【手続補正書】
【提出日】平成20年8月4日(2008.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン（Ｓｉ）単結晶基板上に設けられた二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜の上側に、下電極と、該下電極上に設けられた導電性の材料からなる面方位（１００）のバッファ層と、該バッファ層上にエピタキシャル成長により形成されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる面方位（１００）の圧電体層と、該圧電体層上に設けられた上電極とからなる圧電素子を有し、前記圧電体層は前記バッファ層との境界部分に設けられて組成を厚さ方向に連続的に変化させた組成傾斜層とこの組成傾斜層上に積層された圧電体層本体とを有し、前記組成傾斜層は、Ｚｒ／Ｔｉ（モル比）及び格子定数が厚さ方向に連続的に変化したものであることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記組成傾斜層の格子定数が、前記バッファ層の格子定数と前記圧電体層本体の格子定数との間の値であり、前記バッファ層から厚さ方向に離れるにしたがって、前記バッファ層の格子定数に近い値から前記圧電体層本体の格子定数に近い値へと連続的に変化することを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項３】
請求項２において、前記バッファ層と前記圧電体層本体の格子定数の差が８％以下であることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項４】
請求項２または３において、前記バッファ層の格子定数が前記圧電体層本体の格子定数よりも小さく、前記組成傾斜層のＺｒ／Ｔｉ（モル比）が、前記バッファ層から厚さ方向に離れるにしたがって漸大していることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記格子定数はａ軸の格子定数であることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかのアクチュエータ装置を、前記基板に形成された圧力発生室に当該圧力発生室内の液体をノズル開口から吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段として具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項６の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
シリコン（Ｓｉ）単結晶基板上の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜の上側に、下電極、導電性の材料からなる面方位（１００）のバッファ層、エピタキシャル成長により形成されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる面方位（１００）の圧電体層、及び上電極からなる圧電素子を具備するアクチュエータ装置の製造方法であって、前記圧電体層を形成する工程で、前記バッファ層上に形成したチタン酸ジルコン酸鉛前駆体膜を４００℃以上に昇温する前に１８０〜３５０℃で一定時間保持した後、焼成することにより組成を厚さ方向に連続的に変化させた組成傾斜層を形成し、この組成傾斜層上にチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体層本体を積層し前記組成傾斜層と前記圧電体層本体とで前記圧電体層とすることを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、シリコン（Ｓｉ）単結晶基板上に設けられた二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜の上側に、下電極と、該下電極上に設けられた導電性の材料からなる面方位（１００）のバッファ層と、該バッファ層上にエピタキシャル成長により形成されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる面方位（１００）の圧電体層と、該圧電体層上に設けられた上電極とからなる圧電素子を有し、前記圧電体層は前記バッファ層との境界部分に設けられて組成を厚さ方向に連続的に変化させた組成傾斜層とこの組成傾斜層上に積層された圧電体層本体とを有し、前記組成傾斜層は、Ｚｒ／Ｔｉ（モル比）及び格子定数が厚さ方向に連続的に変化したものであることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第１の態様では、圧電体層がバッファ層との境界部分にＺｒ／Ｔｉが厚さ方向に連続的に変化して格子定数が厚さ方向に連続的に変化した組成傾斜層を有するので、下地と圧電体層との格子不整合による応力の発生が抑制される。したがって、圧電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛の結晶に歪みが生じないため、良好な変位を生ずるアクチュエータ装置となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記組成傾斜層の格子定数が、前記バッファ層の格子定数と前記圧電体層本体の格子定数との間の値であり、前記バッファ層から厚さ方向に離れるにしたがって、前記バッファ層の格子定数に近い値から前記圧電体層本体の格子定数に近い値へと連続的に変化することを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第２の態様では、格子定数をバッファ層の格子定数に近い値から圧電体層本体の格子定数に近い値へと一定方向に変化させた組成傾斜層を間に有することで、格子定数の不整合が緩和されるため、バッファ層と圧電体層との格子不整合による応力の発生が確実に抑制される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記バッファ層と前記圧電体層本体の格子定数の差が８％以下であることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第３の態様では、バッファ層と圧電体層本体との格子定数の差が小さいため、アクチュエータ装置としての変位が良好になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の第４の態様は、第２または３の態様において、前記バッファ層の格子定数が前記圧電体層本体の格子定数よりも小さく、前記組成傾斜層のＺｒ／Ｔｉ（モル比）が、前記バッファ層から厚さ方向に離れるにしたがって漸大していることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第４の態様では、組成傾斜層のＺｒ／Ｔｉを徐々に増大させることにより組成傾斜層の格子定数が徐々に大きくなるため、バッファ層から圧電体層本体へいくにしたがって格子定数が大きくなる。したがって、バッファ層と組成傾斜層、組成傾斜層と圧電体層本体の格子定数の不整合が小さくなるため、圧電体層をエピタキシャル成長し易く下地層との格子不整合による応力の発生が抑えられる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記格子定数はａ軸の格子定数であることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第５の態様では、格子定数のｂ軸やｃ軸に比べて、ａ軸を調整することで、バッファ層と組成傾斜層、組成傾斜層と圧電体層本体の格子定数の不整合が小さくなるため、圧電体層をエピタキシャル成長し易く下地層との格子不整合による応力の発生が抑えられる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様のアクチュエータ装置を、前記基板に形成された圧力発生室に当該圧力発生室内の液体をノズル開口から吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段として具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第６の態様では、圧電特性の優れたアクチュエータ装置を圧力発生手段として備えた液体噴射ヘッドとなる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の第７の態様は、第６の態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第７の態様では、圧電特性に優れたアクチュエータ装置を圧力発生手段として備えた液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置を実現することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の第８の態様は、シリコン（Ｓｉ）単結晶基板上の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜の上側に、下電極、導電性の材料からなる面方位（１００）のバッファ層、エピタキシャル成長により形成されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる面方位（１００）の圧電体層、及び上電極からなる圧電素子を具備するアクチュエータ装置の製造方法であって、前記圧電体層を形成する工程で、前記バッファ層上に形成したチタン酸ジルコン酸鉛前駆体膜を４００℃以上に昇温する前に１８０〜３５０℃で一定時間保持した後、焼成することにより組成を厚さ方向に連続的に変化させた組成傾斜層を形成し、この組成傾斜層上にチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体層本体を積層し前記組成傾斜層と前記圧電体層本体とで前記圧電体層とすることを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法にある。
かかる第８の態様では、焼成工程前に１８０〜３５０℃で一定時間保持することにより、組成が厚さ方向に連続的に変化する組成傾斜層となる。このように組成が傾斜した層をバッファ層と圧電体層本体との境界部分に存在させることにより、圧電体層をエピタキシャル成長により形成する際の下地層との格子不整合を低減することができる。そのためアクチュエータの変位の阻害要因となる応力の発生を抑制できるので、圧電素子を高密度に配列した場合でも、良好な変位を生ずる圧電素子となる。