(57)【要約】【課題】  流体噴射記録ヘッドのアクチュエータに使用され得る、構成が単純で、機械的強度に優れ、熱応力による歪の少ない圧電機能装置を提供する。【解決手段】  圧力室１０５を有する基板１０４と、基板１０４の表面の少なくとも一部の領域上に設けられた振動板１０１と、振動板１０１を振動させる圧電体素子１００とを備える。圧電体素子１００は圧電体膜１０２並びにその一方の面側に位置する第１の電極１０１及び他方の面側に位置する第２の電極１０３を含んでなる。第１の電極１０１は振動板１０１により構成されている。振動板１０１は基板１０４と本質的に同じ材質からなり且つ少なくとも一部が単結晶体からなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の表面の少なくとも一部の領域上に設けられた振動板と、該振動板を振動させる圧電体素子とを備える圧電機能装置であって、
前記圧電体素子は少なくとも圧電体膜並びにその一方の面側に位置する第１の電極及び他方の面側に位置する第２の電極を含んでなり、前記第１の電極は前記振動板により構成されており、前記振動板は前記基板と本質的に同じ材質からなり且つ少なくとも一部が単結晶体からなることを特徴とする圧電機能装置。
【請求項２】
前記振動板の少なくとも一部がシリコン単結晶体からなることを特徴とする、請求項１に記載の圧電機能装置。
【請求項３】
前記振動板の少なくとも一部が結晶方位（１１１）面のシリコン単結晶体からなることを特徴とする、請求項２に記載の圧電機能装置。
【請求項４】
前記振動板の抵抗率が１０−４Ω・ｃｍ以上１０５Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項５】
前記振動板の抵抗率が１０−１Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする、請求項４に記載の圧電機能装置。
【請求項６】
前記振動板の抵抗率が１０−４Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項７】
前記振動板中のドーパント濃度が１０１２個ｃｍ−３以上１０２２個ｃｍ−３以下であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項８】
前記振動板中のドーパント濃度が１０１６個ｃｍ−３以上であることを特徴とする、請求項７に記載の圧電機能装置。
【請求項９】
前記振動板中のドーパント濃度が１０２２個ｃｍ−３を超えることを特徴とする、請求項１乃至３及び６のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項１０】
前記基板の少なくとも一部が単結晶体からなることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項１１】
前記基板の少なくとも一部がシリコン単結晶体からなることを特徴とする、請求項１０に記載の圧電機能装置。
【請求項１２】
前記基板の結晶軸と前記振動板の結晶軸とが前記基板と前記振動板との界面において不連続であることを特徴とする、請求項１０乃至１１のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項１３】
前記振動板と前記基板とが電気的に絶縁されていることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項１４】
前記振動板には前記基板との電気的絶縁のための絶縁層が付されていることを特徴とする、請求項１３に記載の圧電機能装置。
【請求項１５】
前記基板には前記振動板との電気的絶縁のための絶縁層が付されていることを特徴とする、請求項１３乃至１４のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項１６】
前記振動板に付された絶縁層及び／または前記基板に付された絶縁層は二酸化シリコンからなる層を含むことを特徴とする、請求項１４乃至１５のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項１７】
前記圧電体膜が単結晶体あるいは単一配向した結晶体よりなることを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれかに記載の圧電機能装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれかに記載の圧電機能装置を製造する方法であって、
前記基板の表面の少なくとも一部の領域上に前記振動板を形成するに際し、非多孔質層形成用基板を陽極化成して表面に多孔質層を形成する工程と、該多孔質層上に非多孔質層を形成する工程と、これにより得られた多層構造体の前記非多孔質層の側の面を前記基板の表面の少なくとも一部の領域に貼り合わせる工程と、前記多層構造体から前記多孔質層、前記非多孔質層及び前記非多孔質層形成用基板を除去する工程とを行うことを特徴とする、圧電機能装置の製造方法。
【請求項１９】
前記多孔質層を形成する工程に先だって前記非多孔質層形成用基板の前記表面の側の層にドーパントを添加して添加層を形成することを特徴とする、請求項１８に記載の圧電機能装置の製造方法。
【請求項２０】
前記圧電体素子を形成するに際し、前記基板の表面の少なくとも一部の領域上に前記振動板を形成することで前記第１の電極を形成する工程と、該第１の電極上に前記圧電体膜を形成する工程と、該圧電体膜上に前記第２の電極を形成する工程とを行うことを特徴とする、請求項１８乃至１９のいずれかに記載の圧電機能装置の製造方法。
【請求項２１】
流体が収容される圧力室と該圧力室に連通する流体噴射のための吐出口と前記圧力室に面して設けられたアクチュエータとを含む流体噴射ヘッドであって、前記アクチュエータが請求項１乃至１７の何れかに記載の圧電機能装置からなることを特徴とする流体噴射記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体膜の圧電性を利用して所要の機能を発揮する圧電機能装置及びその製造方法、並びに該圧電機能装置をアクチュエータとして用いた流体噴射記録ヘッドに関するものである。圧電機能装置は各種の振動子や発振子、或いはスピーカー用発音素子、或いは圧力センサーやマイクロホン等として用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコンなどの電子機器に接続される印刷装置として、印刷性能がよく取り扱いが簡単でかつ低コストである等の理由から、流体噴射記録ヘッドを用いたプリンタ（流体噴射記録装置）が広く普及している。流体噴射記録ヘッドにおける流体噴射の方式には、熱エネルギーによってインク等の流体中に気泡を発生させ、その気泡発生による流体中の圧力波を利用して液滴を吐出させるものや、静電力により液滴を吸引吐出させるものや、圧電機能装置であるアクチュエータにより流体中に生ぜしめられる圧力波を利用したもの等、種々の方式がある。
【０００３】
一般に、圧電機能装置をアクチュエータとして用いた流体噴射記録ヘッドは、例えば流体供給室に連通した圧力室とその圧力室に連通した液吐出口とを備え、その圧力室の一部分が圧電体素子に接合された振動板により構成されている。圧電体素子は、圧電体膜とその両面に形成された対をなす電極とを備えている。このような構成において、圧電体素子の対をなす電極間に所定の電圧を印加して圧電体膜を変形たとえば伸縮させることにより、振動板にたわみ振動を起こさせて圧力室内の流体を圧縮し、これにより液吐出口から流体を液滴の形態で吐出させている。
【０００４】
近時、カラー用の流体噴射記録装置が普及してきており、その印刷性能の向上、特に高解像度化および高速印刷、さらには流体噴射記録ヘッドの長尺化が求められている。そのため流体噴射記録ヘッドを微細化マルチノズルヘッド構造となすことで高解像度および高速印刷を実現することが試みられている。
【０００５】
流体噴射記録ヘッドを微細化するためには、各ノズルに対応する流体吐出のための圧電機能装置としてのアクチュエータを小型化することが必要になる。さらには、全体のプロセスを一貫した半導体成膜プロセスで完結することが、低コストで精度の高い長尺の流体噴射記録ヘッドの作製には有利である。
【０００６】
流体噴射記録ヘッドの作製方法として、例えば特開２００２−６７３１６号公報（特許文献１）に記載の方法が知られている。この方法は、キャビティを画成したキャビティ形成基板と、該キャビティ形成基板の一方面側に振動板を介して設けられて前記キャビティに圧力を付与する圧電体素子と、前記キャビティ形成基板の他方面側に設けられて前記キャビティに連通するノズル開口を有するノズルプレートとを有するインクジェット式記録ヘッドの製造方法において、前記キャビティ形成基板に前記キャビティを形成する工程と、前記ノズルプレートとなる前記ノズル開口が穿設されたシリコン単結晶基板に水素イオンを注入して水素イオン層を形成する工程と、前記キャビティ形成基板の前記キャビティを形成した面と前記シリコン単結晶基板の前記水素イオンを注入した側の面とを接触させる工程と、所定温度に加熱することにより前記シリコン単結晶基板を前記水素イオン層から剥離して残りのシリコン単結晶基板を前記ノズルプレートとする工程と、前記所定温度よりもさらに高温に加熱して前記キャビティ形成基板と前記ノズルプレートとを熱接合する工程とを有することを特徴している。
【０００７】
また、流体噴射記録ヘッドの作製方法として、例えば特開２００２−２３４１５６号公報（特許文献２）に記載の方法が知られている。この方法は、液吐出口に連通され一部に開口部が形成された圧力室を有する本体基板部と、前記開口部をふさぐように前記圧力室に接合された圧電素子構造体とを備える流体噴射ヘッドにおいて、前記圧電素子構造体は振動板と圧電膜を有し、前記振動板は、単結晶材料または多結晶材料あるいはこれらの材料の少なくとも一方に対して当該材料の成分元素と異なる元素がドープされた材料からなる層と該層をサンドイッチ状に挟む酸化物層とを有し、前記圧電膜は、単一配向結晶または単結晶であることを特徴としている。
【０００８】
また、流体噴射記録ヘッドの作製方法として、例えば特開２００３−１７７８０号公報（特許文献３）に記載の方法が知られている。この方法では、堆積用基板上に圧電膜を形成し、これに電極を兼ねる振動板を形成している。ここでは、電極を兼ねる振動板の材料としては、金属（Ｃｒ）が用いられている。
【特許文献１】特開２００２−６７３１６号公報
【特許文献２】特開２００２−２３４１５６号公報
【特許文献３】特開２００３−１７７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような現状において、流体噴射記録装置の更に一層の性能向上に寄与する流体噴射記録ヘッドを提供することを目的の１つとする。また、本発明の他の目的は、流体噴射記録ヘッドのアクチュエータその他の用途に使用され得る、構成が単純で、機械的強度に優れ、熱応力による歪の少ない圧電機能装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
基板と、該基板の表面の少なくとも一部の領域上に設けられた振動板と、該振動板を振動させる圧電体素子とを備える圧電機能装置であって、
前記圧電体素子は少なくとも圧電体膜並びにその一方の面側に位置する第１の電極及び他方の面側に位置する第２の電極を含んでなり、前記第１の電極は前記振動板により構成されており、前記振動板は前記基板と本質的に同じ材質からなり且つ少なくとも一部が単結晶体からなることを特徴とする圧電機能装置、
が提供される。
【００１１】
これにより、第１に構成が単純化され、第２に機械的強度が優れたものとなり、第３に振動板と基板とで熱膨張係数が略同じになることで熱応力による歪の発生が低減される。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記振動板の少なくとも一部がシリコン単結晶体からなる。これにより、機械的強度が高められる。さらに、振動板の結晶面方位によって機械的特性を制御することが可能となる。具体的には、結晶方位（１００）面では１３０ＧＰａ程度、結晶方位（１１０）面では１７０ＧＰａ程度、結晶方位（１１１）面では１９０ＧＰａ程度となるので、これらの特性を使い分けて振動板を作製することができる。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記振動板の少なくとも一部が結晶方位（１１１）面のシリコン単結晶体からなる。これにより、振動板のアルカリ性流体に対する耐性が高められる。
【００１４】
本発明の一態様においては、前記振動板の抵抗率が１０−４Ω・ｃｍ以上１０５Ω・ｃｍ以下である。これにより、振動板を電極として用いることが可能である。但し、圧電体膜の材質、圧電体膜の寸法、駆動電圧、駆動周期等によっては、この範囲に限る必要はない。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記振動板の抵抗率が１０−４Ω・ｃｍ以上１０−１Ω・ｃｍ以下である。これにより、第１の電極の抵抗を一層小さくすることができる。特に、第１の電極と同一の工程で同一材料からなる配線部を形成する場合には、該配線部の抵抗をも小さくすることができ、電気信号の遅延を防止することができる。
【００１６】
本発明の一態様においては、前記振動板の抵抗率が１０−４Ω・ｃｍ未満である。これにより、第１の電極の抵抗を更に一層小さくすることができる。特に、第１の電極と同一の工程で同一材料からなる配線部を形成する場合には、該配線部の抵抗をも更に小さくすることができ、電気信号の遅延を一層良好に防止することができる。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記振動板中のドーパント濃度が１０１２個ｃｍ−３以上１０２２個ｃｍ−３以下である。これにより、振動板の抵抗率を容易に１０−４Ω・ｃｍ以上１０５Ω・ｃｍ以下とすることができる。
【００１８】
本発明の一態様においては、前記振動板中のドーパント濃度が１０１６個ｃｍ−３以上１０２２個ｃｍ−３以下である。これにより、振動板の抵抗率を容易に１０−４Ω・ｃｍ以上１０−１Ω・ｃｍ以下とすることができる。
【００１９】
本発明の一態様においては、前記振動板中のドーパント濃度が１０２２個ｃｍ−３を超える。これにより、振動板の抵抗率を容易に１０−４Ω・ｃｍ未満とすることができる。
【００２０】
本発明の一態様においては、前記基板の少なくとも一部が単結晶体、たとえばシリコン単結晶体からなる。シリコンは、半導体プロセスで頻繁に用いられる材料であり、ウェットエッチングや、ドライエッチング等の様々な加工法が開発されている。よって、この態様によれば、基板を様々に加工でき、例えば、圧力室などの流体の溜まり場、流体流路、流体吐出口等を基板に容易に形成できる。
【００２１】
本発明の一態様においては、前記基板の結晶軸と前記振動板の結晶軸とが前記基板と前記振動板との界面において不連続である。単結晶体は、結晶軸に沿って力が加わるとヘキ開する性質がある。よって、この態様によれば、振動板がヘキ開するのを防止することができる。
【００２２】
本発明の一態様においては、前記振動板と前記基板とが電気的に絶縁されている。本発明の一態様においては、前記振動板には前記基板との電気的絶縁のための絶縁層が付されている。本発明の一態様においては、前記基板には前記振動板との電気的絶縁のための絶縁層が付されている。これにより、振動板から基板へと電流がリークするのを防止でき、同一基板を用いて複数のアクチュエータを作製しても隣接アクチュエータが誤作動するのを防止することができる。また、絶縁層の材料として流体に対して化学的に安定な材料を選択することで、絶縁層に振動板の腐食保護膜としての機能を付与することができる。
【００２３】
本発明の一態様においては、前記振動板に付された絶縁層及び／または前記基板に付された絶縁層は二酸化シリコンからなる層を含む。二酸化シリコンは、シリコンを加熱することで、簡単に得ることができる。よって、この態様によれば、絶縁層の形成が容易である。また、二酸化シリコンは、シリコンと比べてアルカリ性の溶液等に対する耐性が高いので、この態様はアルカリ性の流体を使用する場合に好適である。
【００２４】
本発明の一態様においては、前記圧電体膜が単結晶体あるいは単一配向した結晶体よりなる。圧電体膜は電圧を印加すると機械的歪が生じる。この機械的歪は、圧電体膜の結晶性によって変化する。この態様では、圧電体膜が単結晶体あるいは単一配向した結晶体であるので、圧電特性がよい。
【００２５】
また、本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
以上のような圧電機能装置を製造する方法であって、
前記基板の表面の少なくとも一部の領域上に前記振動板を形成するに際し、非多孔質層形成用基板を陽極化成して表面に多孔質層を形成する工程と、該多孔質層上に非多孔質層を形成する工程と、これにより得られた多層構造体の前記非多孔質層の側の面を前記基板の表面の少なくとも一部の領域に貼り合わせる工程と、前記多層構造体から前記多孔質層、前記非多孔質層及び前記非多孔質層形成用基板を除去する工程とを行うことを特徴とする、圧電機能装置の製造方法、
が提供される。
【００２６】
これにより、第１に、非多孔質層は、任意厚さで形成することが可能であるため、所望の厚みの振動板を得ることが可能である。第２に、非多孔質層は、非多孔質層形成用基板に対してエピタキシャルに成長するので、非多孔質層形成用基板として結晶性の良好なもの（例えば単結晶シリコン）をもちいれば、それに従って結晶性のよい非多孔質層を得ることができる。第３に、非多孔質層形成用基板に含まれる導電型を制御し得る元素（ドーパント）の濃度により非多孔質層に含まれる導電型を制御し得る元素の濃度を制御できるので、非多孔質層の導電性を制御することができる。第４に、非多孔質層を振動板として基板の表面に転写した後の非多孔質層形成用基板は分離して再利用できるので、低コストで振動板を作製することが可能である。
【００２７】
本発明の一態様においては、前記多孔質層を形成する工程に先だって前記非多孔質層形成用基板の前記表面の側の層にドーパントを添加して添加層を形成する。これにより、非多孔質層の導電性の制御が一層容易になる。
【００２８】
本発明の一態様においては、前記圧電体素子を形成するに際し、前記基板の表面の少なくとも一部の領域上に前記振動板を形成することで前記第１の電極を形成する工程と、該第１の電極上に前記圧電体膜を形成する工程と、該圧電体膜上に前記第２の電極を形成する工程とを行う。これによれば、振動板と別に第１の電極を形成する必要がなく、製造工程が簡単化される。
【００２９】
また、本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
流体が収容される圧力室と該圧力室に連通する流体噴射のための吐出口と前記圧力室に面して設けられたアクチュエータとを含む流体噴射ヘッドであって、前記アクチュエータが以上のような圧電機能装置からなることを特徴とする流体噴射記録ヘッド、
が提供される。
【発明の効果】
【００３０】
以上のような本発明によれば、
第１に、振動板が圧電体膜を駆動させる第１の電極を兼ねるので、構成が単純で、
第２に、振動板の少なくとも一部が単結晶体からなるので、機械的強度に優れ、
第３に、振動板と基板の熱膨張係数が略同じになることで、熱応力による歪の少ない、
アクチュエータ等の圧電機能装置が提供される。
【００３１】
よって、圧電機能装置をアクチュエータとして用いる流体噴射記録ヘッドにおいて、それらの構成を単純にすることができ、振動板の変形に対する強度を向上させることができ、基板と振動板との間での熱応力による歪みを低減することができる。これにより、アクチュエータ及び流体噴射記録ヘッドを高密度に配置でき、流体噴射記録ヘッドより噴射される流体の噴射の方向性等の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
図１は、本発明による圧電機能装置としてのアクチュエータの一実施形態を示す模式図である。
【００３４】
図１において、基板１０４には上面から下面にかけて貫通した圧力室１０５が形成されている。基板１０４の上面には、その一部の領域であって圧力室１０５による開口部を完全に覆う領域に圧電体素子１００が形成されている。この圧電体素子１００は、圧電体膜１０２とその下面側に配置された第１の電極１０１及び上面側に配置された第２の電極１０３とからなる。第１の電極１０１はアクチュエータの振動板としても機能する。第１の電極１０１と第２の電極１０３との間には駆動用電源１０６により所要の駆動電圧が印加される。
【００３５】
駆動用電源１０６により第１の電極兼振動板１０１と第２の電極１０３との間に電圧を印加すると、圧電体膜１０２が変形する。その結果、圧電体素子１００が撓み、これにより振動板１０１が撓む。かくして、圧電体素子１００が駆動される前の状態に比べて、圧力室１０５内に収容された流体の圧力が変化する。これにより、圧力室１０５内および該圧力室と連通する不図示の室内の流体の密度を部分的に変化させたり、圧力室１０５内の流体を圧力室外へと押し出したり、圧力室１０５内に流体を引き込んだりすることが可能である。
【００３６】
図２〜図４はそれぞれ、本発明による圧電機能装置としてのアクチュエータの更に別の実施形態を示す模式図である。これらの実施形態において、基板２０４，３０４，４０４は図１の実施形態の基板１０４と同等のものであり、圧力室２０５，３０５，４０５は図１の実施形態の圧力室１０５と同等のものであり、圧電体素子２００，３００，４００を構成する圧電体膜２０２，３０２，４０２；第１の電極２０１，３０１，４０１及び第２の電極２０３，３０３，４０３はそれぞれ図１の実施形態の圧電体素子１００を構成する圧電体膜１０２、第１の電極１０１及び第２の電極１０３と同等のものであり、駆動用電源２０６，３０６，４０６は図１の実施形態の駆動用電源１０６と同等のものである。
【００３７】
図２の実施形態では、振動板２０１の下面に絶縁体材料の層（即ち絶縁層）２０７が付された構成となっている。絶縁層２０７は振動板２０１と基板２０４とを電気的に絶縁する機能を有する。これにより、同一基板上に複数のアクチュエータが形成されている場合においても、隣接アクチュエータが誤作動するのを防止することができ、更に基板２０４に電流が流れて圧力室２０５内の流体に電気分解等の化学的反応が起こるような事態を防止することができ、ひいては振動板２０１と基板２０４とが腐食されるのを防止することができる。
【００３８】
図３の実施形態では、基板３０４の上面及び下面並びに圧力室３０５の内壁面に絶縁層３０７が付された構成となっている。絶縁層３０７は、図２の実施形態の絶縁層２０７と同様な機能を有する。
【００３９】
図４の実施形態では、振動板４０１の下面に絶縁層４０７が付され、更に基板４０４の上面及び下面並びに圧力室４０５の内壁面に絶縁層４０８が付された構成となっている。絶縁層４０７，４０８は、図２の実施形態の絶縁層２０７及び図３の実施形態の絶縁層３０７と同様な機能を有する。
【００４０】
図５〜図８はそれぞれ、本発明による流体噴射記録ヘッドの一実施形態を示す模式図である。これらの実施形態において、圧電体素子５００，６００，７００，８００を構成する圧電体膜５０２，６０２，７０２，８０２；第１の電極５０１，６０１，７０１，８０１及び第２の電極５０３，６０３，７０３，８０３はそれぞれ図１の実施形態の圧電体素子１００を構成する圧電体膜１０２、第１の電極１０１及び第２の電極１０３と同等のものであり、駆動用電源５０６，６０６，７０６は図１の実施形態の駆動用電源１０６と同等のものである。
【００４１】
図５の実施形態では、基板５０４は図１の実施形態の基板１０４と同等のものであり、圧力室５０５は図１の実施形態の圧力室１０５と同等のものである。基板５０４の下面にはノズルプレート５０７が付されており、該ノズルプレートには圧力室５０５と連通する流体噴射用の吐出口５０８が形成されている。
【００４２】
上記図１の実施形態に関して説明したように、駆動用電源５０６により第１の電極兼振動板５０１と第２の電極５０３との間に電圧を印加すると、圧電体膜５０２が変形する。その結果、圧電体素子が撓み、これにより振動板５０１が撓む。かくして、圧電体素子５００が駆動される前の状態に比べて、圧力室５０５内の圧力が変化する。これにより、圧力室５０５内に収容された流体の密度を部分的に変化させ吐出口５０８から流体を液滴として吐出させることができる。圧電体素子５００の駆動特性、圧力室５０５の形状や寸法、吐出口５０８の形状や寸法等を適宜設定することにより、流体の噴射特性を所望のものに制御することが可能である。
【００４３】
図６の実施形態では、基板６０４の下面側の部分を圧力室６０５の下側まで延長して、この延長した部分に圧力室５０５と連通する吐出口６０７が形成されている。この実施形態の作用は図５の実施形態と同様である。
【００４４】
図７の実施形態では、基板７０４の圧力室７０５の内壁面を形成する部分を上側から下側へと圧力室７０５が次第に幅狭になるような斜面７０７に形成して、基板７０４の下側の部分に圧力室７０５と連通する吐出口７０８が形成されている。この実施形態の作用は図５の実施形態と同様である。
【００４５】
図８の実施形態では、基板８０４に、圧力室８０５に加えて該圧力室と連通する流路８０８及び共通液室８０７が形成されている。基板８０４の下面にはノズルプレート８０９が付されており、該ノズルプレートには流路８０８を介して圧力室８０５と連通する吐出口８１０が形成されている。本実施形態では、吐出口８１０が複数設けられており、これに対応して流路８０８及び圧力室８０５も複数設けられている。各圧力室８０５は１つの共通液室８０７と連通している。更に、吐出口８１０、流路８０８及び圧力室８０５に対応して圧電体膜８０２及び第２の電極８０３も複数（図では３つ）設けられている。但し、第１の電極８０１は複数の第２の電極８０３に対して共通に１つ設けられている。
【００４６】
駆動用電源８０６による第１の電極兼振動板８０１と第２の電極８０３との間の電圧印加は、第２の電極８０３のそれぞれにつき個別になされる。これにより、上記図５の実施形態に関して説明したと同様にして、各圧力室８０５から各流路８０８及び各吐出口８１０を介して流体が液滴として吐出される。各圧力室８０５へは共通液室８０７から流体が補給される。
【００４７】
次に、本発明による圧電機能装置の製造方法の一実施形態を説明する。
【００４８】
［圧力室の形成］
基板（図１では１０４）に圧力室（図１では１０５）を形成する。基板の材料としては、有機材料、無機材料の何れも選択可能である。尚、以下の記述では、圧力室の形成方法について述べるが、以下の圧力室の形成方法を用いて、必要に応じて上記の吐出口（図６では６０７）、流路（図８では８０８）、共通液室（図８では８０７）等も基板の一部に形成することが可能である。
【００４９】
可塑性，硬化性等の特性を有する材料であれば、鋳型等を用いて圧力室を有する基板を形成できる。また、バイト，レーザー，化学的または物理的エッチング（ドライエッチング，ウェットエッチングを含む），サンドブラスト等の加工技術を用いて圧力室を有する基板を形成できる。但し、これらに限定されるものではない。
【００５０】
基板材料としてシリコンを用いる場合、ＳＦ系のガスを用いるドライエッチングで垂直、且つ高速に圧力室を形成できる。この場合、ＳＦ系ガスによるエッチング、ＣＦ系ガスによるパッシベイション層（または、エッチング保護層と呼ぶ：側壁がエッチングされるのを防止する層）の形成を交互におこなうことで、更に良好に垂直且つ高速にエッチングできる。図６に示す様に段差形状にエッチング加工することも可能である。具体的には、複数のマスク層を用いて順次エッチングを行い、段差形状を得ることが可能である。
【００５１】
単結晶材料よりなる基板を加工する場合、結晶異方性エッチングを用いて圧力室を形成することができる。例えば、水酸化カリウム水溶液や、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液を用いる結晶異方性エッチングにより、単結晶シリコンに圧力室を形成できる。この場合、単結晶シリコンを結晶方位（１００）面から結晶異方性エッチングすることで、すり鉢状のエッチング形状を得ることができる（例えば図７参照）。これは、結晶異方性エッチングにより、結晶方位（１１１）面７０７が現れるためである。このすり鉢形状の底部を貫通孔とし、該貫通孔を吐出口７０８として用いることが可能である。また、結晶方位（１１０）面から結晶異方性エッチングすれば、エッチング開口幅と同じ幅で基板を掘り込んでいくことが可能である。
【００５２】
無機材料としては、振動板（図１では１０４）を構成する材料と本質的に同じ材質からなる材料が選択される。好適には、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、非晶質Ｓｉ、ガラス、石英、アルカリガラス、無アルカリガラスの他、ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＡｓＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＡｓ，ＡｌＧａＳｂ，ＩｎＧａＡｓ，ＺｎＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ，ＳｉＧｅ等の化合物半導体等から選択される少なくとも１つからなる単層又は積層体を選択できる。
【００５３】
基板が導電性を有する場合、表面に絶縁層を形成することで、基板と振動板とを電気的に絶縁することが可能である。絶縁層は、酸化膜や窒化膜等からなり、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などで形成できる。基板がシリコンからなる場合、表面を酸化して二酸化シリコンを形成することで絶縁層を形成できる。絶縁層は、電気的な絶縁を保つだけでなく、流体と流路を有する基板とが化学的もしくは電気化学的に反応して基板が腐食されるのを防止する機能をも有することが可能である。例えば、シリコンの酸化物，窒化物は、酸性，アルカリ性の種々の流体に対して耐性を有する。
【００５４】
［非多孔質層の形成による多層構造体の作製］
振動板となる非多孔質層の形成について、図９を用いて説明する。
【００５５】
図９（Ａ）の工程では、シリコンからなる非多孔質層形成用基板９０１の表面側に導電型を制御し得る元素（以下、ドーパントということもある）を添加した添加層９０２を形成する。非多孔質層形成用基板が既にドーパントを有する場合には、この添加層９０２の形成は不要である。ドーパントとしては、例えばＢ（ボロン）を用いることができる。
【００５６】
図９（Ｂ）の工程では、添加層９０２の表面側を陽極化成により多孔質化し、多孔質層９０３を形成する。この多孔質化は、添加層９０２の一部の厚さ領域が残留するようにしてなされる。陽極化成は、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）中で、添加層形成済のシリコン基板９０１に電流を流し、基板の表面を溶かして多孔質化するものである。
【００５７】
図９（Ｃ）の工程では、多孔質層９０３上に非多孔質層（これが振動板となる）９０４を形成する。非多孔質層９０４の形成にはＣＶＤ法を用いる。この工程で形成される非多孔質層９０４には、非多孔質層形成用基板９０１、添加層９０２または多孔質層９０３に含まれるドーパントが拡散する。従って、非多孔質層９０４は導電性を有するものとなる。更に、ＣＶＤに用いるガスの組成を制御することによっても、非多孔質層９０４の導電性を制御することが可能である。
【００５８】
以上のようにして得られた非多孔質層９０４は、ドーパントを含むので導電性を有する。非多孔質層９０４の導電性は、添加層９０２のドーパント濃度により制御可能である。ドーパント濃度に比例して導電性は向上するので、振動板の所要の駆動周波数，駆動電圧，振動板のサイズ，振動板から延びる配線の形状等に合わせて、適切な導電性を選択することが可能である。
【００５９】
ドーパントの濃度の範囲が１０１２個ｃｍ−３以上１０２２個ｃｍ−３以下で、シリコン基板の抵抗率の範囲はほぼ１０−４Ω・ｃｍ以上１０５Ω・ｃｍ以下となる。この範囲でドーパントの濃度を任意に選択するのが好ましい。ドーパントの濃度が増加するに従い、基板の抵抗率は低下する。よって、更に低い抵抗率の振動板を得る場合には、ドーパントをこの範囲以上に添加しても構わない。
【００６０】
好適には、ドーパントの濃度の範囲は１０１６ｃｍ−３以上１０２２個ｃｍ−３以下である。このときのシリコン基板の抵抗率の範囲はほぼ１０−４Ω・ｃｍ以上１０−１Ω・ｃｍ以下である。この範囲は、金属などの良導体に近い抵抗率の範囲であるので、電極として用いるのに適している。
【００６１】
更に好適には、ドーパントの濃度が１０２２個ｃｍ−３を超える。このときのシリコン基板の抵抗率はほぼ１０−４Ω・ｃｍ未満である。この抵抗率は、金属などの良導体に近いので、電極として用いるのに適している。
【００６２】
非多孔質層９０４として、好適には、単結晶シリコン（Ｓｉ）の他、ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＡｓＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＡｓ，ＡｌＧａＳｂ，ＩｎＧａＡｓ，ＺｎＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ，ＳｉＧｅ等の化合物半導体等から選択される少なくとも１つからなる単層又は積層体を形成可能である。非多孔質層９０４は、単一の材料のみに限らず、複数層の異なる材質の材料を積層した構造にすることもできる。
【００６３】
この場合、非多孔質層９０４は、少なくとも一部が単結晶体よりなるものであるので、上記材料の多結晶体も“少なくとも一部が単結晶体よりなるもの”に含まれる（多結晶体は、単結晶体の集合体である）。また、機械的特性、電気的特性、化学的特性に支障がない範囲において、非多孔質層９０４の一部に非晶質のものがふくまれても構わない。また、少なくとも一部が単結晶体よりなる非多孔質層９０４に対して非晶質のものを積層しても構わない。
【００６４】
非多孔質層９０４は非多孔質層形成用基板９０１の結晶面に対してエピタキシャルに形成させることが可能であるので、非多孔質層形成用基板の結晶面に沿って非多孔質層の結晶面を形成することが可能である。よって、非多孔質層形成用基板９０１の表面を所望の結晶面からなるものとすれば、種々の結晶面を持つ非多孔質層９０４を得ることが可能である。単結晶Ｓｉは、結晶面に応じて機械的特性、化学的特性等が異なるので、機械的特性、化学的特性等の異なる非多孔質層を得ることが可能である。
【００６５】
非多孔質層９０４はＣＶＤ法等で成膜により形成されるので、厚みは任意である。例えば、流体噴射記録ヘッド用の振動板として好適な厚み（２０μｍ以下）も形成可能である。これに対して、上記特開２００２−６７３１６号公報に記載の方法では、デラミネーション法により単結晶部を有する振動板を得ている。ここで、デラミネーション法とは、シリコン単結晶基板に水素イオンをある深さまで打ち込んで、水素イオンを打ち込んだ深さの分だけの厚みのシリコン単結晶膜を得るものである。デラミネーション法では、剥離したシリコン単結晶膜内には高密度の欠陥が形成されてしまい、該膜の機械的特性に悪影響を及ぼすことがある。また、１０μｍ前後の厚みで該シリコン単結晶膜を取り出すのは、非常に困難である。
【００６６】
必要に応じて、図９（Ｄ）の工程を行うことができる。この工程では、非多孔質層９０４上に絶縁層９０５を形成する。絶縁層９０５は、非多孔質層９０４の一部を酸化することで、もしくは、絶縁性材料からなる層を成膜することで形成できる。
【００６７】
絶縁層９０５は、電気的な絶縁を保つだけでなく、流体と振動板とが化学的もしくは電気化学的に反応して振動板が腐食されるのを防止する機能をも有することが可能である。例えば、シリコンの酸化物，窒化物は、酸性，アルカリ性の種々の流体に対して耐性を有する。この場合、非多孔質層，絶縁層の材質，結晶構造，積層状態等の組み合わせによって、振動板の機械的特性を制御することが可能である。
【００６８】
［基板と多層構造体との貼り合わせ］
次に、以上のようにして得られた多層構造体と基板との貼り合わせについて、図１０（Ａ）を用いて説明する。
【００６９】
図１０（Ａ）の工程では、第１の基体１００１（図９（Ｃ）の工程で得られた多層構造体［但し、図９（Ｃ）とは上下逆］）と、第２の基体１００２（基板と記載している場合がある［図１の基板１０４等］）とを貼り合わせる。この貼り合わせは、第１の基体１００１と第２の基体１００２とを重ね合わせて加圧及び加熱することで行うことができ、陽極接合により行うことができ、無機系又は有機系の接着剤等により接着することで行うことができ、或いは、貼り合わせ面をプラズマ処理し活性な状態として密着させることで行うことができる。
【００７０】
この貼り合わせに際しては、第１の基体１００１の振動板となる非多孔質層９０４の結晶軸の方向が、基板１００２の上面の圧力室１００３の開口の全ての辺（即ち振動板と接する全ての辺）の方向と一致しないようにすることが望ましい。このようにすることで、振動板のヘキ開によるアクチュエータ又は流体噴射記録ヘッドの破壊（ヘキ開）を防ぐことが可能となる。
【００７１】
特に、振動板として単結晶Ｓｉからなるものを用い、第２の基体１００２としてガラス（例えばアルカリガラス）からなるものを用いることで、陽極接合による貼り合わせを用いることが可能である。この場合、単結晶Ｓｉとガラスとの熱膨張係数は略同じであるので、貼り合わせ後の歪みが小さく、温度変化による応力発生やそれに伴う振動板の剥離等が起こり難くなる。
【００７２】
また、特に、振動板として単結晶Ｓｉからなるものを用い、第２の基体１００２として単結晶Ｓｉからなるものを用いることで、熱膨張係数の違いによる歪の発生の無いアクチュエータ及び流体噴射記録ヘッドを得ることが可能である。
【００７３】
尚、本発明において、「振動板は基板と本質的に同じ材質からなる」とは、振動板、基板夫々を構成する物質の熱膨張係数が略同じであることを指す。従って、各々の材質がＳｉであっても、それ以外の元素の組み合わせであっても、各々の熱膨張係数が略同じであれば、本発明においては本質的に同じ材質である。この場合、振動板、基板の何れか一方若しくは両方が、主材料と異なる元素（例えばＢ：ボロン等）を含んでいたり、化合物化していたりしても、熱膨張係数が略同じであれば、本発明においては本質的に同じ材質である。  ある元素よりなる材料に対して、例えば別の元素を混ぜることで、該材料の熱膨張係数を制御することが可能であることは、当業者が一般に知るところである。 
【００７４】
［非多孔質層形成用基板の分離］
次に、以上のようにして得られた貼り合わせ体からの第１の基体の一部である非多孔質層形成用基板の分離除去について、図１０（Ｂ）を用いて説明する。
【００７５】
図１０（Ｂ）の工程では、貼り合わせ体から、多層構造体（第１の基体１００１）の非多孔質層形成用基板９０１及び添加層９０２を除去する。添加層９０２の表面層領域を多孔質化することで形成された多孔質層９０３は、貼り合わせ体のそれ以外の領域に比べて脆弱であるため、崩壊しやすい。
【００７６】
分離方法としては、例えば貼り合わせ面に対して垂直な方向に引っ張る方法、貼り合わせ面に対して平行な方向に剪断応力をかける方法（例えば貼り合わせ面に平行な面内でそれぞれの基体を互いに反対方向に移動させる方法や円周方向にそれぞれの基体を反対方向に回転させる方法など）、貼り合わせ面に対して垂直な方向に加圧する方法、分離領域に超音波などの波動エネルギーを印加する方法、分離領域に貼り合わせ体の側面側から貼り合わせ面に平行に剥離用部材（例えばナイフのような鋭利なブレード）及び／又は流体を挿入または注入する方法、分離領域として機能する多孔質層に染み込ませた物質の膨張エネルギーを利用する方法、分離領域として機能する多孔質層を貼り合わせ体の側面から熱酸化し体積膨張させて分離する方法、分離領域として機能する多孔質層を貼り合わせ体の側面から選択エッチングして分離する方法、分離領域としてイオン打ち込みにより形成された微小気泡（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）を得ることのできる層を用いレーザー照射などにより加熱することによって分離する方法などがある。更に、パルス状に加熱し、熱応力をかける、あるいは多孔質層を軟化させる方法等がある。しかし、これらの方法に限定されるものではない。孔のサイズ，間隔等が異なる多孔質層を複数層形成（即ち、第１の多孔質層，第２の多孔質層を形成）しておけば、第１の多孔質層と第２の多孔質層との間で多層構造体を容易に分割することが可能である。
【００７７】
［多孔質層の除去］
次に、以上のようにして非多孔質層形成用基板更には添加層を分離した貼り合わせ体からの多孔質層の除去について、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）を用いて説明する。
【００７８】
第１の基体１００１と第２の基体１００２とを貼り合わせて得られる貼り合わせ体を多孔質層９０３において分割した後、非多孔質層９０４上に図１０（Ｂ）のごとく多孔質層９０３の少なくとも一部が残留する場合には、該多孔質層の機械的強度が低いことと、表面積が非常に大きいことを利用して、選択的に除去することができる。選択的な除去の方法としては、研削や研磨やラッピングを用いた機械的な方法の他、エッチング液を用いた化学エッチングや、ケミカルドライエッチングやイオンエッチング（例えば反応性イオンエッチング）等の方法を採用することができる。
【００７９】
これにより、図１０（Ｃ）の形態が得られる。
【００８０】
［圧電体膜の形成］
本発明の圧電機能装置たとえばアクチュエータ、更には流体噴射記録ヘッドに使用される圧電体膜の材質としては、たとえば以下のものが選択できる。
【００８１】
例えば、ＳｒＯ［ＳｒＯｘ］，ＰＺＴ［Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３］，ＰＭＮ［Ｐｂ（ＭｇｘＮｂ１−ｘ）Ｏ３］，ＰＮＮ［Ｐｂ（Ｎｂｘ Ｎｉ１−ｘ）Ｏ３］，ＰＳＮ［Ｐｂ（ＳｃｘＮｂ１−ｘ）Ｏ３］，ＰＺＮ［Ｐｂ（ＺｎｘＮｂ１−ｘ）Ｏ３］，ＰＭＮ−ＰＴ｛（１−ｙ）［Ｐｂ（ＭｇｘＮｂ１−ｘ）Ｏ3 ］−ｙ［ＰｂＴｉＯ3］｝，ＰＳＮ−ＰＴ｛（１−ｙ）［Ｐｂ｛ＳｃｘＮｂ１−ｘ｝Ｏ3］−ｙ［ＰｂＴｉＯ３］｝，ＰＺＮ−ＰＴ｛（１−ｙ）［Ｐｂ（ＺｎｘＮｂ１−ｘ）Ｏ３］−ｙ［ＰｂＴｉＯ３］｝である。ここで、ｘおよびｙは１未満で０を超える数である。例えば、ＰＭＮのｘは０．２〜０．５、ＰＳＮのｘは０．４〜０．７、ＰＭＮ−ＰＴのｙは０．２〜０．４、ＰＳＮ−ＰＴのｙは０．３５〜０．５、ＰＺＮ−ＰＴのｙは０．０３〜０．３５が好ましい。
【００８２】
本発明においては、これらの物質を単一配向結晶あるいは単結晶として成膜させることができるために、性能に優れた圧電体素子を得ることができる。例えば、スパッタ成膜により圧電体膜を単結晶構造にする方法として、成膜温度から３０℃／ｍｉｎ以上の急速冷却を行う方法がある。成膜後、昇温して、急速冷却してもよい。さらに、その他の成膜方法を用いても良い。
【００８３】
また、圧電体膜は、単一組成の一層構造であっても良いし、２種類以上の層の組み合わせによる積層構造であっても良い。また、結晶構造制御のために異種の組成のアンカー層を成膜した後に圧電体膜を成膜しても良い。例えば、ＰＺＴを単結晶成膜させる場合などはＺｒ成分が最初入りやすくなるために、ＰｂＴｉＯ３（本発明中では、ＰＴと記載することがある）のアンカー層を成膜した後にＰＺＴを成膜することが望ましい。また、上記主成分に微量の元素をドーピングした組成物であっても良い。なお、単一配向結晶あるいは単結晶とは、ＸＲＤ（Ｘ線回折装置）のθ−２θ（アウトプレーン）測定により、膜の優先配向度が８０％以上あるものであり、好ましくは８５％以上、より好ましくは９５％以上の優先配向度のものである。
【００８４】
なお、ＰＭＮ−ＰＴあるいはＰＺＮ−ＰＴの単結晶体を圧電体膜として応用した例は、米国特許第５８０４９０７号明細書に記載されているが、この方法はＴＳＳＧ法（Ｔｏｐ  Ｓｅｅｄｅｄ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｍｅｔｈｏｄ）により作製されたバルクの結晶体を切断加工処理し振動板となる基板に接合することにより素子化するものである。そのために、微細加工に適さず、さらに、本発明のように圧電体膜の膜厚を１０μｍ以下にすることはできない方法である。また、バルク中の結晶方位に合わせて切断する必要があるため、非常な手間と労力が必要となるばかりか、結晶配向の不一致を起こす場合もある。
【００８５】
本発明においては、基板上に順次結晶配向の方位の揃った膜を成膜できるので、上記のような問題は発生せず、流体噴射記録ヘッドの場合等には各液吐出口（ノズル）毎の素子（アクチュエータ）の性能のばらつきが少なくかつ接合強度の強いデバイスを得ることができる。また、単一配向結晶あるいは単結晶の圧電体膜であるため、その耐久性、圧電特性にも優れた膜となる。この場合、圧電体膜を形成する為の下地基板、即ち振動板として結晶方位（１１１）面のものを用いると、圧電体膜の結晶性（即ち圧電性）の一層優れたものが得られる。尚、圧電体膜は、ゾルーゲル法等を用いて形成することも可能である。
【００８６】
［第２の電極の形成］
従来法では、一般に、圧電機能装置を作製する場合、圧電体膜と振動板との間に電極を形成する必要があった。例えば、上記特開２００２−６７３１６号公報に記載の方法では、圧電体膜の焼成温度（６００〜１０００℃）に耐える電極材料を選択する必要が生じている。
【００８７】
これに対して、本発明による圧電機能装置たとえばアクチュエータ及び液体噴射記録ヘッドにおいては、電極のうちの一方（第１の電極）を振動板が兼ねているので、圧電体膜と振動板との間に電極を形成する必要がない。他方の電極（第２の電極）は一般的な電極用金属の成膜及びパターニングで形成可能であり、該電極の形成後、数百度の熱処理の工程は無いのであるから、材料の選択の幅がひろい。
【００８８】
以上の図１０（Ａ）〜（Ｃ）の工程に代えて、図１１（Ａ）〜（Ｃ）の工程を採用することができる。図１１（Ａ）〜（Ｃ）の工程では、第２の基体１１０２として図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示される第２の基体１００２と同様のものを使用するが、第１の基体１１０１として図９（Ｄ）の工程で得られた多層構造体［但し、図９（Ｄ）とは上下逆］を使用する。図１１（Ａ）〜（Ｃ）の各工程の内容は図１０（Ａ）〜（Ｃ）の各工程の内容と実質上同等である。
【００８９】
以上の実施形態では圧電機能装置として液体噴射記録ヘッドに使用されるアクチュエータが示されているが、本発明の圧電機能装置は、これに限定されるものではなく、種々の用途に使用される振動子や発振子等であってもよい。たとえば、スピーカーなどの発音素子として使用することができるし、逆止弁等を組み合わせるなどしてダイアフラムポンプ等を形成するのに使用することもできる。また、駆動用電源により対をなす電極間に電圧印加して振動板を変形たとえば振動させるもの以外に、外力による振動板ひいては圧電体素子の変形に基づき圧電体膜内に発生する電荷を対をなす電極に接続した電気的検出器により検出する形態のものであってもよい。この場合、上記実施形態で説明した駆動用電源に代えて対をなす電極に電気的検出器を接続する。このような形態の圧電機能装置としては、マイクロホンや圧力センサー等が例示される。
【実施例】
【００９０】
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
【００９１】
（第１実施例）
本発明によるアクチュエータ、流体噴射記録ヘッド、及びこれらの製造方法の第１実施例を、図９及び図１０を参照して説明する。
【００９２】
厚さ６２５μｍの単結晶シリコン（１００）を非多孔質層形成用基板９０１としてもちいる。表面にＢ（ホウ素）をイオン濃度１０２１個ｃｍ−３で注入し、厚さ２０μｍの添加層９０２を形成する。
【００９３】
この基板を４９％ＨＦ溶液中において陽極化成し、厚さ５μｍの多孔質層９０３を形成する。多孔質層９０３の形成条件は、
［電流密度１００ｍＡ／ｃｍ２］
である。
【００９４】
次に、ＣＶＤ法を用いて非多孔質層（後に振動板となる層）９０４として、単結晶シリコンを約４μｍの厚さに形成し、図９（Ｃ）の形態の第１の基体を得る。非多孔質層９０４の形成条件は、
［使用ガス：ＳｉＨ４／Ｈ２］
［ガス流量：０．６２／１４０（Ｌ／ｍｉｎ）］
［温度：７５０  ℃］
［圧力：１０６４０  Ｐａ］
［成長レート：０．１２  μｍ／ｍｉｎ］
である。
【００９５】
圧力室を形成するための基板として厚さ４００μｍのシリコン単結晶体よりなる基板１００２を用いる。該基板に圧力室を形成するためのエッチング加工を行う。エッチング加工は、ＳＦ系ガス，ＣＦ系ガスを用いるドライエッチングにより行う。基板を両面から略垂直にドライエッチングし、圧力室１００３を形成する。エッチング条件は、
［使用ガス：ＳＦ６／Ｃ４Ｆ８］
［ガス流量：３００／１５０  ｓｃｃｍ］
［温度：２０  ℃］
［ＩＣＰソースパワー：１８００  Ｗ］
［Ｂｉａｓパワー：３０Ｗ］
［エッチレート：６μｍ／ｍｉｎ］
である。
【００９６】
振動板が形成された第１の基体１００１（図９（Ｃ）の形態のもの）と圧力室が形成された基板１００２とを、熱と圧力でもって貼り合わせる。
【００９７】
０．２ｍｍ径のウォ−タージェットをもちいて、第１の基体の非多孔質層形成用基板と添加層とを分離除去する。また、振動板上の多孔質層は研磨により除去する。
【００９８】
振動板上に厚さ約３μｍのＰＺＴよりなる圧電体膜をスパッタリング法により形成する。成膜条件は、
［ＲＦ周波数：１３．５６ＭＨｚ］
［ＲＦパワー：２００Ｗ］
［スパッタ圧力：３Ｐａ］
［Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ］
である。この条件におけるＰＺＴの成膜レートは約５．５ｎｍ／ｍｉｎである。スパッタリング後、酸素雰囲気中７００℃の熱処理を５時間行う。
【００９９】
圧電体膜上に電極を形成する。まず、Ｔｉを４ｎｍ厚さに成膜し、それに連続してＰｔを１５０ｎｍ厚さに成膜する。成膜にはスパッタリング法を用いる。成膜条件は、
［ＲＦ周波数：１３．５６ＭＨｚ］
［ＲＦパワー：３００Ｗ］
［スパッタ圧力：０．６７Ｐａ］
［Ａｒ流量：３０ｓｃｃｍ］
である。この条件におけるＴｉの成膜レートは約４．８ｎｍ／ｍｉｎであり、Ｐｔの成膜レートは約１４ｎｍ／ｍｉｎである。
【０１００】
以上により、図１にしめすようなアクチュエータが得られる。また、これに吐出口を有するノズルプレートを接合して流体噴射記録ヘッドが得られる。
【０１０１】
（第２実施例）
本発明によるアクチュエータ、流体噴射記録ヘッド、及びこれらの作製方法の第２実施例を説明する。
【０１０２】
振動板と基板との絶縁を保つための絶縁層９０５を形成することを除いて、第１実施例と同様の工程を行う。絶縁層９０５の形成は、非多孔質層９０４を熱酸化して約０．５μｍ厚さの二酸化シリコン層を形成することで行う（図９（Ｄ））。成膜条件は、
［使用ガス：Ｈ２／Ｏ２］
［温度：１１００  ℃］
［時間：１ｈ］
である。
【０１０３】
これにより、図２にしめすようなアクチュエータが得られる。また、これに吐出口を有するノズルプレートを接合して流体噴射記録ヘッドが得られる。
【０１０４】
（第３実施例）
本発明によるアクチュエータ、流体噴射記録ヘッド、及びこれらの作製方法の第３実施例を説明する。
【０１０５】
基板１００２を熱酸化して約０．５μｍ厚さの二酸化シリコンよりなる絶縁層を形成することを除いて、第１実施例と同様の工程を行う。絶縁層の成膜条件は、
［使用ガス：Ｈ２／Ｏ２］
［温度：１１００  ℃］
［時間：１ｈ］
である。
【０１０６】
これにより、図３にしめすようなアクチュエータが得られる。また、これに吐出口を有するノズルプレートを接合して流体噴射記録ヘッドが得られる。
【０１０７】
（第４実施例）
本発明によるアクチュエータ、流体噴射記録ヘッド、及びこれらの作製方法の第４実施例を説明する。
【０１０８】
振動板と基板との絶縁を保つための絶縁層９０５の形成を、以下の成膜条件
［使用ガス：Ｈ２／Ｏ２］
［温度：１１００  ℃］
［時間：１ｈ］
で非多孔質層９０４を熱酸化して約０．５μｍ厚さの二酸化シリコン層を形成することで行い（図９（Ｄ））、更に、以下の成膜条件
［使用ガス：Ｈ２／Ｏ２］
［温度：１１００  ℃］
［時間：１ｈ］
で基板１００２を熱酸化して約０．５μｍ厚さの二酸化シリコンよりなる絶縁層を形成することを除いて、第１の実施例と同様の工程を行う。
【０１０９】
これにより、図４にしめすようなアクチュエータが得られる。また、これに吐出口を有するノズルプレートを接合して流体噴射記録ヘッドが得られる。
【０１１０】
（第５実施例）
本発明によるアクチュエータ、流体噴射記録ヘッド、及びこれらの作製方法の第５実施例を説明する。
【０１１１】
この実施例では、基板１００２（図１０）の両面を所要形状にエッチング加工することで複数の圧力室を形成すると共に複数の流路及び１つの共通液室をも形成し、且つ、これに対応して複数の吐出口８１０（図８）を有するＳＵＳ製ノズルプレートを基板に接着することを除いて、第１の実施例と同様の工程を行う。
【０１１２】
これにより、図８にしめすような複数のアクチュエータ及びこれを用いた流体噴射記録ヘッドが得られる。
【０１１３】
以上の各実施例１〜５に示したアクチュエータ及び流体噴射記録ヘッドの振動板は、単結晶シリコンよりなるため、機械的強度が非常に優れていている。よって、振動板は変形に対する強度が高い。さらには、塑性変形しないので、振動特性が一定であり、吐出特性が一定である。
【０１１４】
また、以上の各実施例に示したアクチュエータ及び流体噴射記録ヘッドの振動板は、導電性を有するので、圧電体素子を駆動させるための対をなす電極のうちの一方として機能する。よって、圧電体膜と振動板との間に電極を別途形成する必要がない。
【０１１５】
以上の各実施例に示したアクチュエータ及び流体噴射記録ヘッドにおいて、振動板と圧力室更には流路及び共通液室を有する基板の材質はともにシリコン単結晶体であり熱膨張係数が略同じであるので、アクチュエータの温度が変化しても、振動特性が一定であり、吐出特性が一定である。よって、該アクチュエータを用いて印字等の印刷を行う場合の印刷特性（液滴の着弾精度等）を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明によるアクチュエータの一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明によるアクチュエータの一実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明によるアクチュエータの一実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明によるアクチュエータの一実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明による流体噴射記録ヘッドの一実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明による流体噴射記録ヘッドの一実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明による流体噴射記録ヘッドの一実施形態を示す模式図である。
【図８】本発明による流体噴射記録ヘッドの一実施形態を示す模式図である。
【図９】本発明によるアクチュエータの製造方法の一実施形態の一部の工程を示す模式図である。
【図１０】本発明によるアクチュエータの製造方法の一実施形態の一部の工程を示す模式図である。
【図１１】本発明によるアクチュエータの製造方法の一実施形態の一部の工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１００,２００,３００,４００,５００,６００,７００,８００：  圧電体素子
１０１,２０１,３０１,４０１,５０１,６０１,７０１,８０１：  （第１の電極兼用）振動板
１０２,２０２,３０２,４０２,５０２,６０２,７０２,８０２：  圧電体膜
１０３,２０３,３０３,４０３,５０３,６０３,７０３,８０３：  第２の電極
１０４,２０４,３０４,４０４,５０４,６０４,７０４,８０４：  基板
１０５,２０５,３０５,４０５,５０５,６０５,７０５,８０５：  圧力室
１０６,２０６,３０６,４０６,５０６,６０６,７０６,８０６：  駆動用電源
２０７,３０７,４０７,４０８：  絶縁層
５０７,８０９：  ノズルプレート
５０８,６０７,７０８,８１０：  吐出口
７０７：  結晶方位（１１１）面
８０７：  共通液室
８０８：  流路
９０１：  非多孔質層形成用基板
９０２：  添加層
９０３：  多孔質層
９０４：  非多孔質層
９０５：  絶縁層
１００１，１１０１：  第１の基体
１００２，１１０２：  第２の基体（基板）
１００３，１１０３：  圧力室
【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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