(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された第１積層体と、
前記第１電極の上方に前記第１積層体と離間して形成された第２積層体と、
前記第１積層体と前記第２積層体との間であって、前記第１電極の表面の一部に形成された酸化物層と、
前記第１積層体の側面、前記第２積層体の側面、前記第１積層体と前記第２積層体との間であって前記第１電極の表面、および前記酸化物層を覆う被覆層と、
を含み、
前記第１電極は、貴金属を含有し、
前記第１積層体および前記第２積層体は、
前記第１電極の上方に形成された圧電体と、
前記圧電体の上方に形成された第２電極と、
を有し、
前記第１積層体および前記第２積層体は、
前記第１電極と前記圧電体の間に形成された導電層を有し、
前記酸化物層の材質は、前記導電層の材質と同じである、圧電素子。
【請求項２】
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された第１積層体と、
前記第１電極の上方に前記第１積層体と離間して形成された第２積層体と、
前記第１積層体と前記第２積層体との間であって、前記第１電極の表面の一部に形成された酸化物層と、
前記第１積層体の側面、前記第２積層体の側面、前記第１積層体と前記第２積層体との間であって前記第１電極の表面、および前記酸化物層を覆う被覆層と、
を含み、
前記第１電極は、貴金属を含有し、
前記第１積層体および前記第２積層体は、
前記第１電極の上方に形成された圧電体と、
前記圧電体の上方に形成された第２電極と、
を有し、
前記酸化物層は、酸化イリジウムを含有する層、ランタンおよびニッケルを含有する層、またはストロンチウムおよびルテニウムを含有する層である、圧電素子。
【請求項３】
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された第１積層体と、
前記第１電極の上方に前記第１積層体と離間して形成された第２積層体と、
前記第１積層体と前記第２積層体との間であって、前記第１電極の表面の一部に形成された酸化物層と、
前記第１積層体の側面、前記第２積層体の側面、前記第１積層体と前記第２積層体との間であって前記第１電極の表面、および前記酸化物層を覆う被覆層と、
を含み、
前記第１電極は、貴金属を含有し、
前記第１積層体および前記第２積層体は、
前記第１電極の上方に形成された圧電体と、
前記圧電体の上方に形成された第２電極と、
を有し、
前記酸化物層の形状は、頂上部を有する凸形状であり、
前記酸化物層は、
前記頂上部から前記第１積層体に向かうに従って膜厚が薄くなる第１部分と、
前記頂上部から前記第２積層体に向かうに従って膜厚が薄くなる第２部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第１部分の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面を有し、
前記第２部分は、前記第２部分の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面を有している、圧電素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記酸化物層の材質は、前記圧電体の材質と同じである、圧電素子。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記酸化物層は、前記酸化物層の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面を有している、圧電素子。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧電素子を含む、圧電アクチュエーター。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電アクチュエーターを含む、液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の液体噴射ヘッドを含む、液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子、圧電アクチュエーター、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】
圧電素子は、電圧印加によりその形状を変化させる特性を有する素子であり、圧電体を電極で挟んだ構造を有する。圧電素子は、例えばインクジェットプリンターの液体噴射ヘッドや、各種アクチュエーターなど多様な用途に用いられている。
【０００３】
圧電素子を構成する圧電体は、湿気などにより劣化しやすい。例えば、特許文献１に記載のインクジェット式記録ヘッドでは、圧電体層の大気からの吸湿に起因した劣化の問題を解決するために、保護膜を圧電体層の側面や下部電極の上面に設けている。
【０００４】
このような構造の圧電素子において信頼性を向上させるためには、保護膜と、圧電体や下部電極との密着性を高めることが重要である。例えば、下部電極として白金（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）等の貴金属を用いた場合、これらの金属は反応性に乏しいため、下部電極と保護膜との密着性は低くなる場合がある。保護膜と圧電体や下部電極との密着性が良好でない場合には、保護膜の剥がれや、浮きが生じ、その部分が基点となり保護膜に欠陥が入るなど、保護膜として十分なバリア性を保持できなくなることがある。すなわち、圧電素子の信頼性が低下する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２６０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、信頼性の高い圧電素子を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記圧電素子を含む、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る圧電素子は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された第１積層体と、
前記第１電極の上方に前記第１積層体と離間して形成された第２積層体と、
前記第１積層体と前記第２積層体との間であって、前記第１電極の表面の一部に形成された酸化物層と、
前記第１積層体の側面、前記第２積層体の側面、前記第１積層体と前記第２積層体との間であって前記第１電極の表面、および前記酸化物層を覆う被覆層と、
を含み、
前記第１電極は、貴金属を含有し、
前記第１積層体および前記第２積層体は、
前記第１電極の上方に形成された圧電体と、
前記圧電体の上方に形成された第２電極と、
を有する。
【０００８】
このような圧電素子によれば、第１積層体と第２積層体との間であって、第１電極の表面の一部に形成された酸化物層を有する。酸化物層は、酸化物層自体の膜厚分だけ第１電極の表面に対して外方に突き出ている。そのため、第１電極の表面に酸化物層が形成されていない場合と比べて、被覆層（保護膜）との接触面積を増加させることができる。したがって、被覆層との密着性が向上し、高い信頼性を有することができる。
【０００９】
さらに、酸化物層を第１電極の表面の一部に形成することにより、被覆層と酸化物層とが接触する密着性がよい領域を増やし、被覆層と第１電極とが接触する密着性の悪い領域を減らすことができる。したがって、被覆層との密着性が向上し、高い信頼性を有することができる。
【００１０】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１１】
本発明に係る圧電素子において、
前記第１電極と前記圧電体の間に形成された導電層を有し、
前記酸化物層の材質は、前記導電層の材質と同じであることができる。
【００１２】
このような圧電素子によれば、導電層と酸化物層を同じ工程で形成することができるため、製造工程を容易化することができる。
【００１３】
本発明に係る圧電素子において、
前記酸化物層は、酸化イリジウムを含有する層、ランタンおよびニッケルを含有する層、またはストロンチウムおよびルテニウムを含有する層であることができる。
【００１４】
このような圧電素子によれば、被覆層と酸化物層との密着性が向上し、高い信頼性を有することができる。
【００１５】
本発明に係る圧電素子において、
前記酸化物層の材質は、前記圧電体の材質と同じであることができる。
【００１６】
このような圧電素子によれば、圧電体と酸化物層を同じ工程で形成することができるため、製造工程を容易化することができる。
【００１７】
本発明に係る圧電素子において、
前記酸化物層は、前記酸化物層の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面を有していることができる。
【００１８】
このような圧電素子によれば、被覆層と酸化物層との間の密着性を高めることができる。例えば、酸化物層の膜厚が連続的に変化していない場合、すなわち酸化物層の膜厚が急激に変化した場合、酸化物層を覆う被覆層に応力が生じて、被覆層と酸化物層との間の密着性が低下する場合がある。このような圧電素子によれば、このような問題が生じないため、被覆層と酸化物層との間の密着性を高めることができる。
【００１９】
本発明に係る圧電素子において、
前記酸化物層の形状は、頂上部を有する凸形状であり、
前記酸化物層は、
前記頂上部から前記第１積層体に向かうに従って膜厚が薄くなる第１部分と、
前記頂上部から前記第２積層体に向かうに従って膜厚が薄くなる第２部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第１部分の膜厚の連続的な変化によって生じた前記傾斜面を有し、
前記第２部分は、前記第２部分の膜厚の連続的な変化によって生じた前記傾斜面を有していることができる。
【００２０】
このような圧電素子によれば、被覆層と酸化物層との間の密着性を高めることができる。例えば、酸化物層の膜厚が急激に変化した場合、酸化物層を覆う被覆層に応力が生じて、被覆層と酸化物層との間の密着性が低下する場合がある。このような圧電素子によれば、このような問題が生じないため、被覆層と酸化物層との間の密着性を高めることができる。
【００２１】
本発明に係る圧電アクチュエーターは、
本発明に係る圧電素子を含む。
【００２２】
このような圧電アクチュエーターによれば、本発明に係る圧電素子を含むため、高い信頼性を有することができる。
【００２３】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、
本発明に係る圧電アクチュエーターを含む。
【００２４】
このような液体噴射ヘッドによれば、本発明に係る圧電アクチュエーターを含むため、高い信頼性を有することができる。
【００２５】
本発明に係る液体噴射装置は、
本発明に係る液体噴射ヘッドを含む。
【００２６】
このような液体噴射装置によれば、本発明に係る液体噴射ヘッドを含むため、高い信頼性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る圧電素子を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係る圧電素子の要部を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態の第１変形例に係る圧電素子を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態の第２変形例に係る圧電素子を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態の第３変形例に係る圧電素子を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態の第４変形例に係る圧電素子を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。
【図１１】本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
１．  圧電素子
まず、本実施形態に係る圧電素子について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る圧電素子１００を模式的に示す断面図である。
【００３０】
圧電素子１００は、図１に示すように、第１電極２０と、積層体１０と、酸化物層５０と、被覆層６０と、を含む。積層体１０は、導電層２２と、圧電体３０と、第２電極４０と、を含むことができる。圧電素子１００は、基板１上に形成されている。
【００３１】
基板１は、例えば、半導体、絶縁体で形成された平板である。基板１は、単層であっても、複数の層が積層された構造であってもよい。基板１は、上面が平面的な形状であれば内部の構造は限定されず、例えば、内部に空間等が形成された構造であってもよい。
【００３２】
基板１は、例えば、可撓性を有し、圧電体３０の動作によって変形（屈曲）することのできる振動板を有していてもよい。この場合、圧電素子１００は、振動板を含む圧電アクチュエーター１０２となる。基板１は、圧力室などを区画する壁の一部を構成していてもよい。圧電アクチュエーター１０２を液体噴射ヘッドに使用する場合、基板１（振動板）のたわみによって、圧力室の容積を変化させることができる。基板１が振動板を有する場合、振動板の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化シリコン、酸化シリコンなどの無機酸化物、ステンレス鋼などの合金が挙げられる。振動板は、これら例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００３３】
なお、基板１が振動板を有しておらず、第１電極２０が振動板であってもよい。すなわち、第１電極２０は、圧電体３０に電圧を印加するための一方の電極としての機能と、圧電体３０の動作によって変形することのできる振動板としての機能と、を有していてもよい。この場合においても、圧電素子１００は、圧電アクチュエーター１０２となることができる。
【００３４】
第１電極２０は、基板１上に形成されている。図示はしないが、第１電極２０と基板１との間には、例えば、両者の密着性を付与する層や、強度や導電性を付与する層が形成されてもよい。
【００３５】
第１電極２０の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第１電極２０の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第１電極２０の平面形状は、第２電極４０が対向して配置されたときに両者の間に圧電体３０を配置できる形状であれば、特に限定されない。第１電極２０の表面は、例えば、平滑である。隣り合う積層体（例えば第１積層体１２と第２積層体１４）１０の間における第１電極２０の表面の一部は、導電層２２や圧電体３０で覆われていない。
【００３６】
第１電極２０は、貴金属を含有している。すなわち、第１電極２０は、金、銀、および白金属元素（ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金）の少なくとも一つを含有している。第１電極２０は、例えば、貴金属が主成分である。第１電極２０は、貴金属に加えて、貴金属以外の元素を含有していてもよい。
【００３７】
第１電極２０の機能の一つとしては、第２電極４０と一対になって、圧電体３０に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体３０の下方に形成された下部電極）となることが挙げられる。第１電極２０は、複数の積層体１０の共通電極であってもよい。より具体的には、第１積層体１２に電圧を印加するための第１電極２０と、第２積層体１４に電圧を印加するための第１電極２０とは、電気的に接続されていてもよい。図１に示す例では、第１積層体１２に電圧を印加するための第１電極２０と、第２積層体１４に電圧を印加するための第１電極２０とは、共通電極として一体的に形成されている。
【００３８】
積層体１０は、第１電極２０上に形成されている。積層体１０は、例えば複数設けられており、図１に示す例では３つ設けられているが、その数は特に限定されない。複数の積層体１０は、互いに離間して設けられており、例えば、第２電極４０の短手方向に並んで配置されていてもよい。すなわち、第２電極４０の短手方向は、複数の積層体１０が併設される方向（併設方向）である。圧電素子１００では、積層体（導電層２２、圧電体３０、第２電極４０）１０の短手方向が、併設方向に対して平行であり、積層体１０の長手方向が、併設方向に対して垂直である。
【００３９】
導電層２２は、第１電極２０上に形成されている。すなわち、導電層２２は、第１電極２０と圧電体３０との間に形成されている。導電層２２は、例えば、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）を含有する層、ストロンチウムおよびルテニウムを含有する層、ランタンおよびニッケルを含有する層などである。ストロンチウムおよびルテニウムを含有する層としては、例えば、ストロンチウムとルテニウムとの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）が挙げられる。ランタンおよびニッケルを含有する層としては、例えば、ランタンとニッケルとの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）が挙げられる。導電層２２の機能の一つとしては、圧電体３０の配向を制御することが挙げられる。
【００４０】
圧電体３０は、導電層２２上に形成されている。すなわち、圧電体３０は、導電層２２を介して、第１電極２０の上方に形成されている。圧電体３０の厚さは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。
【００４１】
圧電体３０は、圧電材料によって形成される。そのため圧電体３０は、第１電極２０および第２電極４０によって電圧が印加されることで変形することができる。圧電素子１００が圧電アクチュエーター１０２である場合は、この変形により振動板は変形（屈曲）することができる。
【００４２】
圧電体３０の材質としては、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物（たとえば、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉを含む）が好適である。このような材料の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）、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。
【００４３】
第２電極４０は、圧電体３０上に形成されている。第２電極４０は、第１電極２０と対向して配置されている。第２電極４０の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第２電極４０の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第２電極４０の平面形状は、第１電極２０に対向して配置されたときに両者の間に圧電体３０を配置できる形状であれば、特に限定されない。図示の例では、第２電極４０の平面形状は、長方形である。
【００４４】
第２電極４０の材質は、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との複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルとの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）などを例示することができる。第２電極４０は、これら例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００４５】
第２電極４０の機能の一つとしては、第１電極２０と一対になって、圧電体３０に電圧を印加するための他方の電極（例えば、圧電体３０の上方に形成された上部電極）となることが挙げられる。第２電極４０は、複数の積層体１０において個別電極であってもよい。すなわち、第１積層体１２の第２電極４０と、第２積層体１４の第２電極４０とは、電気的に分離していてもよい。
【００４６】
酸化物層５０は、積層体１０の間（例えば第１積層体１２および第２積層体１４の間）であって、第１電極２０の表面の一部に形成されている。図示の例では、酸化物層５０は、導電層２２や圧電体３０で覆われていない第１電極２０の表面の一部に形成されている。すなわち、第１電極２０の表面は、酸化物層５０が形成された領域と、酸化物層５０が形成されていない領域と、を有している。例えば、第１電極２０の表面の全部が酸化物層５０（および導電層２２）で覆われている場合、第１電極２０と電気的に接続する外部端子（図示しない）を、酸化物層５０を介して形成すると、酸化物層５０によって外部端子の酸化物層５０との接合面が酸化されてしまい、第１電極２０と外部端子との接続抵抗が大きくなってしまう。圧電素子１００では、第１電極２０が、酸化物層５０が形成されていない領域を有するため、第１電極２０の表面の全部が酸化物層５０で覆われている場合と比べて、第１電極２０と外部端子との接続抵抗を小さくできる。
【００４７】
図２は、圧電素子１００の要部を模式的に示す断面図であり、積層体１０の間（第１積層体１２および第２積層体１４の間）の領域を模式的に示している。なお、図２では、便宜上、被覆層６０の図示を省略している。酸化物層５０は、酸化物層５０自体の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面５０ａを有している。すなわち、酸化物層５０は、膜厚が徐々に変化しており、膜厚の急激な変化がなく段差が生じていない。例えば、酸化物層５０の膜厚が急激に変化していると、酸化物層５０を覆う被覆層６０に応力が生じて密着性が低下する場合がある。酸化物層５０は、表面が傾斜面５０ａであるため、被覆層６０と酸化物層５０との密着性を高めることができる。図示の例では、被覆層６０と接する酸化物層５０の表面の全部が、傾斜面５０ａである。また、傾斜面５０ａは、第１電極２０の表面２０ａと連続していてもよい。これにより、酸化物層５０と第１電極２０の境界において膜厚の急激な変化がなく段差が生じない。なお、酸化物層５０は、図示はしないが平坦な面（膜厚が一定の領域）を有していてもよい。酸化物層５０の膜厚は、例えば、５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。
【００４８】
酸化物層５０は、酸化物層５０自体の膜厚分だけ第１電極２０の表面に対して外方に突き出ている。酸化物層５０の形状は、例えば、頂上部５２を有する凸形状である。ここで、頂上部５２とは、酸化物層５０において、第１電極２０の表面２０ａからの距離が最大となるところである。頂上部５２は、積層体１０間に位置していれば、特にその位置は限定されない。例えば、平面視において、第１積層体１２と頂上部５２との間の距離と、第２積層体１４と頂上部５２との間の距離とは、同じであってもよい。酸化物層５０は、図２に示すように、頂上部５２から第１積層体１２に向かうに従って膜厚が薄くなる第１部分５４と、頂上部５２から第２積層体１４に向かうに従って膜厚が薄くなる第２部分５６と、を有する。すなわち、第１部分５４および第２部分５６は、テーパー形状である。第１部分５４は、酸化物層５０の第１積層体１２側の領域であり、第２部分５６は、酸化物層５０の第２積層体１４側の領域である。第１部分５４は、第１部分５４の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面５０ａを有し、第２部分５６は、第２部分５６の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面５０ａを有している。
【００４９】
酸化物層５０は、図示の例では、積層体１０と離間している。酸化物層５０の幅（積層体１０の短手方向に沿う方向における酸化物層５０の長さ）Ｄは、図１の例では、場所によって異なっている。なお、酸化物層５０の幅Ｄは一定であってもよい。
【００５０】
酸化物層５０の材質は、例えば、導電層２２の材質と同じである。具体的には、酸化物層５０は、例えば、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）を含有する層、ストロンチウムおよびルテニウムを含有する層、ランタンおよびニッケルを含有する層などである。ストロンチウムおよびルテニウムを含有する層としては、例えば、ストロンチウムとルテニウムとの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）が挙げられる。ランタンおよびニッケルを含有する層としては、例えば、ランタンとニッケルとの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）が挙げられる。なお、酸化物層５０の材質は、導電層２２と同じ材質に限定されず、貴金属を含有する第１電極２０と比べて、被覆層６０との密着性がよい材質であればよい。また、酸化物層５０は、単層であっても、積層構造であってもよい。
【００５１】
被覆層６０は、少なくとも積層体１０の側面、積層体１０間（例えば、第１積層体１２と第２積層体１４との間）であって第１電極２０の表面、および酸化物層５０を覆っている。図示の例では、被覆層６０は、積層体１０の上面も覆っている。被覆層６０の機能の一つとしては、圧電体３０の大気からの吸湿に起因した劣化を抑制または防止することが挙げられる。すなわち、被覆層６０は、圧電体３０を湿気等から保護する保護膜として機能することができる。
【００５２】
被覆層６０の材質は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、公知の有機材料が挙げられる。公知の有機材料としては、例えば、フォトレジストであってもよいし、ポリイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリビニルアルコール誘導体等の樹脂組成物であってもよい。
【００５３】
圧電素子１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５４】
圧電素子１００は、積層体１０間であって、第１電極２０の表面の一部に形成された酸化物層５０を有する。酸化物層５０は、酸化物層５０自体の膜厚分だけ第１電極２０の表面に対して外方に突き出ている。そのため、第１電極２０の表面の一部に酸化物層５０が形成されていない場合と比べて、被覆層６０との接触面積を増加させることができる。したがって、被覆層６０との密着性が向上し、高い信頼性を有することができる。
【００５５】
さらに、酸化物層５０は、例えば、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）を含有する層、ストロンチウムおよびルテニウムを含有する層、ランタンおよびニッケルを含有する層などである。これらは、第１電極２０の材質である貴金属と比べて、被覆層６０の材質である酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、および公知の有機材料との密着性がよい。したがって、酸化物層５０を第１電極２０の表面の一部に形成することにより、被覆層６０との密着性がよい領域を増やし、被覆層６０との密着性の悪い領域を減らすことができる。これにより、被覆層６０との密着性が向上し、高い信頼性を有することができる。
【００５６】
圧電素子１００では、第１電極２０と圧電体３０の間に形成された導電層２２を有し、酸化物層５０の材質は、導電層２２の材質と同じである。これにより、導電層２２と酸化物層５０とを同一工程で製造することが可能となるため、製造工程を容易化することができる。
【００５７】
圧電素子１００では、酸化物層５０は、酸化イリジウムを含有する層、ランタンおよびニッケルを含有する層、またはストロンチウムおよびルテニウムを含有する層である。これらは、上述のように、貴金属を含有する第１電極２０と比べて、被覆層６０との密着性がよい。したがって、被覆層６０と酸化物層５０との密着性が向上し、高い信頼性を有することができる。
【００５８】
圧電素子１００では、酸化物層５０は、酸化物層５０自体の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面５０ａを有している。これにより、被覆層６０と酸化物層５０との間の密着性を高めることができる。例えば、酸化物層５０の膜厚が連続的に変化していない場合、すなわち酸化物層５０の膜厚が急激に変化している場合、酸化物層５０を覆う被覆層６０に応力が生じて、被覆層６０と酸化物層５０との間の密着性が低下する場合がある。圧電素子１００では、このような問題が生じないため、被覆層６０と酸化物層５０との間の密着性を高めることができる。
【００５９】
圧電素子１００では、酸化物層５０の形状は、頂上部５２を有する凸形状であり、酸化物層５０は、頂上部５２から第１積層体１２に向かうに従って膜厚が薄くなる第１部分５４と、頂上部５２から第２積層体１４に向かうに従って膜厚が薄くなる第２部分５６と、を有し、第１部分５４は、第１部分５４の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面５０ａを有し、第２部分５６は、第２部分５６の膜厚の連続的な変化によって生じた傾斜面５０ａを有している。これにより、被覆層６０と酸化物層５０との間の密着性を高めることができる。例えば、酸化物層５０の膜厚が連続的に変化していない場合、すなわち酸化物層５０の膜厚が急激に変化している場合、酸化物層５０を覆う被覆層６０に応力が生じて、被覆層６０と酸化物層５０との間の密着性が低下する場合がある。圧電素子１００では、このような問題が生じないため、被覆層６０と酸化物層５０との間の密着性を高めることができる。
【００６０】
２．  圧電素子の製造方法
次に、本実施形態に係る圧電素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３および図４は、本実施形態に係る圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００６１】
図３に示すように、基板１上に、第１電極２０、および導電材料膜２２ａを形成する。第１電極２０および導電材料膜２２ａは、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法等による成膜後、パターニングすることにより形成される。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により行われる。
【００６２】
次に、圧電材料膜３０ａ、導電材料膜４０ａを成膜する。圧電材料膜３０ａは、例えば、ゾルゲル法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法、レーザーアブレーション法により形成される。圧電材料膜３０ａは、例えば、スピンコートにより成膜される。導電材料膜４０ａは、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法により成膜される。圧電材料膜３０ａは、結晶化を目的として熱処理されてもよい。
【００６３】
図４に示すように、導電材料膜２２ａ，４０ａ、圧電材料膜３０ａをパターニングして、導電層２２、圧電体３０、第２電極４０を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。
【００６４】
ここで、例えば、本工程では、オーバーエッチング量を調整して、圧電材料膜３０ａを成膜した際のストライエーション（膜厚のむら）を反映した膜厚分布が導電材料膜２２ａに反映されるようにエッチングを行う。これにより、積層体１０間であって第１電極２０の表面の一部に導電材料膜２２ａが残り、酸化物層５０が形成される。
【００６５】
また、例えば、本工程では、パターニングにドライエッチングを用いて、マイクロローディング効果（パターンの粗密によりエッチング速度が異なる現象）によって、積層体１０間であって第１電極２０の表面の一部に導電材料膜２２ａを残して、酸化物層５０を形成してもよい。また、例えば、導電材料膜２２ａをフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることによって酸化物層５０を形成してもよい。
【００６６】
図１に示すように、少なくとも積層体１０の側面、積層体１０間であって第１電極２０の表面、および酸化物層５０を覆うように被覆層６０を形成する。被覆層６０は、例えばスピンコート法、スパッタ法等による成膜後、パターニングすることにより形成される。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。なお、被覆層６０を形成する前に、第１電極２０上に外部端子（図示しない）を形成してもよい。上述した導電材料膜２２ａ，４０ａおよび圧電材料膜３０ａのパターニング工程により、第１電極２０の表面は、酸化物層５０が形成されていない領域を有する。そのため、酸化物層５０による外部端子の酸化の影響を低減でき、第１電極２０上に外部端子を低抵抗で形成することができる。
【００６７】
以上の工程により、圧電素子１００を製造することができる。
【００６８】
圧電素子１００の製造方法によれば、上記のとおり信頼性の高い圧電素子１００を得ることができる。
【００６９】
３．  圧電素子の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る圧電素子について、図面を参照しながら説明する。以下、本実施形態の変形例に係る圧電素子において、本実施形態に係る圧電素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図５は、本実施形態の第１変形例に係る圧電素子２００を模式的に示す断面図である。
【００７１】
圧電素子２００では、図５に示すように、酸化物層５０が積層体１０（導電層２２）と接している。図示の例では、酸化物層５０は、隣り合う積層体１０（例えば、第１積層体１２と第２積層体１４）を接続するように形成されている。酸化物層５０の傾斜面５０ａは、第１積層体１２の側面と第２積層体１４の側面とを接続している。酸化物層５０は、図５に示すように、帯状に形成されていてもよい。酸化物層５０が形成されることにより、積層体１０間に被覆層６０と酸化物層５０とが接する領域Ａと、被覆層６０と第１電極２０とが接する領域Ｂと、が形成される。
【００７２】
圧電素子２００によれば、積層体１０間であって、第１電極２０の表面の一部に形成された酸化物層５０を有するため、圧電素子１００と同様の作用効果を奏することができる。
【００７３】
（２）第２変形例
次に、第２変形例について説明する。図６は、本実施形態の第２変形例に係る圧電素子３００を模式的に示す断面図である。
【００７４】
圧電素子３００では、図６に示すように、積層体１０間（例えば第１積層体１２と第２積層体１４との間）であって第１電極２０の表面に複数の酸化物層５０が形成されている。各酸化物層５０の形状は、特に限定されない。図示の例では、各酸化物層５０は、それぞれ異なる形状を有しているが、各酸化物層５０が、同じ形状を有していてもよい。酸化物層５０は、積層体１０と離間していてもいいし、積層体１０と接していてもよい。酸化物層５０は、ランダムに配置されている。
【００７５】
圧電素子３００によれば、積層体１０間であって、第１電極２０の表面の一部に形成された酸化物層５０を有するため、圧電素子１００と同様の作用効果を奏することができる。
【００７６】
（３）第３変形例
次に、第３変形例について説明する。図７は、本実施形態の第３変形例に係る圧電素子４００を模式的に示す断面図である。
【００７７】
圧電素子４００では、酸化物層５０は、積層体１０の側面と接しており、積層体１０から離れるに従って膜厚が薄くなるテーパー形状である。このテーパー形状を構成するテーパー面が傾斜面５０ａとなることができる。傾斜面５０ａは、積層体１０の側面と第１電極２０の表面を接続している。酸化物層５０は、積層体１０の長手方向に沿って形成されている。
【００７８】
圧電素子４００によれば、積層体１０間であって、第１電極２０の表面の一部に形成された酸化物層５０を有するため、圧電素子１００と同様の作用効果を奏することができる。
【００７９】
（４）第４変形例
次に、第４変形例について説明する。図８は、本実施形態の第４変形例に係る圧電素子５００を模式的に示す断面図である。
【００８０】
図１に示す圧電素子１００の例では、酸化物層５０は、導電層２２と同じ材質であった。これに対して、圧電素子５００では、酸化物層５０は、圧電体３０と同じ材質である。
【００８１】
圧電素子５００では、酸化物層５０は、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物（たとえば、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉを含む）である。これは、第１電極２０の材質である貴金属と比べて、被覆層６０の材質である酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、および公知の有機材料等との密着性がよい。したがって、圧電素子５００では、被覆層６０と酸化物層５０との密着性が向上し、高い信頼性を有することができる。なお、酸化物層５０は、導電層２２と同じ材質の層と、圧電体３０と同じ材質の層と、をこの順で積層した積層構造であってもよい。また、圧電素子５００では、導電層２２はなくてもよい。
【００８２】
酸化物層５０は、例えば、上述した導電材料膜２２ａ，４０ａ、圧電材料膜３０ａをパターニングする工程で、オーバーエッチング量や、マイクロローディング効果を制御することにより積層体１０間であって第１電極２０の表面に圧電材料膜３０ａを残すことによって形成される。
【００８３】
圧電素子５００では、圧電体３０と酸化物層５０を同じ工程で形成することができるため、製造工程を容易化することができる。
【００８４】
また、圧電素子５００では、積層体１０間であって、第１電極２０の表面の一部に形成された酸化物層５０を有するため、圧電素子１００と同様の作用効果を奏することができる。
【００８５】
４．  液体噴射ヘッド
次に、本実施形態にかかる圧電素子（圧電アクチュエーター）の用途の一例として、これらを有する液体噴射ヘッド６００について、図面を参照しながら説明する。図９は、液体噴射ヘッド６００の要部を模式的に示す断面図であって、図１に対応するものである。図１０は、液体噴射ヘッド６００の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下を逆に示したものである。
【００８６】
液体噴射ヘッド６００は、上述の圧電素子（圧電アクチュエーター）を有することができる。以下では、基板１（上部に振動板１ａを含む構造体）の上に圧電素子１００が形成され、圧電素子１００と振動板１ａとが圧電アクチュエーター１０２を構成している液体噴射ヘッド６００を例示して説明する。なお、図示の例では、基板１は、振動板１ａと、圧力室基板６２０と、ノズル板６１０と、を含む。
【００８７】
液体噴射ヘッド６００は、図９および図１０に示すように、ノズル孔６１２を有するノズル板６１０と、圧力室６２２を形成するための圧力室基板６２０と、圧電アクチュエーター１０２と、を含む。さらに、液体噴射ヘッド６００は、図１０に示すように、筐体６３０を有することができる。なお、図１０では、圧電素子１００を簡略化して図示している。
【００８８】
ノズル板６１０は、図９および図１０に示すように、ノズル孔６１２を有する。ノズル孔６１２からは、インクが吐出されることができる。ノズル板６１０には、例えば、多数のノズル孔６１２が一列に設けられている。ノズル板６２０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを挙げることができる。
【００８９】
圧力室基板６２０は、ノズル板６１０上（図１０の例では下）に設けられている。圧力室基板６２０の材質としては、例えば、シリコンなどを例示することができる。圧力室基板６２０がノズル板６１０と振動板１ａとの間の空間を区画することにより、図１０に示すように、リザーバー（液体貯留部）６２４と、リザーバー６２４と連通する供給口６２６と、供給口６２６と連通する圧力室６２２と、が設けられている。この例では、リザーバー６２４と、供給口６２６と、圧力室６２２とを区別して説明するが、これらはいずれも液体の流路であって、このような流路はどのように設計されても構わない。また例えば、供給口６２６は、図示の例では流路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計にしたがって任意に形成することができ、必ずしも必須の構成ではない。リザーバー６２４、供給口６２６および圧力室６２２は、ノズル板６１０と圧力室基板６２０と振動板１ａとによって区画されている。
【００９０】
リザーバー６２４は、外部（例えばインクカートリッジ）から、基板１に設けられた貫通孔６２８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。リザーバー６２４内のインクは、供給口６２６を介して、圧力室６２２に供給されることができる。圧力室６２２は、振動板１ａの変形により容積が変化する。圧力室６２２はノズル孔６１２と連通しており、圧力室６２２の容積が変化することによって、ノズル孔６１２からインク等が吐出される。なお、リザーバー６２４を、マニホールドと呼ぶこともできる。
【００９１】
圧電素子１００は、圧力室基板６２０上（図１０の例では下）に設けられている。圧電素子１００は、圧電素子駆動回路（図示せず）に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作（振動、変形）することができる。振動板１ａは、圧電体３０の動作によって変形し、圧力室６２２の内部圧力を適宜変化させることができる。
【００９２】
図９に示す例では、第２電極４０の短手方向に沿う圧力室６２２の幅は、第２電極４０の短手方向に沿う圧電体３０の幅よりも大きい。すなわち、圧電体３０の側面は、圧力室６２２の側面（圧力室６２２を区画する圧力室基板６２０の側面ともいえる）よりも内側に位置している。これにより、効果的に圧力室６２２の内部圧力を変化させることができる。
【００９３】
筐体６３０は、図１０に示すように、ノズル板６１０、圧力室基板６２０、および圧電素子１００を収納することができる。筐体６３０の材質としては、例えば、樹脂、金属を挙げることができる。
【００９４】
液体噴射ヘッド６００は、上述した信頼性の高い圧電素子１００を有する。したがって液体噴射ヘッド６００は、高い信頼性を有することができる。
【００９５】
なお、ここでは、液体噴射ヘッド６００がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本実施形態の液体噴射ヘッドは、例えば、液晶ディスプレイ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ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチッ
プ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。
【００９６】
５．  液体噴射装置
次に、本実施形態にかかる液体噴射装置について、図面を参照しながら説明する。液体噴射装置は、上述の液体噴射ヘッドを有する。以下では、液体噴射装置が上述の液体噴射ヘッド６００を有するインクジェットプリンターである場合について説明する。図１１は、本実施形態にかかる液体噴射装置７００を模式的に示す斜視図である。
【００９７】
液体噴射装置７００は、図１１に示すように、ヘッドユニット７３０と、駆動部７１０と、制御部７６０と、を含む。液体噴射装置７００は、さらに、装置本体７２０と、給紙部７５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ７２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口７２２と、装置本体７２０の上面に配置された操作パネル７７０と、を含むことができる。
【００９８】
ヘッドユニット７３０は、上述した液体噴射ヘッド６００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット７３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ７３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ７３１を搭載した運搬部（キャリッジ）７３２と、を備える。
【００９９】
駆動部７１０は、ヘッドユニット７３０を往復動させることができる。駆動部７１０は、ヘッドユニット７３０の駆動源となるキャリッジモーター７４１と、キャリッジモーター７４１の回転を受けて、ヘッドユニット７３０を往復動させる往復動機構７４２と、を有する。
【０１００】
往復動機構７４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸７４４と、キャリッジガイド軸７４４と平行に延在するタイミングベルト７４３と、を備える。キャリッジガイド軸７４４は、キャリッジ７３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ７３２を支持している。さらに、キャリッジ７３２は、タイミングベルト７４３の一部に固定されている。キャリッジモーター７４１の作動により、タイミングベルト７４３を走行させると、キャリッジガイド軸７４４に導かれて、ヘッドユニット７３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、液体噴射ヘッド６００および記録用紙Ｐがいずれも移動しながら印刷が行われる液体噴射装置の例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド６００および記録用紙Ｐが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Ｐに印刷される機構であればよい。また、本実施形態では、記録用紙Ｐに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。
【０１０２】
制御部７６０は、ヘッドユニット７３０、駆動部７１０および給紙部７５０を制御することができる。
【０１０３】
給紙部７５０は、記録用紙Ｐをトレイ７２１からヘッドユニット７３０側へ送り込むことができる。給紙部７５０は、その駆動源となる給紙モーター７５１と、給紙モーター７５１の作動により回転する給紙ローラー７５２と、を備える。給紙ローラー７５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー７５２ａおよび駆動ローラー７５２ｂを備える。駆動ローラー７５２ｂは、給紙モーター７５１に連結されている。制御部７６０によって供紙部７５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット７３０の下方を通過するように送られる。
【０１０４】
ヘッドユニット７３０、駆動部７１０、制御部７６０および給紙部７５０は、装置本体７２０の内部に設けられている。
【０１０５】
液体噴射装置７００は、信頼性の高い液体噴射ヘッド６００を有する。したがって、液体噴射装置７００は、高い信頼性を有することができる。
【０１０６】
なお、上記例示した液体噴射装置７００は、１つの液体噴射ヘッド６００を有し、この液体噴射ヘッド６００によって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の液体噴射ヘッドを有してもよい。液体噴射装置が複数の液体噴射ヘッドを有する場合には、複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよいし、複数の液体噴射ヘッドが互いに連結されて、１つの集合したヘッドとなっていてもよい。このような集合となったヘッドとしては、例えば、複数のヘッドのそれぞれのノズル孔が全体として均一な間隔を有するような、ライン型のヘッドを挙げることができる。
【０１０７】
以上、本発明にかかる液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしての液体噴射装置７００を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。
【０１０８】
以上に述べた実施形態および変形例は、任意の複数の形態を適宜組み合わせることが可能である。これにより、組み合わされた実施形態および変形例は、それぞれの実施形態および変形例が有する効果または相乗的な効果を奏することができる。
【０１０９】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１１０】
１  基板、１ａ  振動板、１０  積層体、１２  第１積層体、１４  第２積層体、
２０  第１電極、２２  導電層、２２ａ  導電材料膜、３０  圧電体、
３０ａ  圧電材料膜、４０  第２電極、４０ａ  導電材料膜、５０  酸化物層、
５０ａ  傾斜面、５２  頂上部、５４  第１部分、５６  第２部分、
６０  被覆層、１００  圧電素子、１０２  圧電アクチュエーター、
２００，３００，４００，５００，  圧電素子、６００  液体噴射ヘッド、
６１０  ノズル板、６１２  ノズル孔、６２０  圧力室基板、６２２  圧力室、
６２４  リザーバー、６２６  供給口、６２８  貫通孔、６３０  筐体、
７００  液体噴射装置、７１０  駆動部、７２０  装置本体、７２１  トレイ、
７２２  排出口、７３０  ヘッドユニット、７３１  インクカートリッジ、
７３２  キャリッジ、７４１  キャリッジモーター、７４２  往復動機構、
７４３  タイミングベルト、７４４  キャリッジガイド軸、７５０  給紙部、
７５１  給紙モーター、７５２  給紙ローラー、７５２ａ  従動ローラー、
７５２ｂ  駆動ローラー、７６０  制御部、７７０  操作パネル
【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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