(57)【要約】      （修正有）【課題】保護膜を設けた場合でも変位量を損なわずに、信頼性を確保することができる圧電素子を提供する。【解決手段】振動板２と、振動板上に形成された下部電極１２と、下部電極上に形成された圧電体１０と、圧電体上に形成された上部電極１１とを有し、圧電体１０の一部が表面に露呈している積層体１と、上部電極１１を覆う保護膜１３とを備え、積層体１における圧電体１０の表面露呈部の一部又は全部が保護膜１３で覆われていない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、該振動板上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された圧電体と、該圧電体上に形成された上部電極とを有し、前記圧電体の一部が表面に露呈している積層体と、
前記上部電極を覆う保護膜とを備え、
前記積層体における前記圧電体の表面露呈部の一部又は全部が前記保護膜で覆われていないことを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
前記上部電極の面方向における面積が、前記圧電体の面方向における面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記圧電体の角部が、前記保護膜で覆われていないことを特徴とする請求項２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記上部電極の面方向における面積が、前記圧電体の面方向における面積と同じであることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記保護膜の端部は、膜がないところから一定膜厚になるまで徐々に膜厚が大きくなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項６】
前記保護膜が、金属の不動態膜であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の圧電素子の製造方法であって、
振動板上に下部電極を形成し、該下部電極上に圧電体を形成し、該圧電体上に上部電極を形成し、前記圧電体の一部が表面に露呈している積層体を形成する工程と、
前記上部電極を覆う保護膜を形成する工程と、
前記保護膜を形成した後にエッチングにより、前記積層体における前記圧電体の表面露呈部の一部又は全部の前記保護膜を除去する工程とを有することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の圧電素子を備えることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子、圧電素子の製造方法、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置や画像形成装置に使用されるインクジェット記録装置やインクジェット記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズル、このノズルが連通する加圧室（インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室等とも称される）、加圧室内のインクを加圧する圧電素子等を備えていることが知られている。そして、エネルギー発生手段で発生したエネルギーで加圧室内のインクを加圧することによってノズルからインク滴が吐出され、記録媒体に付着させて画像形成を行うことが知られている。
このインクジェット記録ヘッドとしては、インク滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応して配置された複数の液室の少なくとも一部の壁面を振動板で形成し、この振動板を圧電素子によって変形させて液室の容積を変化させてインク滴を吐出させるものが知られている。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドの吐出能力を向上させるには、アクチュエータの変位量を向上させることが有効な手段の１つである。例えば、特許文献１では、導電性層に第１の溝と第２の溝を設け、個別電極を周囲の導電性層から絶縁された構成とすることが開示されている。特許文献１では、駆動信号を高くすることなく、圧電アクチュエータの変形量を大きくし、駆動効率を向上させる試みがなされている。
しかしながら、特許文献１は圧電材料の形状に特徴を持たせているものであり、圧電アクチュエータの変位量の向上には、さらなる改善が求められていた。また、導電性層が劣化する可能性があり、仮に導電性層を保護する膜を形成したとしても、圧電アクチュエータの変位量が損なわれてしまうことが予想された。
【０００４】
一方、インクジェット記録ヘッドの使用中に圧電素子の特性が劣化することや、破壊されてしまうことが問題となっており、インクジェット記録ヘッドの特性劣化、破壊を防止し、信頼性を向上することが望まれていた。このためには、温湿度等の環境変動による圧電体の還元作用を防止することや、吸湿による電極の腐食を防止することが必要であり、これらに対する対策としては、電極や圧電素子を保護膜で覆うことが有効である。
特許文献２では、耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜が、圧電体層の側面と上電極膜の側面及び上面の周縁部を覆うようにすることで、大気中の水分等に起因する圧電素子の破壊を防止することが開示されている。特許文献２における保護膜は少なくとも圧電体層の表面を覆い、上電極膜の上面に開口部を設けており、保護膜にこのような開口部を設けることで、圧電素子の変位を阻害することなく、インク吐出特性を良好に保持することができるとされている。
【０００５】
しかしながら、保護膜で圧電素子全面を覆ってしまうと、圧電素子の変位に対する拘束力が強く働いてしまうので、アクチュエータの変位量が低下してしまう。また、特許文献２のように電極上の保護膜の一部に開口部を設けると、電極の吸湿による腐食、圧電体の還元作用による特性劣化を引き起こす可能性がある。
以上より、保護膜を設けた場合でも変位量を損なわずに、信頼性を確保することができる圧電素子の提供が望まれていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、保護膜を設けた場合でも変位量を損なわずに、信頼性を確保することができる圧電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の圧電素子は、振動板と、該振動板上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された圧電体と、該圧電体上に形成された上部電極とを有し、前記圧電体の一部が表面に露呈している積層体と、前記上部電極を覆う保護膜とを備え、前記積層体における前記圧電体の表面露呈部の一部又は全部が前記保護膜で覆われていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、保護膜を設けた場合でも変位量を損なわずに、信頼性を確保することができる圧電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る圧電素子の構成の一例を示す模式図（Ａ）及び従来の圧電素子の構成の一例を示す模式図（Ｂ）である。
【図２】圧電素子のＳＲＯ膜（１１１）のＸＲＤパターン図の例を示す図である。
【図３】本発明に係る圧電素子の構成の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明に係る圧電素子の一例の断面図を示すＳＥＭ写真である。
【図５】本発明に係る圧電素子の構成の他の例を示す模式図（Ａ）及び要部拡大図（Ｂ）である。
【図６】本発明に係る圧電素子の構成の他の例を示す模式図である。
【図７】本発明に係る圧電素子の構成の他の例を示す模式図である。
【図８】本発明に係る圧電素子の構成の他の例を示す模式図である。
【図９】本発明に係る圧電素子の製造方法の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの構成の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明に係るインクジェット記録装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図１２】本発明に係るインクジェット記録装置の構成の他の例を示す斜視図である。
【図１３】本発明に係るインクジェット記録装置の構成の他の例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る圧電素子、圧電素子の製造方法、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１１】
（圧電素子）
＜第１の実施形態＞
本発明に係る圧電素子の一実施形態について説明する。本実施形態の圧電素子１の構成例を図１（Ａ）に示す。なお、図１は圧電素子１の断面についての模式図を示したものである。図１（Ａ）では、振動板２と、振動板２上に形成された下部電極１２と、下部電極１２上に形成された圧電体１０と、圧電体１０上に形成された上部電極１１とを有し、圧電体１０の一部が表面に露呈している積層体と、上部電極１１を覆う保護膜１３が図示されている。図１（Ａ）に示されるように、前記積層体における圧電体１０の表面露呈部の一部又は全部が保護膜１３で覆われていない。
なお、詳細は後述するが、ここでいう「表面」とあるのは、圧電体１０の上部のみならず、圧電体１０の側面も含まれる。そのため、圧電体１０の側面のみが露呈している態様でも前記積層体に含まれることとなる。また、詳細は後述するが、「上部電極を覆う保護膜」とは、上部電極１１の上側に保護膜１３が形成されていればよく、上部電極１１の側面に保護膜１３がなくてもよい。
【００１２】
一方、図１（Ｂ）は従来の構成例を示すものであり、圧電体１０の全面が保護膜１３で覆われている。以下、従来の構成例と比較しながら、本実施形態の圧電素子１について説明する。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、圧電体１０上に上部電極１１が存在する領域は符号８ａで表され、圧電体１０上に上部電極１１が存在しない領域は符号８ｂで表される。圧電素子では、図１の構成例に示されるように、上部電極１１及び下部電極１２で挟まれる領域における圧電体１０に電圧が印加され、いわゆる圧電効果（ピエゾ効果などとも称される）が生じる。この領域（符号８ａで表される領域）で圧電効果が生じた圧電体１０が歪み、変位することでインクの吐出へとつながる。一方、上部電極１１及び下部電極１２で挟まれていない領域（図１では圧電体１０上に上部電極１１が存在していない領域（符号８ｂで表される領域））では圧電効果が生じず、圧電体１０は変位しない。
なお、本実施形態では、符号８ａで表される領域を活性領域８ａ、符号８ｂで表される領域を非活性領域８ｂと称することとする。
【００１３】
ここで、図１では便宜上、領域を区分けして説明されているが、圧電体１０は構造体として一体物であるため、圧電体１０における上部電極１１がない領域すなわち非活性領域８ｂは、変位量を低下させる働きをしている。言い換えると、非活性領域８ｂにおける圧電体１０は、活性領域８ａにおける圧電体１０の動き（変位）を拘束しているといえる。
図１（Ｂ）に示される従来の構成例では、保護膜１３が圧電体１０の全面を覆っているため、非活性領域８ｂにおける圧電体１０は動きが抑制され、活性領域８ａにおける圧電体１０に対する拘束力が大きいといえる。
【００１４】
これに対し、図１（Ａ）に示される本発明の構成例では、保護膜１３が非活性領域８ｂにおける圧電体１０の表面の一部を覆っていない構成となっており、保護膜１３は非活性領域８ｂで不連続となっている。このため、非活性領域８ｂにおける圧電体１０の動きが緩和され、圧電体１０の剛性を相対的に小さくすることができ、活性領域８ａにおける圧電体１０の動きを拘束する力（拘束力）を低減させることができる。これにより、保護膜１３を設けた場合でも圧電体１０の変位量を損なわずに、保護膜１３が電極を覆うことで特性劣化を防止でき、信頼性を確保することができる。
【００１５】
なお、非活性領域８ｂにおける圧電体１０の表面の少なくとも一部は、保護膜１３で覆われていないため、水分侵入等で圧電体１０の劣化が考えられるが、非活性領域８ｂにおける圧電体１０は素子として機能しないため、問題はないと考えられる。また、経時変化を考慮した場合、水分等が電極にまで侵入していく可能性はあるが、それによる影響は軽微であると考えられる。
【００１６】
本実施形態の圧電素子１では、図１（Ａ）における上部電極１１の幅が圧電体１０の幅よりも小さい構成となっている。すなわち、上部電極１１の面方向における面積が、圧電体１０の面方向における面積よりも小さい構成となっている。このような構成によれば、圧電体１０上に上部電極１１がない領域が存在しているため、保護膜１３がないエリアを確保するための設計の自由度を確保しやすい。例えば、マスクにより保護膜１３をパターニングして成膜したり、均一に製膜した後にリソグラフィ・エッチングにより保護膜１３を選択的に除去したりしやすくなる。なお、詳細は後述するが、上部電極１１の面方向における面積が、圧電体１０の面方向における面積と同じにすることも可能である。
【００１７】
次に、本実施形態における圧電素子１の各構成の詳細を以下に説明する。
−振動板−
振動板２は、圧電体１０によって発生した力を受けて、変形変位して圧力室のインク滴を吐出させる。そのため、振動板２としては所定の強度を有したものであることが好ましい。
振動板２の材料としては、例えばＳｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により作製したものが挙げられる。
また、後述する下部電極１２、圧電体１０の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。特に、圧電体１０は、一般的な材料としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が使用されることから、振動板２の材料は線膨張係数８×１０−６（１／Ｋ）に近い線膨張係数として、５×１０−６〜１０×１０−６の線膨張係数を有した材料が好ましく、さらには７×１０−６〜９×１０−６の線膨張係数を有した材料がより好ましい。
【００１８】
具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びこれらの化合物等であり、これらをスパッタ法もしくは、ゾルゲル法を用いてスピンコーターにより作製することができる。
膜厚としては０．１μｍ〜１０μｍが好ましく、０．５μｍ〜３μｍがさらに好ましい。０．１μｍ未満の場合、圧力室の加工が難しくなり、１０μｍより大きい場合、振動板２が変形変位しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になることがある。
【００１９】
また、本実施形態における振動板２は、基板と一体とする構成にすることもでき、基板としては特に制限されるものではなく、例えば、シリコン単結晶基板、ガラス等が挙げらる。
【００２０】
−下部電極−
下部電極１２としては、金属もしくは金属と酸化物からなっていることが好ましい。振動板２と金属膜の間に密着層を積層させることで、剥がれ等を抑制することができる。以下、密着層含めて金属電極膜、酸化物電極膜の詳細について記載する。
【００２１】
−−密着層−−
密着層の作製の例としては、Ｔｉをスパッタ成膜後、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ)装置を用いて、６５０〜８００℃、１〜３０分、Ｏ２雰囲気でチタン膜を熱酸化させ、チタン膜を酸化チタン膜にする方法が挙げられる。
酸化チタン膜を作成するには反応性スパッタでもよいが、チタン膜の高温による熱酸化法が好ましい。反応性スパッタによる作製では、シリコン基板を高温で加熱する必要があるため、特別なスパッタチャンバ構成が必要となることに留意する。
【００２２】
さらに、一般の炉による酸化よりも、ＲＴＡ装置による酸化の方が酸化チタン膜の結晶性が良好になる。これは、通常の加熱炉による酸化によれば、酸化しやすいチタン膜は、低温においてはいくつもの結晶構造を作るため、一旦、それを壊す必要が生じるためである。従って、昇温速度の速いＲＴＡによる酸化の方が良好な結晶を形成するために有利になる。
【００２３】
また、Ｔｉ以外の材料としてはＴａ、Ｉｒ、Ｒｕ等が挙げられる。
密着層の膜厚としては、１０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましく、１５ｎｍ〜３０ｎｍがより好ましい。１０ｎｍ未満の場合、密着性に懸念があり、５０ｎｍよりも大きい場合、密着層上の膜において良好な結晶性が得られない場合がある。
【００２４】
−−金属電極膜−−
下部電極１２における金属電極膜の金属材料としては、例えば白金、イリジウム、白金−ロジウムなどの白金族元素、これらの合金膜などが挙げられる。
また、白金を使用する場合には振動板２（特にＳｉＯ２）との密着性を考慮し、密着層を先に積層した後、金属電極膜を作製することが好ましい。
金属電極膜の作製方法の例としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が挙げられる。
【００２５】
金属電極膜の膜厚は、８０〜２００ｎｍが好ましく、１００〜１６０ｎｍがより好ましい。８０ｎｍ未満の場合、十分な電流を供給できない場合があり、インク吐出をする際に不具合が発生する場合がある。２００ｎｍより大きい場合、白金族元素などの高価な材料を用いると、コスト増につながることがある。また２００ｎｍより大きい場合において、白金を用いて膜厚を厚くすると表面粗さが大きくなり、金属電極膜上の酸化物電極膜の表面粗さやＰＺＴの結晶配向性に影響を及ぼして、インク吐出が不良となる場合がある。
【００２６】
−−酸化物電極膜−−
下部電極１２における酸化物電極膜の材料としては、ＳｒＲｕＯ３を用いることができ、これ以外にも、Ｓｒｘ（Ａ）（１−ｘ）Ｒｕｙ（Ｂ）（１−ｙ）、Ａ＝Ｂａ、Ｃａ、Ｂ＝Ｃｏ、Ｎｉ、ｘ、ｙ＝０〜０．５で記述されるような材料についても用いることができる。ＳｒとＲｕの組成比については、Ｓｒ／Ｒｕが０．８２〜１．２２であることが好ましい。この範囲から外れると酸化物電極膜の比抵抗が大きくなり、電極として十分な導電性が得られなくなることがある。
【００２７】
酸化物電極膜の作製方法としては、例えばスパッタ法により作製する方法が挙げられる。このとき、ＳｒＲｕＯ３膜を成膜する場合、結晶配向性を考慮し、スパッタ条件を設定することが好ましい。例えば、下部電極１２の金属電極膜をＰｔ（１１１）とした場合、ＳｒＲｕＯ３膜についても（１１１）配向させることが好ましく、そのためには成膜温度を５００℃以上での基板加熱を行い、成膜するなどの検討をすること等が挙げられる。
【００２８】
例えば特許第３７８２４０１号公報に記載のＳＲＯ成膜条件については、室温で成膜した後、ＲＴＡ処理にて結晶化温度（６５０℃）で加熱、酸化を行っている。この場合、ＳＲＯ膜としては、十分結晶化され、電極としての比抵抗としても十分な値が得られるが、膜の結晶配向性としては、（１１０）が優先配向しやすくなり、その上にＰＺＴを成膜すると（１１０）に配向しやすくなる。
【００２９】
以下にＳＲＯ膜を作製する場合の例やその考慮点について説明する。
例えばＰｔ（１１１）上に作製したＳＲＯ膜の結晶性については、ＰｔとＳＲＯで格子定数が近いため、通常のＸ線回折測定におけるθ−２θ測定では、ＳＲＯ（１１１）とＰｔ（１１１）の２θ位置が重なってしまい判別が難しい。Ｐｔについては消滅則の関係からＰｓｉ＝３５°傾けた２θが約３２°付近の位置には回折線が打ち消し合い、回折強度が見られない。
【００３０】
そのため、Ｐｓｉ方向を約３５°傾けて、２θが約３２°付近のピーク強度で判断することでＳＲＯが（１１１）に優先配向しているかを確認することができる。図２に、２θ＝３２°に固定し、Ｐｓｉを振ったときの測定結果の例を示す。
Ｐｓｉ＝０°ではＳＲＯ（１１０）においてほとんど回折強度が見られず、Ｐｓｉ＝３５°付近において、回折強度が見られることから本成膜条件にて作製したものについては、ＳＲＯが（１１１）配向していることが確認できる。また、上記した室温で成膜した後にＲＴＡ処理を行い作製したＳＲＯ膜については、Ｐｓｉ＝０°の時にＳＲＯ（１１０）の回折強度が見られる。
【００３１】
また、連続駆動を行った場合、駆動させた後の変位量が初期変位に比べてどのくらい劣化したかを考慮すると、後述する圧電体１０におけるＰＺＴの配向性が影響しており、（１１０）では変位劣化を抑制するには不十分となることがある。さらにＳＲＯ膜の表面粗さについては、成膜温度が影響しており、室温から３００℃では表面粗さが小さくなり２ｎｍ以下になる。なお、表面粗さについてはＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、原子間力顕微鏡）により測定される表面粗さ（平均粗さ)を指標としている。
これらのことから、表面粗さとしては、フラットではあるが結晶性が十分でなく、その後成膜したＰＺＴの圧電アクチュエータとしての初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないことから、ＳＲＯ膜の結晶性や表面粗さを考慮する必要がある。
【００３２】
酸化物電極膜の表面粗さとしては、４ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、６ｎｍ〜１０ｎｍがより好ましい。上記の範囲を満たさない場合、その後成膜するＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしてしまう場合がある。
上記の結晶性や表面粗さを得るためには、成膜温度を５００℃〜７００℃、より好ましくは５２０℃〜６００℃として成膜をすることが好ましい。
【００３３】
酸化物電極膜の膜厚としては、４０ｎｍ〜１５０ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましい。４０ｎｍ未満の場合、初期変位や連続駆動後の変位劣化については十分な特性が得られないことがあり、ＰＺＴのオーバーエッチングを抑制するためのストップエッチング層としての機能も得られにくくなることがある。また、１５０ｎｍより大きい場合、その後成膜したＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしてしまうことがある。
酸化物電極膜の比抵抗としては、５×１０−３Ω・ｃｍ以下が好ましく、１×１０−３Ω・ｃｍ以下がより好ましい。５×１０−３Ω・ｃｍよりも大きい場合、十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。
【００３４】
−圧電体−
圧電体１０の材料としては、ＰＺＴが好適に用いられる。ＰＺＴはジルコン酸鉛(ＰｂＺｒＯ３)とチタン酸鉛(ＰｂＴｉＯ３)の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合であり、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３,Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般的にはＰＺＴ（５３／４７）と示されることがある。
【００３５】
ＰＺＴ以外の複合酸化物としてはチタン酸バリウムなどが挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。
これら材料を一般式として表した場合、ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ  Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が挙げられる。
これらの例としては、（Ｐｂ１−ｘ,Ｂａｘ）（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ,Ｓｒｘ）（Ｚｒ,Ｔｉ）Ｏ３等が挙げられ、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合の例である。このような置換は２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。
【００３６】
圧電体１０の作製方法としては、例えばスパッタ法やゾルゲル法を用いてスピンコーターにより作製することが挙げられる。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得る。
【００３７】
また、ＰＺＴをゾルゲル法により作製する場合、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ、均一の溶液を得ることで、ＰＺＴ前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどの安定化剤を適量、添加しても良い。
【００３８】
また、振動板２全面にＰＺＴ膜を得る場合、スピンコートなどの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得ることができる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００ｎｍ以下の膜厚が得られるように前駆体濃度を調整し、ＰＺＴ膜を作製していくのが好ましい。
【００３９】
圧電体１０の膜厚としては０．５μｍ〜５μｍが好ましく、１μｍ〜２μｍがより好ましい。０．５μｍ未満の場合、圧力室１８の加工が難しくなり、５μｍより大きい場合、振動板２が変形変位しにくくなりインク滴の吐出が不安定になるほか、十分な変位を発生できなくなることがあり、また作製工程の負担が増加し、プロセス時間が長くなることがある。
【００４０】
−上部電極−
上部電極１１としては、酸化物電極膜、金属電極膜を有していることが好ましい。
積層の順としては、酸化物電極膜、金属電極膜の順に積層される。上部電極１１における酸化物電極膜、金属電極膜は、下部電極１２における酸化物電極膜、金属電極膜と同じ態様とすることができるため、相違点について以下に説明する。
【００４１】
−−酸化物電極膜−−
上部電極１１における酸化物電極膜の膜厚としては、２０ｎｍ〜８０ｎｍが好ましく、４０ｎｍ〜６０ｎｍがより好ましい。２０ｎｍ未満の場合、初期変位や変位劣化特性について十分な特性が得られないことがあり、８０ｎｍより大きい場合、その後成膜するＰＺＴの絶縁耐圧が悪くなり、リークしやすくなることがある。
【００４２】
−−金属電極膜−−
上部電極１１における金属電極膜の膜厚としては３０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜１３０ｎｍがより好ましい。３０ｎｍ未満の場合、十分な電流を供給することができなくなり、インク吐出をする際に不具合が発生することがある。２００ｎｍより大きい場合、白金族元素などの高価な材料を用いると、コスト増につながることがある。また２００ｎｍより大きい場合において、白金を用いて膜厚を厚くすると表面粗さが大きくなり、さらに積層する場合、膜剥がれ等が発生することがある。
【００４３】
−保護膜−
次に、上部電極１１を覆う保護膜１３について説明する。
保護膜１３は成膜・エッチングの工程による圧電素子へのダメージを防ぐとともに、大気中の水分が透過しづらい材料を選定する必要があるため、緻密な無機材料が好ましい。有機材料では十分な保護性能を得るためには膜厚を厚くする必要が生ずる。
【００４４】
保護膜１３の膜厚を大きくすると、振動板２の振動変位を著しく阻害してしまうため、吐出性能の低いインクジェット記録ヘッドになってしまうことがある。保護膜１３の膜厚を抑えつつ、高い保護性能を得るには、酸化物、窒化物、炭化物を用いるのが好ましく、保護膜１３の下地となる、電極材料、圧電体材料、振動板材料と密着性が高い材料を選定することが望ましい。
【００４５】
成膜方法は圧電素子を損傷しない成膜方法を選定する必要がある。反応性ガスをプラズマ化して基板上に堆積するプラズマＣＶＤ法やプラズマをターゲット材に衝突させて飛ばすことで成膜するスパッタリング法を用いることもできるが、好ましい成膜方法としては、蒸着法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などが例示できる。使用できる材料の選択肢が広いＡＬＤ法が好ましく、ＡＬＤ法を用いることで、膜密度の非常に高い薄膜を作製し、プロセス中でのダメージを抑制することができる。
【００４６】
保護膜１３としては、金属の不動態膜であることが好ましい。不動態膜にすることにより、温湿度環境に対するバリア性を向上させることができ、また、リソグラフィ・エッチングプロセスに対するバリア性を確保することができる。
金属としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ等が挙げられ、不動態膜としては酸化膜が挙げられる。保護膜１３に用いられる材料としては、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等が挙げられ、これらの中でもＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３が好ましい。
【００４７】
保護膜１３の膜厚は、圧電素子の保護性能を確保できる十分な薄膜とする必要があると同時に、振動板２の変位を阻害しないように可能な限り薄くする必要があり、２０ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。２０ｎｍ未満の場合、圧電素子の保護層としての機能が不足してしまうため、圧電素子の性能が低下してしまう。１００ｎｍより大きい場合、振動板２の変位が低下するため、吐出効率の低いインクジェット記録ヘッドとなることがある。
【００４８】
本実施形態における保護膜１３の形状は、前述したように、圧電体１０の一部が表面に露呈している積層体において、前記積層体における圧電体１０の表面露呈部の一部又は全部が保護膜１３で覆われていない形状であればよい。そのため、図１（Ａ）に示されるような構成に限られず、後述する実施形態等に示される構成例にすることもできる。
【００４９】
また、図示していないが、保護膜１３がない領域は図の奥行き方向において同様の状態が続いていることが望ましい。そのため、図１（Ａ）に示される圧電素子の構成例について、上部電極１１側から圧電素子をみると、保護膜１３がない領域は上部電極１１の外側を囲むように面積を有しているといえる。保護膜１３がない領域の面積が大きいほど、圧電素子の変位量の拘束力を小さくできるので変位量を稼ぎやすい利点があるが、面積を大きくし過ぎると、プロセスのばらつきによっては、保護膜１３がないエリアが電極表面上に及ぶ可能性がある。そのため、保護膜１３がないエリアを圧電体１０のどこに配置するかは、工法によって最適箇所を選択することが望ましい。
【００５０】
また、保護膜１３の端部は、膜がないところから一定膜厚になるまで徐々に膜厚が大きくなることが好ましい。詳細は後述するが、このような構成にすることにより、拘束力の急な変化を抑えられるので、保護膜１３の端部に応力集中が発生することを抑制することが可能となり、圧電素子の故障をより抑制することが可能となる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明に係る圧電素子のその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。本実施形態の圧電素子１の模式図を図３に示す。図３では、上部電極１１の幅が圧電体１０の幅より小さいことが図示されている。すなわち、上部電極１１の面方向における面積が、圧電体１０の面方向における面積よりも小さい構成となっている。また、本実施形態では、圧電体１０の角部２０が保護膜１３で覆われていない構成となっている。なお、活性領域８ａ及び非活性領域８ｂは省略されている。
【００５２】
非活性領域８ｂにおける圧電体１０の中でも、平面部よりも角部の方がその他の箇所に比べて活性領域８ａにおける圧電体１０への拘束力に対し、影響力が大きいと考えられる。そのため、本実施形態では、保護膜１３に覆われていない箇所が圧電体１０の角部２０であるので、図１（Ａ）に示されるように圧電体１０表面の平面部の一部に保護膜１３を形成しない構成とするよりも、拘束力の低減効果がより期待できる。このため、圧電素子１の変位量をより大きく稼ぐことができる。
【００５３】
また、圧電体１０の表面を覆う保護膜１３の一部を除去する対象が、圧電体１０の角部２０であると、エッチングや機械加工等の工法の自由度を高くすることができ、比較的容易に保護膜１３を除去することができる。また、本実施形態の構成であれば、保護膜１３を全面コーティングしてから部分的にエッチングしたり、パターニングを成膜したりすることが比較的容易にできる。
【００５４】
次に、本実施形態における圧電素子１の断面について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を図４に示す。図４では、圧電体１０の角部を詳細に観察したものであり、圧電体１０の角部２０に保護膜１３が形成されていないことがわかる。また、角部２０以外では圧電体１０の表面に保護膜１３が形成されていることがわかる。
なお、図４において、保護膜１３上に異なる膜が２つあるが、これは断面観察を行うために成膜したものである。白っぽく見える比較的薄い層は、断面作成時のコーティング膜（Ｐｔ）であり、さらにこの上にある比較的厚い膜は、断面加工時の残渣である。そのため、実際の製品に用いられる場合には、これらの膜は成膜されない。
【００５５】
また、保護膜１３の端部は、膜がないところから一定膜厚になるまで徐々に膜厚が大きくなることが好ましい。この形状について、図５に概略図を示す。図５（Ａ）は本実施形態における断面図を示すものであり、圧電体１０の角部に保護膜１３が形成されていない場合の構成例を示すものである。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）について、圧電体１０の角部を拡大した図である。図５（Ｂ）に示されるように、保護膜１３の端部は、膜がないところから一定膜厚になるまで徐々に膜厚が大きくなっている。このような構成にすることにより、拘束力の急な変化を抑えられるので、保護膜１３の端部に応力集中が発生することを抑制することが可能となり、圧電素子の故障をより抑制することが可能となる。
【００５６】
＜第３の実施形態＞
以下、本発明に係る圧電素子のその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。本実施形態の圧電素子１を図６、図７に示す。図６及び図７では、上部電極１１の面方向における面積が、圧電体１０の面方向における面積よりも小さい構成となっている。また、圧電体１０の側面に保護膜１３が形成されていない。
【００５７】
図６では圧電体１０の表面に保護膜１３が形成されていないが、本発明においてはこのような態様も含まれる。前述した通り、非活性領域８ｂにおける圧電体１０は素子として機能しないため、この領域の圧電体１０の劣化は問題ないと考えられる。また、図７では図６に対し、非活性領域８ｂにおける圧電体１０の表面の一部に保護膜１３が形成されている。前述した通り、保護膜１３がないエリアの面積が大きいほど、圧電素子１の変位量の拘束力を小さくできるので変位量を稼ぎやすい利点があるが、面積を大きくし過ぎると、保護膜１３がないエリアが電極表面上に及ぶ可能性があるため留意する。
【００５８】
＜第４の実施形態＞
以下、本発明に係る圧電素子のその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。本実施形態の圧電素子１を図８に示す。図８では、上部電極１１の面方向における面積が、圧電体１０の面方向における面積と同じである構成となっている。また、圧電体１０の側面に保護膜１３が形成されていない。前記積層体は、前記圧電体１０の側面が表面に露呈しており、前記圧電体１０の表面露呈部が保護膜１３で覆われていないため、本発明おいてはこのような態様も含まれる。
上部電極１１の面積と圧電体１０の面積が同じであると、圧電体１０全てが素子として機能することができるので、効率の良い設計が可能となる。
【００５９】
以上、本発明に係る圧電素子の構成例を説明したが、これらに限られるものではない。
本発明において、保護層１３は上部電極１１を覆っていることが必要であるが、図６や図８に示されるように上部電極１１上を覆っていればよく、上部電極１１の側面はどちらでも構わない。しかし、水分等の侵入による劣化を考慮すると、上部電極１１の側面も覆っていることが好ましい。
また、図６や図８の場合であっても、保護膜１３の端部は、膜がないところから一定膜厚になるまで徐々に膜厚が大きくなることが好ましい。
【００６０】
（圧電素子の製造方法）
本発明の圧電素子の製造方法は、振動板２上に下部電極１２を形成し、下部電極１２上に圧電体１０を形成し、圧電体１０上に上部電極１１を形成し、圧電体１０の一部が表面に露呈している積層体を形成する工程と、上部電極１１を覆う保護膜１３を形成する工程と、保護膜１３を形成した後にエッチングにより、前記積層体における圧電体１０の表面露呈部の一部又は全部の保護膜１３を除去する工程とを有する。
【００６１】
本発明の圧電素子の製造方法を説明する図として、図９に概略図を示す。
図９（Ａ）は振動板２上に下部電極１２を形成し、下部電極１２上に圧電体１０を形成し、圧電体１０上に上部電極１１を形成した場合を示す。ここでは上部電極１１はパターニングされている。次に、図９（Ｂ）に示されるように圧電体１０をエッチングする。なお、図９（Ｂ）では、圧電体１０の面積は上部電極１１の面積よりも大きくなるように形成しているが、面積が同じになるようにしてもよい。その後、図９（Ｃ）に示されるように、保護膜１３を成膜する。成膜はＡＬＤ法でもよいし、スパッタ法でもよい。そして、図９（Ｄ）に示されるように、保護膜１３をエッチングすることによって、圧電体１０の表面の一部の保護膜１３を除去する。
なお、図９では圧電体１０の角部２０の保護膜１３が除去されているが、圧電体１０の角部２０の保護膜１３は角部２０以外よりも削られやすいので、角部２０の保護膜１３を優先的に除去することができ、保護膜１３がないエリアを容易に形成することができる。
【００６２】
（インクジェット記録ヘッド）
次に本発明に係るインクジェット記録ヘッドについて説明する。本発明に係るインクジェット記録ヘッドの構成例について、断面図を図１０に示す。図１０には、圧電素子１、圧電体１０の変位を伝搬させる振動板２、個別液室３、個別液室３を形成する隔壁４、フレーム部材５、ノズル孔６、ノズル孔６を有するノズル板７が図示されている。フレーム部材５は、圧電素子１の振動を隣接する他の圧電素子１に伝搬させないようにするため等の目的で設けられる。図１０に示されるインクジェット記録ヘッド２１では、圧電素子１が駆動することで振動板２が変形し、これにより個別液室３内の圧力変動が生じるため、ノズル孔６から液滴を吐出することができる。なお、図１０はインクジェット記録ヘッドの一部を示す概略図であり、２つの圧電素子１が図示されているが、圧電素子１がさらに複数個備えられていてもよい。
【００６３】
また、隔壁４としては、特に制限されるものではないが、シリコンあるいはステンレス、あるいはその複合物等が挙げられる。
ノズル板７としては、特に制限されるものではないが、ステンレスエッチング品、ステンレスプレス品、ニッケル電気鋳造品、シリコンエッチング品、樹脂レーザー加工品等ににより作製されたもの等が挙げられる。
【００６４】
（インクジェット記録装置）
次に、本発明のインクジェット記録ヘッドが備えられたインクジェット記録装置について説明する。本発明のインクジェット記録装置の一例を図１１〜図１３に示す。図１２はインクジェット記録装置の斜視図であり、図１３はインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
【００６５】
前記インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッドとも称する）を搭載したインクジェット記録装置について、図１０を参照して説明する。インクジェット記録装置５０はブラック（Ｂ）とシアン（Ｃ）とマゼンタ（Ｍ）とイエロー（Ｙ）の４色にそれぞれ対応した液滴吐出ヘッド２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙを有する。各液滴吐出ヘッド２１には維持機構装置５１があり、パージ処理、ワイピング処理などの保全動作時には液滴吐出ヘッド２１のノズル面に対向する位置に移動する。この液滴吐出ヘッド２１は記録媒体の印字領域幅以上の長さのノズル列を有するライン型からなる。給紙トレイ５２は圧板５３と、記録紙３０を給紙する給送回転体５４がベース５５に取り付けられている。圧板５３はベース５５に取り付けられた回転軸を中心に回転可能であり、圧板ばね５６により給送回転体５４に押圧される。給送回転体５４と対向する圧板５３の部位には記録紙３０の重送を防止するため、人工皮等の摩擦係数の大きい材質からなる不図示の分離パッドが設けられている。また、圧板５３と給送回転体５４の当接を解除する不図示のリリースカムが設けられている。
【００６６】
このインクジェット記録装置５０で、待機状態ではリリースカムが圧板５３を所定位置まで押し下げている。これにより圧板５３と給送回転体５４の当接は解除される。この状態で搬送ローラ５７の有する駆動力がギヤ等により給送回転体５４及びリリースカムに伝達されると、リリースカムが圧板５３から離れて圧板５３は上昇して記録紙３０が給送回転体５４に当接し、給送回転体５４の回転に伴い記録紙３０はピックアップされ給紙を開始し、不図示の分離爪によって１枚ずつ分離される。給送回転体５４は記録紙３０をプラテン５８に送り込むように回転する。記録紙３０はガイド５９、６０の間を通過して搬送ローラ５７まで導かれプラテン５８まで搬送される。
【００６７】
その後、再び記録紙３０と給送回転体５４との当接を解除した待機状態となって搬送ローラ５７からの駆動力が切られる。また、手差しトレイ６１から供給された記録紙３０も給送回転体６２により搬送ローラ５７からプラテン５８まで搬送される。プラテン５８まで搬送された記録紙３０は液滴吐出ヘッド２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙにより紙搬送速度と液滴吐出のタイミングを制御された信号に基づき所望の画像が形成される。画像が記録された記録紙３０は排紙ローラ６３と拍車６４とにより搬送されて排紙トレイ６５に排出される。
このようにライン型の液滴吐出ヘッド２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙを使用して記録紙３０に所望の画像を迅速に形成することができる。
【００６８】
次に、液滴吐出ヘッドを搭載した他の記録装置について、斜視図を図１２に、機構部の構成を示す側面図を図１３に示し、これらを参照して説明する。このインクジェット記録装置１００は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１とキャリッジ１０１に搭載した液滴吐出ヘッド２１及び液滴吐出ヘッド２１に対してインクを供給するインクカートリッジ１０２等で構成される印字機構部１０３等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙３０を積載可能な給紙カセット（あるいは給紙トレイでもよい）１０４を抜き差し自在に装着されている。
【００６９】
また、記録紙３０を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ１０５を有し、給紙カセット１０４あるいは手差しトレイ１０５から給送される記録紙３０を取り込み、印字機構部１０３によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１０６に排紙する。
【００７０】
印字機構部１０３は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０７と従ガイドロッド１０８とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ１０１にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッド２１を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１０１には液滴吐出ヘッド２１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１０２を交換可能に装着している。
【００７１】
インクカートリッジ１０２は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド２１へインクを供給する供給口が設けられている。その内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド２１へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド２１としては各色の液滴吐出ヘッド２１を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。
【００７２】
ここでキャリッジ１０１は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０７に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１０８に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１０９で回転駆動される駆動プーリ１１０と従動プーリ１１１との間にタイミングベルト１１２を張装し、このタイミングベルト１１２をキャリッジ１０１に固定しており、主走査モータ１０９の正逆回転によりキャリッジ１０１が往復駆動される。
【００７３】
一方、給紙カセット１０４にセットした記録紙３０を液滴吐出ヘッド２１の下方側に搬送するために、給紙カセット１０４から記録紙３０を分離給装する給紙ローラ１１３及びフリクションパッド１１４と、記録紙３０を案内するガイド部材１１５と、給紙された記録紙３０を反転させて搬送する搬送ローラ１１６と、この搬送ローラ１１６の周面に押し付けられる搬送コロ１１７及び搬送ローラ１１６からの記録紙３０の送り出し角度を規定する先端コロ１１８とを有する。搬送ローラ１１６は副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。
【００７４】
そして、キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１６から送り出された記録紙３０を液滴吐出ヘッド２１の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１９を設けている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、記録紙３０を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２０と拍車１２１を設け、さらに記録紙３０を排紙トレイ１０６に送り出す排紙ローラ１２３と拍車１２４と、排紙経路を形成するガイド部材１２５、１２６とを配設している。
【００７５】
このインクジェット記録装置１００で記録時には、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド２１を駆動することにより、停止している記録紙３０にインクを吐出して１行分を記録し、その後、記録紙３０を所定量搬送し、次の行の記録を行う。記録終了信号又は記録紙３０の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ記録紙３０を排紙する。
【００７６】
また、キャリッジ１０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド２１の吐出不良を回復するための回復装置１２７を配置している。回復装置１２７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１０１は印字待機中にはこの回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド２１をキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００７７】
また、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド２１の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等をクリーニング手段により除去し、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００７８】
このように、インクジェット記録装置１００においては圧電素子１を有する液滴吐出ヘッド２１を搭載しているので、安定したインク滴吐出特性が得られ、画像品質を向上することができる。前記説明ではインクジェット記録装置５０、１００に液滴吐出ヘッド２１を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液滴吐出ヘッド２１を適用しても良い。
【実施例】
【００７９】
以下、本発明を実施例及び比較例を挙げて説明する。なお、本発明はここに例示される実施例に限定されるものではない。
【００８０】
（実施例１）
６インチシリコンウェハ（膜厚６２５μｍ）上に、熱酸化膜（膜厚１μｍ）を形成し、下部電極１２の密着層として、チタン膜（膜厚２０ｎｍ）をスパッタ装置により成膜した後にＲＴＡを用いて７５０℃で熱酸化させた。
続いてチタン膜上に金属電極膜として白金膜（膜厚１６０ｎｍ）、酸化物電極膜としてＳｒＲｕＯ３膜（膜厚６０ｎｍ）をスパッタ成膜した。スパッタ成膜時の基板加熱温度については５５０℃で成膜を実施した。
【００８１】
次に、圧電体１０の作製にあっては、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１４：５３：４７に調整されたＰＺＴ前駆体溶液を用いて、スピンコート法により成膜した。ＰＺＴ前駆体溶液の塗布液の合成を以下に説明する。
出発材料として酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用い、酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。なお、化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてあるが、これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。
次に、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、前述の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでＰＺＴ前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ前駆体溶液におけるＰＺＴ濃度は０．５ｍｏｌ／ｌであった。
【００８２】
このＰＺＴ前駆体溶液の塗布液を用いて、スピンコート法により成膜し、成膜後、１２０℃で乾燥させた後、５００℃で熱分解を行った。３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７５０℃）をＲＴＡにより行った。このときＰＺＴの膜厚は２４０ｎｍであった。この工程を計８回（２４層）実施し、膜厚が約２μｍのＰＺＴ膜を得た。
このＰＺＴ膜に対し、ドライエッチング装置（ＵＬＶＡＣ社製）を用いてドライエッチング（エッチングガス：Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６）を行い、所期のパターンを作製した。
【００８３】
次に、上部電極１１の酸化物電極膜としてＳｒＲｕＯ３膜(膜厚４０ｎｍ)、金属電極膜として白金膜（膜厚１２５ｎｍ）をスパッタ成膜した。その後、東京応化社製のフォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィでレジストパターンを形成した後、ドライエッチング装置（ＵＬＶＡＣ社製）を用いてドライエッチング（エッチングガス：Ｃｌ２、Ａｒ）を行い、所期のパターンを作製した。
【００８４】
次に、保護膜１３として、ＡＬＤ工法を用いてＡｌ２Ｏ３膜を６０ｎｍ成膜した。このとき、原材料としてアルミニウムについては、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム、シグマアルドリッチ社）、酸素についてはオゾンジェネレータによって発生させたＯ３を用い、これらを交互に積層させることで、成膜を進めた。
その後、保護膜１３に対し、ドライエッチング装置（東京エレクトロン社製）を用いて、ドライエッチング（エッチングガス：Ａｒ、ＣＨＦ３、ＣＦ４）を行い、図３に示される圧電素子を作製した。
【００８５】
（比較例１）
実施例１において、保護膜１３に対してエッチングを行わなかったこと以外は実施例１と同様にして圧電素子を作製し、図１（Ｂ）に示される圧電素子を作製した。
【００８６】
（評価）
上記実施例１及び比較例１で得られた圧電素子を用いて、図１０に示されるインクジェット記録ヘッドを作製し吐出評価を行った。実施例１で作製した圧電素子を備えるインクジェット記録ヘッドは吐出が良好であり、圧電素子における変位量が損なわれていなかった。一方、比較例１で作製した圧電素子を備えるインクジェット記録ヘッドは吐出が良好ではなく、圧電素子における変位量が損なわれていた。
【符号の説明】
【００８７】
＜図１、図３、図４、図６〜１０の符号について＞
１  圧電素子
２  振動板
３  個別液室
４  隔壁
５  フレーム部材
６  ノズル孔
７  ノズル板
８  領域
１０  圧電体
１１  上部電極
１２  下部電極
＜図１１の符号について＞
２１  液滴吐出ヘッド
２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ  液滴吐出ヘッド
３０  記録紙
５０  インクジェット記録装置
５１  維持機構装置
５２  給紙トレイ
５３  厚板
５４、６２  給送回転体
５５  ベース
５６  圧板ばね
５７  搬送ローラ
５８  プラテン
５９、６０  ガイド
６１  手差しトレイ
６３  排紙ローラ
６４  拍車
６５  排紙トレイ
＜図１２、図１３の符号について＞
２１  液滴吐出ヘッド
３０  記録紙
１００  インクジェット記録装置
１０１  キャリッジ
１０２  インクカートリッジ
１０３  印字機構部
１０４  給紙カセット
１０５  手差しトレイ
１０６  排紙トレイ
１０７  主ガイドロッド
１０８  従ガイドロッド
１０９  主走査モータ
１１０  駆動プーリ
１１１  従動プーリ
１１２  タイミングベルト
１１３  給紙ローラ
１１４  フリクションパッド
１１５  ガイド部材
１１６  搬送ローラ
１１７、１２０  搬送コロ
１１８  先端コロ
１１９  印写受け部材
１２１、１２４  拍車
１２３  排紙ローラ
１２５、１２６  ガイド部材
１２７  回復装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開２００７−９０８７１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６２８４８号公報
【図２】
2015220399.tif 000003
【図１１】
2015220399.tif 000004
【図１２】
2015220399.tif 000005
【図１３】
2015220399.tif 000006
【図１】
2015220399.tif 000007
【図３】
2015220399.tif 000008
【図４】
2015220399.tif 000009
【図５】
2015220399.tif 000010
【図６】
2015220399.tif 000011
【図７】
2015220399.tif 000012
【図８】
2015220399.tif 000013
【図９】
2015220399.tif 000014
【図１０】
2015220399.tif 000015