(57)【要約】【課題】液体噴射ヘッド間あるいは液体噴射ヘッド内での各々の圧電アクチュエーターの振動特性のバラツキを少なくし、噴射される液体の量が安定した液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を得ること。【解決手段】第２上電極８２の第２のスパッタレートが、第１上電極８１の第１のスパッタレートと比較して小さいので、第２上電極８２上に形成された保護膜１００の一部をスパッタによって取り除く際に、第１上電極８１のみからなる上電極８０と比較して、第２上電極８２がスパッタされにくく、第２上電極８２の膜厚のバラツキを少なくできる。したがって、圧電体７０の変形に対する上電極８０の阻害への影響を少なくでき、振動特性のバラツキが少ない圧電アクチュエーター３１０を得ることができる。【選択図】図４
2011040666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられた振動板と、
前記振動板上に形成された下電極と、
前記下電極上に形成された圧電体と、
前記圧電体上に形成された第１上電極と、
前記第１上電極上に形成され、前記第１上電極の第１のスパッタレートと比較して小さい第２のスパッタレートを有する最上層を備えた第２上電極を含む上電極と、
少なくとも前記圧電体の側面および前記第２上電極上に形成され、前記第２上電極上の一部がスパッタにより取り除かれた保護膜とを備えた
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記第１のスパッタレートおよび前記第２のスパッタレートは、アルゴンに対するスパッタレートである
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記第２上電極は、前記第１上電極の第１のヤング率と比較して小さい第２のヤング率を有する
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記保護膜で覆われた前記第２上電極の一部の厚みは、前記保護膜に覆われていない部分よりも厚い
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記第１上電極は、Ｉｒ、ＡｕまたはＰｔから選ばれる少なくともひとつを含み、前記第２上電極は、Ｔｉ、Ｃ、Ｂｅ、ＮｂまたはＭｏから選ばれる少なくともひとつを含む
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記第２上電極の厚みは、１０ｎｍ〜３０ｎｍである
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターにおいて、
前記保護膜はアルミナを含む
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項８】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を備えた流路形成基板と、
前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の一部を構成する請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターとを備えた
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の液体噴射ヘッドを備えた
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１０】
基板上に下電極を形成する下電極形成工程と、
前記下電極上に圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程と、
前記圧電体膜上に第１上電極膜を形成する第１上電極膜形成工程と、
前記第１上電極膜の第１のスパッタレートと比較して小さい第２のスパッタレートを有する最上層を備えた第２上電極膜を前記第１上電極膜上に形成する第２上電極膜形成工程と、
前記圧電体膜、前記第１上電極膜および前記第２上電極膜から、圧電体、第１上電極および第２上電極を形成する工程と、
少なくとも前記圧電体の側面および前記第２上電極に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記第２上電極に形成された前記保護膜の一部をスパッタによって取り除くスパッタ工程とを含む
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧電アクチュエーターの製造方法において、
前記スパッタはアルゴンを用いたスパッタであり、前記第１のスパッタレートおよび前記第２のスパッタレートは、アルゴンに対するスパッタレートである
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の圧電アクチュエーターの製造方法において、
前記第２上電極は、前記第１上電極の第１のヤング率と比較して小さい第２のヤング率を有する
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターの製造方法において、
前記第１上電極が、Ｉｒ、ＡｕまたはＰｔから選ばれる少なくともひとつを含み、前記第２上電極が、Ｔｉ、Ｃ、Ｂｅ、ＮｂまたはＭｏから選ばれる少なくともひとつを含む
ことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
【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ーおよびその製造方法、この圧電アクチュエーターを用いた液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等に代表される結晶を含む圧電体は、自発分極、高誘電率、電気光学効果、圧電効果、焦電効果等を有しているため、圧電体素子等の広範なデバイスに応用されている。圧電体素子は、一対の電極を備えており、電極間に電圧を印加することにより変形する。
圧電アクチュエーターは、圧電体素子が電圧の印加によって変形することを利用している。圧電アクチュエーターは、圧電体素子によって変形させられる対象、例えば、振動板を備えている。
【０００３】
また、液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズル開口に連通する複数の圧力発生室を備えており、圧力発生室の一部が圧電アクチュエーターで構成されている。
圧電アクチュエーターが変形することにより、圧力発生室の体積が変化し、液体が充填された圧力発生室の体積が小さくなれば、圧力発生室内部の圧力が大きくなり、ノズル開口より液体が噴射される。液体噴射装置はこのような液体噴射ヘッドを備えている。
圧電アクチュエーターおよび液体噴射ヘッドの製造方法としては、ウェハー状態で複数の圧電体素子および圧電アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッドの部品を複数形成し、これらを分離後に個々の液体噴射ヘッドを得る方法がある。
【０００４】
また、圧電体素子の電極、湿気から圧電体素子を保護するために形成された絶縁性保護膜等は、圧電体の変形を阻害し、圧電アクチュエーターの振動特性に大きな影響を与える。その影響の程度は、電極および絶縁性保護膜のヤング率、厚さ等により異なる。
圧電体素子に絶縁性保護膜を形成し、絶縁性保護膜による圧電体素子の変位の規制を緩和するために、圧電体素子の電極部分の絶縁性保護膜を一部エッチングによって除去した液体噴射ヘッドとしてのインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７６３８４号公報（１１および１２頁、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
絶縁性保護膜の厚みおよびエッチング速度がウェハーの場所によって一定でないために、絶縁性保護膜と電極の境界でエッチングを止めるのが難しく、圧電体素子の電極もエッチングされてしまい、ウェハーの場所によって電極の厚みが変化する。したがって、圧電体の変形に対する電極の阻害への影響も一定でなくなり、液体噴射ヘッド間あるいは液体噴射ヘッド内での各々の圧電アクチュエーターの振動特性が異なり、噴射される液体の量にバラツキが生じる。
ここで、エッチングとはスパッタによるエッチングを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
基板と、前記基板に設けられた振動板と、前記振動板上に形成された下電極と、前記下電極上に形成された圧電体と、前記圧電体上に形成された第１上電極と、前記第１上電極上に形成され、前記第１上電極の第１のスパッタレートと比較して小さい第２のスパッタレートを有する最上層を備えた第２上電極を含む上電極と、少なくとも前記圧電体の側面および前記第２上電極上に形成され、前記第２上電極上の一部がスパッタにより取り除かれた保護膜とを備えたことを特徴とする圧電アクチュエーター。
【０００９】
この適用例によれば、第２上電極の最上層の第２のスパッタレートが、第１上電極の第１のスパッタレートと比較して小さいので、第２上電極上に形成された保護膜の一部をスパッタによって取り除く際に、第１上電極のみからなる上電極と比較して、第２上電極がスパッタされにくく、第２上電極の膜厚のバラツキが少ない。したがって、圧電体の変形に対する上電極の阻害への影響も少なくなり、振動特性のバラツキが少ない圧電アクチュエーターが得られる。
ここで、第１上電極および第２上電極は複数層からなっていてもよいし、第２上電極は最上層のみからなっていてもよい。
【００１０】
［適用例２］
上記圧電アクチュエーターにおいて、前記第１のスパッタレートおよび前記第２のスパッタレートは、アルゴンに対するスパッタレートであることを特徴とする圧電アクチュエーター。
この適用例では、アルゴンは不活性ガスであり、第２上電極と結びついて電極の特性に影響を与えることが少ない。また、質量も窒素ガス等と比較して重くて、スパッタレートも大きい。したがって、保護膜を取り除く時間が短縮され、製造コストが抑えられる。
【００１１】
［適用例３］
上記圧電アクチュエーターにおいて、前記第２上電極は、前記第１上電極の第１のヤング率と比較して小さい第２のヤング率を有することを特徴とする圧電アクチュエーター。
この適用例では、第２上電極の第２のヤング率が第１上電極の第１のヤング率より小さいので、上電極のすべてが第１のヤング率を有する場合と比較して、圧電体の変形に対する上電極の阻害への影響が少ない。したがって、振動特性のバラツキがより少ない圧電アクチュエーターが得られる。
【００１２】
［適用例４］
上記圧電アクチュエーターにおいて、前記保護膜で覆われた前記第２上電極の一部の厚みは、前記保護膜に覆われていない部分よりも厚いことを特徴とする圧電アクチュエーター。
この適用例では、第２上電極の厚みの変化に対しても、圧電体の変形に対する第２上電極の阻害への影響が少ない。したがって、振動特性のバラツキがより少ない圧電アクチュエーターが得られる。
【００１３】
［適用例５］
上記圧電アクチュエーターにおいて、前記第１上電極は、Ｉｒ、ＡｕまたはＰｔから選ばれる少なくともひとつを含み、前記第２上電極は、Ｔｉ、Ｃ、Ｂｅ、ＮｂまたはＭｏから選ばれる少なくともひとつを含むことを特徴とする圧電アクチュエーター。
この適用例では、第１上電極に含まれるＩｒ、Ａｕ、Ｐｔおよび第２上電極に含まれるＴｉ、Ｃ、Ｂｅ、Ｎｂ、Ｍｏは導電性を有するので電極として機能し、かつＩｒ、Ａｕ、ＰｔはＴｉ、Ｃ、Ｂｅ、Ｎｂ、Ｍｏと比較して、スパッタレートが小さく、ヤング率も小さいので、前述の効果をより有する圧電アクチュエーターが得られる。
【００１４】
［適用例６］
上記圧電アクチュエーターにおいて、前記第２上電極の厚みは、１０ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする圧電アクチュエーター。
この適用例では、第２上電極の厚みが１０ｎｍ以上なので、保護膜の厚みおよびエッチングが不均一であっても、第１上電極までエッチングされにくく、上電極の厚みのバラツキが生じにくい。一方、第２上電極の厚みが３０ｎｍ以下なので、第１上電極の特性への影響も少ない上電極が得られる。
【００１５】
［適用例７］
上記圧電アクチュエーターにおいて、前記保護膜はアルミナを含むことを特徴とする圧電アクチュエーター。
この適用例では、保護膜が、湿気を透過しにくく、絶縁性に優れたアルミナで形成されているので、湿気による圧電体素子の劣化が少なく、振動特性のバラツキがより少ない圧電アクチュエーターが得られる。
【００１６】
［適用例８］
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を備えた流路形成基板と、前記流路形成基板上に形成され、前記圧力発生室の一部を構成する上記記載のいずれか一項に記載の圧電アクチュエーターとを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【００１７】
この適用例によれば、前述の効果を有する液体噴射ヘッドが得られる。
【００１８】
［適用例９］
上記液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【００１９】
この適用例によれば、前述の効果を有する液体噴射装置が得られる。
【００２０】
［適用例１０］
基板上に下電極を形成する下電極形成工程と、前記下電極上に圧電体膜を形成する圧電体膜形成工程と、前記圧電体膜上に第１上電極膜を形成する第１上電極膜形成工程と、前記第１上電極膜の第１のスパッタレートと比較して小さい第２のスパッタレートを有する最上層を備えた第２上電極膜を前記第１上電極膜上に形成する第２上電極膜形成工程と、前記圧電体膜、前記第１上電極膜および前記第２上電極膜から、圧電体、第１上電極および第２上電極を形成する工程と、少なくとも前記圧電体の側面および前記第２上電極に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記第２上電極に形成された前記保護膜の一部をスパッタによって取り除くスパッタ工程とを含むことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
【００２１】
この適用例によれば、第２上電極膜の最上層の第２のスパッタレートが、第１上電極膜の第１のスパッタレートと比較して小さいので、第２上電極上に形成された保護膜の一部をスパッタによって取り除く際に、第１上電極のみからなる上電極と比較して、第２上電極がスパッタされにくく、第２上電極の膜厚のバラツキが少ない。したがって、圧電体の変形に対する上電極の阻害への影響も少なくなり、振動特性のバラツキが少ない圧電アクチュエーターの製造方法が得られる。
【００２２】
［適用例１１］
上記圧電アクチュエーターの製造方法において、前記スパッタはアルゴンを用いたスパッタであり、前記第１のスパッタレートおよび前記第２のスパッタレートは、アルゴンに対するスパッタレートであることを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
この適用例では、アルゴンは不活性ガスであり、第２上電極と結びついて影響を与えることが少ない。また、質量も窒素ガス等と比較して重くて、スパッタレートも大きい。したがって、保護膜を取り除く時間が短縮され、製造コストが抑えられた圧電アクチュエーターの製造方法が得られる。
【００２３】
［適用例１２］
上記圧電アクチュエーターの製造方法において、前記第２上電極は、前記第１上電極の第１のヤング率と比較して小さい第２のヤング率を有することを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
この適用例では、前述の効果を有する圧電アクチュエーターの製造方法が得られる。
【００２４】
［適用例１３］
上記圧電アクチュエーターの製造方法において、前記第１上電極が、Ｉｒ、ＡｕまたはＰｔから選ばれる少なくともひとつを含み、前記第２上電極が、Ｔｉ、Ｃ、Ｂｅ、ＮｂまたはＭｏから選ばれる少なくともひとつを含むことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
この適用例では、前述の効果を有する圧電アクチュエーターの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態におけるインクジェット式記録装置の一例を示す概略図。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図。
【図３】（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの部分平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図４】インクジェット式記録ヘッドの図３（ａ）におけるＢ−Ｂ概略部分断面図。
【図５】圧電アクチュエーターの製造方法を示すフローチャート図。
【図６】圧電アクチュエーターの製造方法を示す概略部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、実施形態における液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置１０００の一例を示す概略図である。インクジェット式記録装置１０００は、記録媒体である記録シートＳに液体としてのインクを噴射して記録を行う装置である。
図１において、インクジェット式記録装置１０００は、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド１を有する記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを備えている。記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂには、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａおよび２Ｂが着脱可能に設けられている。
ここで、インクジェット式記録ヘッド１は、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂの記録シートＳと対向する側に設けられており、図１においては図示されていない。
【００２７】
記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物およびカラーインク組成物を吐出するものである。
【００２８】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａおよび１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動する。
一方、装置本体４にはキャリッジ３に沿ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図示しない紙送りモーターの駆動力により回転できるようになっており、給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００２９】
図２に、本実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッド１を示す分解部分斜視図を示した。インクジェット式記録ヘッド１の形状は略直方体であり、図２は、インクジェット式記録ヘッド１の長手方向（図中の白抜き矢印方向）に直交する面で切断した分解部分斜視図である。
図３（ａ）には、インクジェット式記録ヘッド１の部分平面図を、（ｂ）には、そのＡ−Ａ断面図を示した。図４には、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ概略部分断面図を示した。
【００３０】
図２および図３において、インクジェット式記録ヘッド１は、流路形成基板１０とノズルプレート２０と接合基板３０とコンプライアンス基板４０と駆動ＩＣ１２０とを備えている。
流路形成基板１０とノズルプレート２０と接合基板３０とは、流路形成基板１０をノズルプレート２０と接合基板３０とで挟むように積み重ねられ、接合基板３０上には、コンプライアンス基板４０が形成されている。また、コンプライアンス基板４０上には、駆動ＩＣ１２０が載せられている。
【００３１】
流路形成基板１０は、面方位（１１０）のシリコン単結晶板からなる。流路形成基板１０には、異方性エッチングによって、隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２が、長手方向に列１３をなすように形成されている。圧力発生室１２のインクジェット式記録ヘッド１の長手方向に直交する断面形状は台形状で、圧力発生室１２は、インクジェット式記録ヘッド１の幅方向に長く形成されている。
【００３２】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の幅方向の一方端にはインク供給路１４が形成され、インク供給路１４と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２に設けられた連通部１５を介して連通されている。連通部１５は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１５から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００３３】
ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されている。
なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１ｍｍ〜１．００ｍｍで、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板または不錆鋼等からなる。
流路形成基板１０とノズルプレート２０とは、圧力発生室１２を異方性エッチングで形成する際のマスクとして用いられた絶縁保護膜５１を介して、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。
【００３４】
流路形成基板１０のノズルプレート２０が固着された面と対向する面には、振動板を構成する弾性膜５０が形成されている。弾性膜５０は、熱酸化により形成された酸化膜からなる。例えば、厚さ０．５０μｍ〜２．００μｍの弾性膜５０が形成されている。また、流路形成基板１０の弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４０μｍの酸化膜からなる絶縁体膜５５が形成されている。これらは、振動板を構成する。
振動板を構成する弾性膜５０および絶縁体膜５５は、酸化シリコンのほかに、例えば、酸化ジルコニウムまたは酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも一種の層、またはこれらの層の積層体とすることができる。
【００３５】
さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２０μｍの下電極６０と、厚さが例えば、約１．３０μｍのペロブスカイト構造の圧電体７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極８０とが形成され、圧電体素子３００を構成している。ここで、圧電体素子３００は、下電極６０、圧電体７０および上電極８０を含む部分をいう。
振動板は、圧電体素子３００が駆動することによって振動する機能を有する。振動板は、圧電体素子３００の動作によって変形し、圧力発生室１２の体積を変化させる。インクが充填された圧力発生室１２の体積が小さくなれば、圧力発生室１２内部の圧力が大きくなり、ノズルプレート２０のノズル開口２１よりインクが噴射される。
【００３６】
下電極６０は、圧力発生室１２の長手方向では圧力発生室１２に対向する領域内に形成され、複数の圧力発生室１２に対応する領域に連続的に設けられている。また、下電極６０は、圧力発生室１２の列１３の外側まで延設されている。
下電極６０の材質は、導電性を有する限り特に限定されず、例えばニッケル、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（例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。
【００３７】
下電極６０は、上電極８０と対になり、圧電体７０を挟む一方の電極として機能する。下電極６０は、例えば、複数の圧電体素子３００の共通電極とすることができる。下電極６０は、図示しない外部回路と電気的に接続されている。
【００３８】
圧電体７０としては、一般式ＡＢＯ3で示されるペロブスカイト型酸化物を好適に用いることができる。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）（以下、「ＰＺＴ」と略す。）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ3）（以下、「ＰＺＴＮ（登録商標）」と略すことがある。）、およびチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ3）などが挙げられる。
圧電体７０は、下電極６０および、上電極８０によって電界が印加されることで伸縮変形し、機械的な出力を行うことができる。圧電体７０の材質としては、ＰＺＴおよびＰＺＴＮ（登録商標）が、圧電性能が特に良好であるためより好ましい。
【００３９】
上電極８０は、第１上電極８１および最上層としての第２上電極８２を備えている。第１上電極８１は、圧電体７０上に形成されており、第２上電極８２は、第１上電極８１上に形成されている。
また、第２上電極８２は、肉薄部８２１および肉薄部８２１と比較して厚みの厚い肉厚部８２２を備えている。
第１上電極８１の厚みは、例えば２０ｎｍ〜４０ｎｍで、Ｉｒ、ＡｕまたはＰｔから選ばれる少なくともひとつを含むのが好ましい。
【００４０】
第２上電極８２の厚みは、例えば１０ｎｍ〜３０ｎｍで、第１上電極８１のアルゴンに対する第１のスパッタレートと比較して小さい第２のスパッタレートを有する物質を選ぶ。また、第１上電極８１の第１のヤング率と比較して小さい第２のヤング率を有する物質を選ぶ。このような物質として、Ｔｉ、Ｃ、Ｂｅ、ＮｂまたはＭｏから選ばれる少なくともひとつを含むのが好ましい。
例えば、０．５ｋｅＶ〜１０ｋｅＶのアルゴンに対するスパッタリング率は、Ｉｒが１．０１、Ｐｔが１．４０に対し、Ｔｉが０．５１、Ｃが０．１２である（応用物理データブック、３０８頁、応用物理学会編、平成６年９月３０日発行）。
また、例えばヤング率は、Ｉｒが５２９（×１０9Ｎ／ｍ2）、Ｐｔが１５２（×１０9Ｎ／ｍ2）に対し、Ｔｉが１１６（×１０9Ｎ／ｍ2）程度である。
【００４１】
一般的には、圧電体素子３００のいずれか一方の電極を共通電極とし、他方の電極および圧電体７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされたいずれか一方の電極および圧電体７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。
なお、本実施形態では、下電極６０は圧電体素子３００の共通電極とし、上電極８０を圧電体素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。いずれの場合においても、各圧力発生室１２に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電体素子３００と圧電体素子３００の駆動により変位が生じる弾性膜５０および絶縁体膜５５と流路形成基板１０の一部を含む部分を圧電アクチュエーター３１０と称する。
【００４２】
図２、図３および図４において、圧電体素子３００を覆うように絶縁体としての保護膜１００が形成されている。
保護膜１００の材料としては、無機絶縁材料であれば、特に限定されず、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯx）、酸化タンタル（ＴａＯx）等が挙げられる。
【００４３】
図２および図３において、このような各圧電体素子３００を構成する上電極８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなる上電極用リード電極９０が接続されている。接続は、保護膜１００に設けられた接続孔１０１ａを介して行われている。
また、圧電体素子３００の列１３の外側には、下電極用リード電極９５と下電極６０とを接続するための接続孔１０１ｂが設けられている。
さらに、上電極８０を覆おう保護膜１００の一部が取り除かれ、矩形の開口を有する孔１０２が形成されている。孔１０２からは、第２上電極８２の一部が露出している。
したがって、圧電体素子３００を構成する各層のパターン領域は、少なくとも接続孔１０１ａ，１０１ｂ、孔１０２を除いて、保護膜１００によって覆われている。
【００４４】
圧電体素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電体素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１２０が実装される接合基板３０が接合されている。
接合基板３０は、圧電体素子３００に対向する領域に、圧電体素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電体素子保持部３１を有する。圧電体素子保持部３１は、圧力発生室１２の列１３に対応して設けられている。
【００４５】
なお、実施形態では、圧電体素子保持部３１は、圧力発生室１２の列１３に対応する領域に一体的に設けられているが、圧電体素子３００毎に独立して設けられていてもよい。
接合基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成する。
【００４６】
また、接合基板３０には、流路形成基板１０のインク供給路１４に対応する領域にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、実施形態では、接合基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の列１３に沿って設けられており、流路形成基板１０のインク供給路１４と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１１０を構成している。
【００４７】
また、接合基板３０上には、図示しない外部配線が接続されて駆動信号が供給される配線パターンが設けられている。そして、配線パターン上に、各圧電体素子３００を駆動するための半導体集積回路（ＩＣ）である駆動ＩＣ１２０がそれぞれ実装されている。
【００４８】
駆動信号は、例えば、駆動電源信号等の駆動ＩＣを駆動させるための駆動系信号のほか、シリアル信号（ＳＩ）等の各種制御系信号を含み、配線パターンは、それぞれの信号が供給される複数の配線で構成される。
【００４９】
上電極８０の一端部近傍には上電極用リード電極９０が接続されている。そして、駆動ＩＣ１２０と各圧電体素子３００から延設された上電極用リード電極９０とは、例えば、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１３０によってそれぞれ電気的に接続されている。また、同様に、駆動ＩＣ１２０と下電極用リード電極９５とは、図示しない接続配線によって電気的に接続されている。
【００５０】
さらに、接合基板３０上には、封止膜４１および固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１１０に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１１０の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみである。
【００５１】
このようなインクジェット式記録ヘッド１では、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１１０からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たす。その後、駆動ＩＣ１２０からの駆動信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極６０と上電極８０との間に駆動電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極６０および圧電体７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００５２】
以下に、圧電アクチュエーター３１０の製造方法について詳しく説明する。
図５は、圧電アクチュエーター３１０の製造方法のうち、主に圧電体素子３００の製造方法を示すフローチャート図である。
圧電アクチュエーター３１０の製造方法は、下電極形成工程であるステップ１（Ｓ１）と、圧電体膜形成工程であるステップ２（Ｓ２）と、第１上電極膜形成工程であるステップ３（Ｓ３）と、第２上電極膜形成工程としてのステップ４（Ｓ４）と、圧電体形成工程（Ｓ５）と、保護膜形成工程としてのステップ６（Ｓ６）と、レジスト形成工程としてのステップ７（Ｓ７）と、スパッタ工程としてのステップ８（Ｓ８）と、レジスト剥離工程としてのステップ９（Ｓ９）を含む。
【００５３】
また、図６は、圧電アクチュエーター３１０の製造方法のうち、主に圧電体素子３００の製造方法を示す概略部分断面図である。ここで、この概略部分断面図は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に相当する。
図６（ａ）は下電極形成工程（Ｓ１）を、図６（ｂ）は圧電体膜形成工程（Ｓ２）を、図６（ｃ）は第１上電極膜形成工程（Ｓ３）を、図６（ｄ）は第２上電極膜形成工程（Ｓ４）を、図６（ｅ）は圧電体形成工程（Ｓ５）を、図６（ｆ）は保護膜形成工程（Ｓ６）を、図６（ｇ）はレジスト形成工程（Ｓ７）を、図６（ｈ）はスパッタ工程（Ｓ８）を、図６（ｉ）はレジスト剥離工程（Ｓ９）を図示している。
【００５４】
図６（ａ）において、下電極形成工程（Ｓ１）では、エッチング前の流路形成基板１０１上に下電極６０を形成する。下電極６０は、流路形成基板１０１に形成された弾性膜５０および絶縁体膜５５のうち絶縁体膜５５上に形成する。
振動板の一部である弾性膜５０および絶縁体膜５５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。
【００５５】
下電極６０は、スパッタ法、真空蒸着、ＣＶＤ法などの方法で導電体の膜を形成した後、フォトリソグラフィー等によりパターニングして形成することができる。また、下電極６０は、印刷法などのパターニングが不要な方法によって形成してもよい。
さらに、下電極６０は、前述の材料の単層からなってもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００５６】
図６（ｂ）において、圧電体膜形成工程（Ｓ２）では、下電極６０上に圧電体膜７００を形成する。
圧電体膜７００は、ゾルゲル法やＣＶＤ法などによって形成することができる。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複数回繰り返して所定の膜厚にしてもよい。
例えば、ＰＺＴを形成する場合は、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉを含むゾルゲル溶液を用いて、スピンコート法、印刷法などにより形成することができる。
【００５７】
図６（ｃ）において、第１上電極膜形成工程（Ｓ３）では、圧電体膜７００上に前述の第１上電極８１を構成する材料で第１上電極膜８１０を形成する。第１上電極膜８１０は、スパッタ法、真空蒸着等によって形成することができる。
【００５８】
図６（ｄ）において、第２上電極膜形成工程（Ｓ４）では、第１上電極膜８１０のアルゴンに対する第１のスパッタレートと比較して小さい第２のスパッタレートを有する第２上電極膜８２０を、第１上電極膜８１０上に前述の第２上電極８２を構成する材料で形成する。
第１上電極膜８１０と同様に、第２上電極膜８２０は、スパッタ法、真空蒸着等によって形成することができる。
【００５９】
図６（ｅ）において、圧電体形成工程（Ｓ５）では、第１上電極膜８１０、第２上電極膜８２０および圧電体膜７００にマスクを施し、乾式のエッチングまたは湿式のエッチングによってエッチングすることによって、図２および図３に示した圧力発生室１２毎に圧電体７０を形成する。このとき、第１上電極膜８１０および第２上電極膜８２０はエッチングされて、圧電体７０毎に第１上電極８１、第２上電極８２３が形成される。
例えば、圧電材料（ＰＺＴ：ジルコン酸チタン酸鉛）の湿式のエッチングは、いろいろな酸を複合したもので行うことができる。例えば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、塩酸、酢酸、硝酸、塩化アンモニウム、緩衝酸化物エッチング溶液の混合物２５％＋水７５％のエッチング液を用いて行う。
パターニングは、フォトリソ等の方法を用いマスク等を形成して行うことができる。またこの工程では、フォトリソ等を複数回行ってもよい。本工程のエッチングは、例えばドライエッチング等の方法により行うことができる。
【００６０】
図６（ｆ）において、保護膜形成工程（Ｓ６）では、少なくとも圧電体７０の側面と下電極６０、第１上電極８１および第２上電極８２３に保護膜１００を形成する。
保護膜１００は、例えば、ＣＶＤ法等によって形成される。そして、保護膜１００を形成する際に、例えば、温度、ガス流量等の各種条件を適宜調整することで、所望の特性、例えば、膜密度、ヤング率等を有する保護膜１００を比較的容易に形成することができる。
【００６１】
図６（ｇ）において、レジスト形成工程（Ｓ７）では、レジスト５００を全面に形成後、有機酸等を用いたウェットエッチングあるいは酸素プラズマで灰化して除去するドライエッチングによって、保護膜１００上のレジスト５００の一部を除去して孔５１０を形成する。孔５１０は、図２および図３で示した保護膜１００の孔１０２に対応した位置に形成する。
【００６２】
図６（ｈ）において、スパッタ工程（Ｓ８）では、孔５１０を介して第２上電極８２３に形成された保護膜１００の一部をアルゴンを使ったスパッタによるエッチングによって取り除く。このとき、保護膜１００の厚みのバラツキやスパッタ自体のバラツキによって、第２上電極８２３の一部もスパッタされて、肉薄部８２１が形成され、肉薄部８２１と肉厚部８２２を有する第２上電極８２が形成される。したがって、第１上電極８１と第２上電極８２とで上電極８０が構成される。
ここで、スパッタは、イオンビームを用いたイオンミリングによって行うことができる。
【００６３】
図６（ｉ）において、レジスト剥離工程（Ｓ９）では、スパッタ後のレジスト５００を剥離して圧電アクチュエーター３１０が得られる。
これらの工程後、流路形成基板１０１を弾性膜５０までエッチングして圧力発生室１２を形成することで、各圧力発生室１２に圧電体能動部が形成され、圧電アクチュエーター３１０が駆動可能な状態になる。
【００６４】
ウェハー状態で複数の圧電体素子３００および圧電アクチュエーター３１０を備えたインクジェット式記録ヘッド１の部品を複数形成し、これらを分離後に個々のインクジェット式記録ヘッド１が得られる。
【００６５】
以上に述べた実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）第２上電極８２の第２のスパッタレートが、第１上電極８１の第１のスパッタレートと比較して小さいので、第２上電極８２上に形成された保護膜１００の一部をスパッタによって取り除く際に、第１上電極８１のみからなる上電極８０と比較して、第２上電極８２がスパッタされにくく、第２上電極８２の膜厚のバラツキを少なくできる。したがって、圧電体７０の変形に対する上電極８０の阻害への影響を少なくでき、振動特性のバラツキが少ない圧電アクチュエーター３１０を得ることができる。
【００６６】
（２）アルゴンは不活性ガスであり、第２上電極８２と結びついて電極の特性に影響を与えることが少ない。また、質量も窒素ガス等と比較して重くて、スパッタレートも大きい。したがって、保護膜１００を取り除く時間を短縮でき、製造コストを抑えることができる。
【００６７】
（３）第２上電極８２の第２のヤング率が第１上電極８１の第１のヤング率より小さいので、上電極８０のすべてが第１のヤング率を有する場合と比較して、圧電体７０の変形に対する上電極８０の阻害への影響を少なくできる。したがって、振動特性のバラツキがより少ない圧電アクチュエーター３１０を得ることができる。
【００６８】
（４）第２上電極８２の厚みの変化に対しても、圧電体７０の変形に対する第２上電極８２の阻害への影響を少なくできる。したがって、振動特性のバラツキがより少ない圧電アクチュエーター３１０を得ることができる。
【００６９】
（５）第１上電極８１に含まれるＩｒ、Ａｕ、Ｐｔおよび第２上電極８２に含まれるＴｉ、Ｃ、Ｂｅ、Ｎｂ、Ｍｏは導電性を有するので電極として機能し、かつＩｒ、Ａｕ、ＰｔはＴｉ、Ｃ、Ｂｅ、Ｎｂ、Ｍｏと比較して、スパッタレートが小さく、ヤング率も小さいので、前述の効果をより有する圧電アクチュエーター３１０が得られる。
【００７０】
（６）第２上電極８２の厚みが１０ｎｍ以上なので、保護膜１００の厚みおよびエッチングが不均一であっても、第１上電極８１までエッチングされにくく、上電極８０の厚みのバラツキが生じにくい。一方、第２上電極８２の厚みが３０ｎｍ以下なので、第１上電極８１の特性への影響が少ない上電極８０を得ることができる。
【００７１】
（７）保護膜１００が、湿気を透過しにくく、絶縁性に優れたアルミナで形成されているので、湿気による圧電体素子３００の劣化が少なく、振動特性のバラツキがより少ない圧電アクチュエーター３１０を得ることができる。
【００７２】
（８）前述の効果を有するインクジェット式記録ヘッド１およびインクジェット式記録装置１０００を得ることができる。
また、圧電アクチュエーター３１０の振動特性のバラツキが少ないので、線幅のバラツキも少なく、画質の低下の抑えられたインクジェット式記録ヘッド１およびインクジェット式記録装置１０００を得ることができる。
【００７３】
（９）第２上電極膜８２０の第２のスパッタレートが、第１上電極膜８１０の第１のスパッタレートと比較して小さいので、第２上電極８２上に形成された保護膜１００の一部をスパッタによって取り除く際に、第１上電極８１のみからなる上電極８０と比較して、第２上電極８２がスパッタされにくく、第２上電極８２の膜厚のバラツキを少なくできる。したがって、圧電体７０の変形に対する上電極８０の阻害への影響を少なくでき、振動特性のバラツキが少ない圧電アクチュエーター３１０の製造方法を得ることができる。
【００７４】
（１０）アルゴンは不活性ガスであり、第２上電極８２と結びついて影響を与えることが少ない。また、質量も窒素ガス等と比較して重くて、スパッタレートも大きい。したがって、保護膜１００を取り除く時間を短縮でき、製造コストが抑えられた圧電アクチュエーター３１０の製造方法を得ることができる。
【００７５】
（１１）その他の前述の効果を有する圧電アクチュエーターの製造方法を得ることができる。
【００７６】
上述した実施形態以外にも、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、孔１０２の形状は矩形状に限らず、平面視した場合に短辺が円弧状の矩形状あるいは略楕円形状であってもよい。
また、エッチングされた圧電体７０上に、第１上電極膜８１０および第２上電極膜８２０を直接形成し、圧電体７０毎に第１上電極膜８１０および第２上電極膜８２０を第１上電極８１および第２上電極８２３としてもよい。
【００７７】
また、例えば、圧電アクチュエーターの基板としては、流路形成基板１０に限らず、例えば、半導体基板、樹脂基板などを用途に応じて任意に用いることができる。
また、振動板は、例えば、ステンレス鋼等の金属の層が積層されていてもよいし、下電極が振動板を兼ねていてもよい。
【００７８】
また、上述した実施形態では、圧電体素子３００が接合基板３０の圧電体素子保持部３１内に形成されているが、これに限定されず、勿論、圧電体素子３００は露出されていてもよい。この場合でも、圧電体素子３００及び上電極用リード電極９０等の表面は、無機絶縁材料からなる保護膜１００によって覆われているため、水分（湿気）に起因する圧電体７０の破壊は、確実に防止される。
【００７９】
さらに、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッド１を挙げて説明したが、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用できる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００８０】
１…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、１０…基板としての流路形成基板、１２…圧力発生室、２１…ノズル開口、６０…下電極、７０…圧電体、８０…上電極、８１…第１上電極、８２…最上層としての第２上電極、１００…保護膜、３００…圧電体素子、３１０…圧力発生手段としての圧電アクチュエーター、７００…圧電体膜、８１０…第１上電極膜、８２０…第２上電極膜、８２１…保護膜に覆われていない部分としての第２上電極の肉薄部、８２２…保護膜で覆われた第２上電極の肉厚部、１０００…液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置。
【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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