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）、パルスレーザーデポジション法（ＰＬＤ：Pulsed Laser Deposition）などの他の物理気相法、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）などの化学気相法、ゾルゲル法などの液相法であってもよい。また、ＰＺＴの厚みは、用途によって異なるが、メモリやセンサ用途では１μｍ以下程度であり、アクチュエータ用途では５μｍ以下程度であればよい。
【００７６】
次に、圧電体２５の表面、すなわち、圧電体２５に対して専用基板５１とは反対側に、Ｔｉ層２６ａおよびＰｔ層２６ｂをスパッタ法によってこの順で成膜し、Ｔｉ層２６ａおよびＰｔ層２６ｂからなる上部電極２６を第１の電極として形成する（Ｓ３、Ｓ４：電極形成工程）。Ｔｉ層２６ａの膜厚は０．０２μｍ程度であり、Ｐｔ層２６ｂの膜厚は、０．１μｍ程度である。
【００７７】
次に、上部電極２６をパターニングする（Ｓ５、Ｓ６：電極パターニング工程）。より具体的には、上部電極２６上にレジスト剤をスピンコート法で塗布し、露光、現像して、必要な領域を保護するレジスト層５２を形成する（Ｓ５）。そして、レジスト層５２をマスクとして、上部電極２６のＴｉ層２６ａおよびＰｔ層２６ｂをドライエッチング法で除去する（Ｓ６）。なお、上部電極２６がＴｉ／Ａｕの積層構造などである場合は、ウェットエッチング法で上部電極２６をパターニングしてもよい。このとき、エッチング溶液としては、レジスト剤を除去できるものを用いる。上部電極２６のパターニング形状は、デバイス基板３０に形成される圧力室２２ａの形状に対応する形状であればよく、例えば、圧力室２２ａの形状が平面視で円形であれば、上部電極２６も平面視で円形である。
【００７８】
続いて、圧電体２５をパターニングして、専用基板５１の一部を露出させる（Ｓ７：圧電体パターニング工程）。圧電体２５のパターニングには、ドライエッチング法を用いてもよいが、圧電体２５の膜厚が厚い場合には、ウェットエッチング法を用いてもよい。このときのエッチング溶液としては、フッ酸と硝酸との混合液を用いることができる。圧電体２５のパターニングは、上部電極２６をマスクとして行われるため、そのパターニング形状は、上部電極２６と同じ形状（例えば円形）である。
【００７９】
その後、レジスト層５２を溶剤で除去する（Ｓ８）。
【００８０】
次に、圧電体２５および上部電極２６を樹脂シート４０に転写する（Ｓ９、Ｓ１０：転写工程）。より具体的には、専用基板５１上に、エポキシ系の感光性樹脂からなるレジスト剤を、圧電体２５および上部電極２６を覆うように塗布し、これを硬化させて樹脂シート４０を形成する（Ｓ９）。なお、樹脂シート４０は、熱硬化性樹脂で形成されてもよいし、上部電極２６等のパターニングの際に用いたレジスト剤と同じ樹脂で形成されてもよい。その後、専用基板５１の端部から樹脂シート４０を剥離する（Ｓ１０）。
【００８１】
このとき、上部電極２６は軟質の樹脂シート４０に吸着するため、専用基板５１（ＭｇＯ）と圧電体２５（ＰＺＴ）との密着性よりも、上部電極２６と樹脂シート４０との密着性のほうが高くなる。また、圧電体２５および上部電極２６は、樹脂シート４０で覆われてほぼ一体となっているため、専用基板５１と圧電体２５との密着性よりも、圧電体２５と上部電極２６との密着性のほうが高くなる。その結果、専用基板５１から樹脂シート４０を剥離すると、圧電体２５は上部電極２６とともに専用基板５１から樹脂シート４０に転写される。
【００８２】
次に、圧電体２５および上部電極２６を樹脂シート４０と一体的にデバイス基板３０上に再転写する。そして、圧電体２５および上部電極２６を覆うように樹脂シート４０をデバイス基板３０上に残すことにより、圧電体２５および上部電極２６を樹脂シート４０によって保護する（Ｓ１１、Ｓ１２：保護工程）。より具体的には、デバイス基板３０の圧力室２２ａの位置と圧電体２５の位置とが一致するように、アライナ装置によってデバイス基板３０に対する圧電体２５の位置決めを行う（Ｓ１１）。そして、位置決め後、圧電体２５および上部電極２６が転写された樹脂シート４０を、デバイス基板３０に加圧、密着させ、圧電体２５および上部電極２６を樹脂シート４０と一体的にデバイス基板３０上に再転写する（Ｓ１２）。なお、両者の密着性を高めるため、予め両者の表面を洗浄、灰化、加熱しておいてもよい。この再転写により、樹脂シート４０は、デバイス基板３０上で、圧電体２５および上部電極２６を保護する保護層２７となる。
【００８３】
上記のデバイス基板３０としては、Ｓｉ基板またはＳＯＩ基板からなる支持基板２２と、熱酸化膜２３と、下部電極２４（第２の電極）とがこの順で形成されたものを用意している。支持基板２２の一部は予め除去加工されており、平面視で円形の圧力室２２ａが形成されている。下部電極２４は、支持基板２２側からＴｉ層とＰｔ層とをこの順で積層して構成されている。下部電極２４の各層の成膜方法は、上部電極２６の各層と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００８４】
その後、上部電極２６を引き出す配線２８を形成する（Ｓ１３、Ｓ１４）。つまり、上部電極２６の一部が露出するように、樹脂シート４０に対して露光、現像を行って樹脂シート４０の一部を除去し、樹脂シート４０に開口部４０ａを形成する（Ｓ１３：除去工程）。なお、開口部４０ａは、図２および図３の開口部２７ａに対応する。そして、開口部４０ａ内で露出した上部電極２６上および樹脂シート４０上に配線２８を形成する（Ｓ１４：配線形成工程）。これにより、圧電アクチュエータ２１ａが完成する。
【００８５】
さらに、この圧電アクチュエータ２１ａのデバイス基板３０に対して圧電体２５とは反対側に、ノズル基板３１を貼り合わせる（Ｓ１５：貼合工程）。これにより、デバイス基板３０の圧力室２２ａに収容されるインクを、ノズル基板３１のノズル孔３１ａから外部に吐出させるインクジェットヘッド２１が完成する。
【００８６】
以上のように、本実施形態では、圧電体２５と格子定数が整合した専用基板５１上に、圧電体２５を単結晶で成膜し、その単結晶の圧電体２５を樹脂シート４０に転写した後、デバイス基板３０上に再転写して圧電アクチュエータ２１ａおよびインクジェットヘッド２１を得るようにしている。圧電体２５が単結晶であるため、多結晶状態に比べて、圧電定数や耐電圧などの特性を向上させることができる。
【００８７】
また、樹脂シート４０は軟質であり、容易に変形するため、専用基板５１に対して樹脂シート４０を端部から剥離する際に、剥離しようとする箇所に応力が集中しやすい。そのため、樹脂シート４０を剥離することが容易となり、圧電体２５を専用基板５１から確実に剥がす（樹脂シート４０に確実に転写する）ことが可能となる。また、樹脂シート４０は軟質であるため、圧電体の再転写時の押し圧力が樹脂シートで吸収、緩和される。これにより、再転写時に圧電体２５に割れや欠けが生じるのを低減できる。
【００８８】
さらに、デバイス基板３０上の単結晶の圧電体２５は、保護層２７によって被覆、保護されるが、この保護層２７は、上述した樹脂シート４０で形成されている。樹脂シート４０は、専用基板５１上に成膜された単結晶の圧電体２５をデバイス基板３０上に再転写した後に、圧電体２５を覆うようにデバイス基板３０上に残るものであり、剥離されないため、剥離時の引張応力に起因する圧電体２５の割れ／欠けや、密着性低下が起こることもない。また、再転写後にデバイス基板３０上に残る樹脂シート４０（保護層２７）によって圧電体２５が保護されるため、再転写後の圧電体２５の損傷（外力による傷つき、水分による劣化）やゴミ等の付着による汚れも回避できる。
【００８９】
また、圧電体２５を樹脂シート４０に転写する前に、圧電体２５をパターニングして、専用基板５１の一部を露出させているため、圧電体２５と専用基板５１との接触面積が、パターニング前に比べて減少する。これにより、圧電体２５を樹脂シート４０に転写する際に、圧電体２５を専用基板５１から剥離する力を小さくでき、剥離が容易となる。
【００９０】
また、専用基板５１の一部が露出するように、圧電体２５がパターニングされていることにより、圧電体２５を樹脂シート４０に転写した後、デバイス基板３０に再転写したときに、樹脂シート４０の一部（圧電体２５の除去部分に対応）がデバイス基板３０と密着する。これにより、圧電体２５とデバイス基板３０との密着性に加えて、樹脂シート４０の一部とデバイス基板３０との密着性が得られるため、再転写後のデバイス基板３０からの圧電体２５の剥離を確実に低減することができる。
【００９１】
また、圧電体２５のパターニング前に、圧電体２５上に上部電極２６を形成してパターニングし、圧電体２５と上部電極２６とを同時に樹脂シート４０に転写し、その後、デバイス基板３０上に再転写するため、再転写後、直ちに、圧電体２５を上部電極２６とデバイス基板３０の下部電極２４とで挟み込んだ構造の圧電アクチュエータ２１ａを得ることができる。
【００９２】
また、再転写後は、樹脂シート４０の一部を除去することにより、上述したように、その除去した部分（開口部４０ａ）に配線２８を形成して上部電極２６を引き出すことが可能となる。しかも、樹脂シート４０は絶縁性を有するため、樹脂シート４０上で配線２８を自由に（引出方向に制約を受けることなく）形成することができる。また、再転写後に樹脂シート４０の一部を除去することにより、除去する場所によっては、その除去した部分をインク流路として用いることもできる。
【００９３】
また、樹脂シート４０は感光性樹脂で構成されているため、樹脂シート４０の一部を除去する場合でも、露光および現像によって容易にパターニングし、除去することができる。
【００９４】
また、デバイス基板３０は、下部電極２４を支持する支持基板２２を含んでおり、支持基板２２は、加工が容易なＳｉ基板またはＳＯＩ基板で構成されているため、圧電アクチュエータ２１ａひいてはインクジェットヘッド２１を安価に製造することができる。
【００９５】
また、ＭｇＯとＰＺＴとでは、格子定数の差が小さいため、ＭｇＯからなる専用基板５１上に、ＰＺＴからなる圧電体２５を成膜することにより、単結晶の圧電体２５を容易に成膜することができる。
【００９６】
また、デバイス基板３０には、圧電体２５に対応する位置に圧力室２２ａが形成されているため、圧電体２５の伸縮によって圧力室２２ａ内の気体や液体に圧力を付与する圧電アクチュエータ２１ａを実現することができる。また、圧力室２２ａの上部で圧電体２５が振動すると、圧電効果により、上部電極２６と下部電極２４との間に電圧が発生するため、その電圧を検知して圧電体２５の振動を検知する圧電センサを実現することもできる。すなわち、本実施形態で説明した圧電アクチュエータ２１ａの製造方法は、圧電センサの製造方法としても用いることができる。
【００９７】
また、本実施形態では、上部電極２６や下部電極２４を構成する材料として、Ｐｔ等を用いているが、専用基板５１を構成するＭｇＯとの格子整合によってＰＺＴの結晶性を十分に向上させることができるため、使用する電極材料の制約を無くすことができ（材料選択の幅を広げることができ）、例えば、一般的なアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）などの安価な金属を電極材料として用いることができる。これにより、ＰＺＴの結晶性向上と低コスト化とを両立させることができる。
【００９８】
〔圧電体とデバイス基板との密着性等について〕
例えば、Ｓｉ基板上に、Ｐｔからなる下部電極、およびＰＺＴからなる圧電体を順に成膜する場合、ＳｉとＰｔとは格子整合しておらず、それゆえ、Ｓｉ基板上でＰｔは多結晶で成長する。したがって、Ｐｔ上に成膜されるＰＺＴは、下地のＰｔ層に倣って多結晶で成長するため、ＰＺＴ初期層の結晶性は低下する（単結晶で成膜することはできない）。初期層の結晶性は、ＰｔとＰＺＴとの界面での密着性に影響し、初期層の結晶性が低下すると、ＰＺＴはＰｔから剥離しやすくなる。また、初期層の結晶性が低下すると、ＰＺＴの後期層の結晶性も低下しやすい。後期層の結晶性が低下すると、ＰＺＴの圧電定数や耐電圧などの特性が低下する。
【００９９】
また、一般的な気相成膜法では、装置内を真空に保つため、Ｐｔの表面は酸化されておらず、このＰｔの上にＰＺＴを成膜しても、ＰＺＴは酸素を介してＰｔと結合することができない。その結果、ＰＺＴとＰｔとの密着性低下や、ＰＺＴ初期層の結晶性低下が起こり、上記と同様の理由で、圧電定数や耐電圧などの特性も低下する。
【０１００】
これに対して、本実施形態では、ＰＺＴと格子整合するＭｇＯからなる専用基板５１上に、ＰＺＴを成膜しているため、ＰＺＴの結晶性が向上する（ＰＺＴを単結晶で成膜できる）。このため、圧電定数や耐電圧といった特性を向上させることができる。それに加え、樹脂シート４０を用いてＰＺＴをデバイス基板３０に転写（再転写）するため、転写前に、デバイス基板３０の表面を大気に晒して、あるいはデバイス基板３０を加熱して、デバイス基板３０のＰｔ（下部電極２４）上に酸素を結合させることができる。そして、ＰＺＴをデバイス基板３０に加圧、密着して転写することにより、ＰＺＴを、酸素を介してＰｔと強く結合させることができる。これにより、ＰＺＴとＰｔとの密着性を向上させることができる。
【０１０１】
つまり、本実施形態では、単結晶のＰＺＴは、デバイス基板３０上の多結晶からなるＰｔ層上に転写されているため、ＰＺＴとＰｔとは格子整合していないが、そのように格子整合していない構成であっても、上述したようにＰＺＴの結晶性、密着性および特性の向上を図ることができる。
【０１０２】
また、下部電極２４の材料として、上述したＡｌ、Ｃｕ、Ｃｒなどの金属を用いた場合でも、ＰＺＴと上記金属またはその酸化物との間で、酸素を介した結合を実現することができ、これによって密着性を向上させることができる。
【０１０３】
〔圧電アクチュエータの他の製造方法〕
図８は、圧電アクチュエータ２１ａの他の製造方法に係る製造工程の一部を示す断面図である。上部電極２６は、圧電体２５を樹脂シート４０と一体的にデバイス基板３０上に再転写した後に形成されてもよい。この場合、上部電極２６の形成までの工程は、上述したＳ３およびＳ４を除いて、Ｓ１〜Ｓ１２と同様の工程が行われる。以下、Ｓ１２よりも後の工程について説明する。
【０１０４】
圧電体２５を樹脂シート４０とともにデバイス基板３０に再転写した後、圧電体２５の一部が露出するように、樹脂シート４０に対して露光および現像を行って樹脂シート４０の一部を除去し、開口部４０ａを形成する（除去工程）。続いて、開口部４０ａ内で露出した圧電体２５上に、Ｔｉ層およびＰｔ層を順に成膜して上部電極２６を形成する（電極形成工程）。その後、上部電極２６と電気的に接続される配線２８を、上部電極２６との接続部から樹脂シート４０上に引き出して形成する（配線形成工程）。
【０１０５】
このように、圧電体２５のデバイス基板３０への再転写後に、上部電極２６を形成することにより、再転写前の転写工程（Ｓ９、Ｓ１０）では、専用基板５１から圧電体２５のみを樹脂シート４０に転写すればよいため、圧電体２５を確実に転写して、専用基板５１から剥離することができる。また、圧電体２５の再転写後に配線２８を形成することにより、駆動回路２９（図２参照）から配線２８を介して上部電極２６に電圧を印加することが可能となる。
【０１０６】
〔圧電アクチュエータのさらに他の製造方法〕
図９は、圧電アクチュエータ２１ａのさらに他の製造方法に係る製造工程の一部を示す断面図である。デバイス基板３０として、予め圧力室２２ａが支持基板２２に形成されたものを用いるのではなく、別途、支持基板２２に圧力室２２ａを形成する工程を、圧電アクチュエータ２１ａの製造工程のどこかで設けるようにしてもよい。例えば、同図のように、圧電体２５をデバイス基板３０に再転写した後に、デバイス基板３０（支持基板２２）の圧電体２５に対応する位置に、エッチングによって圧力室２２ａを形成してもよい（開口部形成工程）。このように、支持基板２２に予め圧力室２２ａが形成されていないデバイス基板３０を用いて圧電体２５の再転写を行っても、再転写後に圧力室２２ａを形成することで、圧電アクチュエータ２１ａや圧電センサなどの圧電デバイスを実現することができる。
【０１０７】
なお、上記の例では、開口部形成工程は、圧電体２５のデバイス基板３０への再転写後に行われているが、再転写前に行われてもよい。
【０１０８】
〔その他〕
ペロブスカイト型構造を有するＰＺＴのＡサイトおよびＢサイトには、他の添加物が添加されていてもよい。例えば、Ａサイトの元素は、Ｐｂに加えて、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリウム（Ｋ）の少なくとも１つを含んでいてもよい。また、Ｂサイトの元素は、ＺｒおよびＴｉに加えて、あるいは、ＺｒおよびＴｉの少なくとも一方の代わりに、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）の少なくとも１つを含んでいてもよい。したがって、例えばＰＭＮやＰＺＮなどのリラクサ系圧電材料を圧電体として用いることもできる。
【０１０９】
単結晶の圧電体（ＰＺＴ）と格子整合する専用基板として、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）からなる単結晶基板（格子定数：０．３９ｎｍ）を用いてもよい。また、専用基板の線膨張係数は、ＰＺＴの線膨張係数（６．７ｐｐｍ／Ｋ）と近いことが望ましい。
【０１１０】
圧電体は、ＰＺＴ以外の圧電体（例えば非鉛系の圧電体）であってもよい。この場合、単結晶の圧電体を成膜するための専用基板としては、圧電体と格子整合するものを用いればよく、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）からなる基板（格子定数：０．４８ｎｍ）を用いることもできる。
【０１１１】
本実施形態では、圧電デバイスを、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタのアクチュエータ（圧電アクチュエータ）に適用した例について説明したが、その他、振動センサ、ジャイロセンサ、超音波センサなどの圧電センサ、赤外線センサ、周波数フィルタ、不揮発性メモリなど、種々のデバイスに適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の圧電デバイスは、例えばインクジェットヘッドのアクチュエータに利用可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１      インクジェットプリンタ
２１      インクジェットヘッド
２１ａ    圧電アクチュエータ（圧電デバイス）
２２      支持基板
２２ａ    圧力室（開口部）
２４      下部電極
２５      圧電体
２６      上部電極
２７      保護層
２８      配線
３０      デバイス基板
３１      ノズル基板
３１ａ    ノズル孔（インク吐出孔）
４０      樹脂シート
５１      専用基板
【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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