(57)【要約】【課題】振動板の駆動耐久性を良好に維持しつつ圧電素子の駆動による振動板の変形量を向上することができるアクチュエータ装置及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】基板１０の一方面側に設けられた下電極６０と下電極６０上に設けられた圧電体層７０と圧電体層７０上に設けられた上電極８０とからなる複数の圧電素子３００を有し、圧電素子３００の短手方向の断面における各圧電素子３００の圧電体層７０の厚さは、両端部側が中央部よりも相対的に厚くなっているようにする。【選択図】図３
2008117794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方面側に設けられた下電極と該下電極上に設けられた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複数の圧電素子を有し、
該圧電素子の短手方向の断面における各圧電素子の前記圧電体層の両端部側の厚さが中央部よりも相対的に厚くなっていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記圧電体層の厚さは、中央部から両端部側に向かって漸大していることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記圧電体層の上面が曲面となっていることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
各圧電素子を構成する前記圧電体層の両端部の厚さが、中央部の厚さの１．２〜１．５倍であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
各圧電素子を構成する前記圧電体層の側端面と前記下電極の表面とのなす角が略９０°であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】
ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板を有し、該流路形成基板の一方面側に、前記圧力発生室内の液体に前記ノズル開口から液滴を噴射させるための圧力を付与する圧力発生手段として請求項１〜５の何れか一項に記載のアクチュエータ装置を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に記載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】
基板の一方面側に設けられた下電極と該下電極上に設けられた圧電体層と該圧電体層上に設けられた上電極膜とからなる複数の圧電素子を有するアクチュエータ装置の製造方法であって、
前記基板上に所定パターンの前記下電極を形成する工程と、前記下電極が形成された基板上にレジスト材料を塗布して前記圧電体層が形成される領域以外の領域にレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜が形成された基板上に圧電材料を塗布し圧電材料を前記レジスト膜で画成される凹部内に充填することによって圧電体前駆体膜を形成し、該圧電体前駆体膜を乾燥・脱脂・焼成することにより前記圧電素子の短手方向の断面において両端部側の厚さが中央部よりも相対的に厚い圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に前記上電極を形成する工程と、を具備することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に変位可能に設けられた圧電素子を有するアクチュエータ装置及びその製造方法、並びにこのアクチュエータ装置を用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印加することにより変位する圧電素子を具備するアクチュエータ装置は、例えば、液滴を噴射する液体噴射装置に搭載される液体噴射ヘッドの液体吐出手段として用いられる。このような液体噴射ヘッドとしては、例えば、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが知られている。このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法として、例えば、振動板上に下電極を形成し、この下電極上に圧電体層をスクリーン印刷によって形成し、圧電体層上に上電極を形成することで圧電素子とするものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように圧電素子を構成する圧電体層をスクリーン印刷によって形成した場合、圧電素子の短手方向の断面において、圧電体層の両端部の厚さが中央部の厚さよりも薄くなってしまい、上電極と下電極との間隔が圧電素子の両端部側が中央部よりも狭くなる。このため、圧電素子の両端部での電界強度は中央部よりも大きくなり、圧電素子の短手方向両端部に対向する領域の振動板にかかる応力が甚大となる。そして、この応力によって、振動板の駆動耐久性、特に、圧電素子の短手方向両端部に対向する領域の振動板の駆動耐久性が著しく低下してしまう虞がある。すなわち、圧電素子の繰り返し駆動によって、圧電素子の短手方向両端部に対向する領域の振動板にクラック等が発生してしまう虞がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、圧電素子の断面において、圧電体層の上辺と下辺とが平行な部分を有する四辺形であり、圧電体層の側辺と下辺とのなす角度が９０°未満であり、上辺の長さが下辺の長さよりも小さくなるようにした圧電素子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６０９６０号公報
【特許文献２】特開２００１−５３３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような特許文献２に記載の圧電素子の構造では、圧電素子の両端部に対向する領域の振動板への応力集中は抑えられる。しかしながら、圧電素子の両端部には上電極が形成されない部分が存在し、この部分は圧電素子に電圧を印加しても実質的に駆動されないため、圧電素子の両端部に対向する領域の振動板の変形を阻害する要因となる。このため、圧電素子の両端部に対向する領域の振動板の変形量が低下し、インク滴の噴射量が減少してしまうという問題がある。
【０００７】
なお、このような問題は、インク滴以外の液滴を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。勿論、液体噴射ヘッド以外の装置に搭載されるアクチュエータ装置においても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、振動板の駆動耐久性を良好に維持しつつ圧電素子の駆動による振動板の変形量を向上することができるアクチュエータ装置及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、基板の一方面側に設けられた下電極と該下電極上に設けられた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複数の圧電素子を有し、該圧電素子の短手方向の断面における各圧電素子の前記圧電体層の両端部側の厚さが中央部よりも相対的に厚くなっていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
【００１０】
かかる本発明では、圧電素子の短手方向両端部での下電極と上電極との間隔が、中央部での間隔よりも広くなるため、圧電素子に電圧を印加した際の電界強度は、圧電素子の両端部よりも中央部が大きくなり、圧電素子の両端部に対向する領域の振動板（いわゆる振動板腕部）にかかる応力が抑えられる。したがって、振動板へのクラックの発生を防止することができる。
【００１１】
ここで、前記圧電体層の厚さは、中央部から両端部側に向かって漸大していることが好ましい。このような構成では、圧電素子の短手方向において、振動板にかかる応力が徐々に変化するため、振動板の破壊をより確実に防止することができる。
【００１２】
また、前記圧電体層の上面が曲面となっていることが好ましい。このような構成では、圧電素子の短手方向において、振動板にかかる応力が滑らかに変化するため、振動板の破壊をさらに確実に防止することができる。
【００１３】
また、各圧電素子を構成する前記圧電体層の両端部の厚さが、中央部の厚さの１．２〜１．５倍であることが好ましい。このような構成では、圧電素子の短手方向両端部と中央部とでの電界強度の差が比較的大きくなり、振動板腕部にかかる応力集中をさらに確実に防止することができる。
【００１４】
また、各圧電素子を構成する前記圧電体層の側端面と前記下電極の表面とのなす角が略９０°であることが好ましい。このような構成では、圧電体層の幅と上電極膜の幅とが略同一となり、下電極膜と上電極膜との間に電圧を印加することで、圧電体層全体が圧電素子の変形に寄与する。したがって、圧電素子の変形に伴う振動板の変位量が増加し、インク滴の噴射量が増加する。
【００１５】
また、本発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板を有し、該流路形成基板の一方面側に、前記圧力発生室内の液体に前記ノズル開口から液滴を噴射させるための圧力を付与する圧力発生手段として上記のアクチュエータ装置を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる本発明では、耐久性を向上し、また液滴の吐出特性を向上した液体噴射ヘッドを実現することができる。
【００１６】
また、本発明は、上記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。かかる本発明では、信頼性を向上した液体噴射装置を実現することができる。
【００１７】
さらに、本発明は、基板の一方面側に設けられた下電極と該下電極上に設けられた圧電体層と該圧電体層上に設けられた上電極膜とからなる複数の圧電素子を有するアクチュエータ装置の製造方法であって、前記基板上に所定パターンの前記下電極を形成する工程と、前記下電極が形成された基板上にレジスト材料を塗布して前記圧電体層が形成される領域以外の領域にレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜が形成された基板上に圧電材料を塗布し圧電材料を該レジスト膜で画成される凹部内に充填することによって圧電体前駆体膜を形成し、該圧電体前駆体膜を乾燥・脱脂・焼成することにより前記圧電素子の短手方向の断面における両端部側の厚さが中央部よりも相対的に厚い圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に前記上電極を形成する工程と、を具備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。
【００１８】
かかる本発明の製造方法では、圧電材料を凹部内に充填することによって圧電体前駆体膜を形成することで、表面張力により圧電体前駆体膜の上面が下電極側を凸とする曲面に形成される。したがって、この圧電体前駆体膜を焼成することで、上面が下電極側を凸とする曲面である圧電体層が形成される。すなわち、両端部側の厚さが中央部よりも相対的に厚い圧電体層を比較的容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、流路形成基板の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図であり、図３は、図２（ａ）のＢ−Ｂ′断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００２０】
流路形成基板１０には、隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその短手方向（幅方向）に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、隔壁１１によって区画され各圧力発生室１２に連通するインク供給路１３と連通路１４とが設けられている。さらに、連通路１４の外側には、各連通路１４とそれぞれ連通する連通部１５が設けられている。流路形成基板１０の弾性膜５０側の面には、詳しくは後述するが保護基板３０が接合されており、連通部１５は、この保護基板３０に設けられるリザーバ部３２と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する。インク供給路１３は、その幅方向の断面積が圧力発生室１２の幅方向の断面積よりも狭くなるように形成されており、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。例えば、本実施形態では、インク供給路１３は圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。また、各連通路１４は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１５側に延設してインク供給路１３と連通部１５との間の空間を区画することで形成されている。この連通路１４は、インク供給路１３の幅よりも広い幅、例えば、本実施形態では、圧力発生室１２と略同一幅で形成されている。すなわち、連通路１４は、インク供給路１３の幅方向の断面積よりも広い幅方向の断面積を有する。
【００２１】
流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１３とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
【００２２】
一方、このような流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子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。なお、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。
【００２３】
ここで、本実施形態では、図３に示すように、圧電素子３００の短手方向（幅方向）では、圧電素子３００を構成する下電極膜６０は、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングされてそれぞれ独立するように形成されている。なお、下電極膜６０は、圧電素子の長手方向では、圧力発生室１２に対向する領域からその外側まで延設され、圧力発生室１２の外側の領域でそれぞれ接続されて複数の圧電素子３００に共通する共通電極となっている（図２参照）。圧電体層７０は、その短手方向の両端面、すなわち両側端面が、下電極膜６０の表面に対して略９０°となるように形成されている。具体的には、圧電体層７０は、その側端面と下電極膜６０の表面とのなす角θが、９０°±２°程度となるように形成されている。そして、本発明では、この圧電体層７０の両端部側の厚さｔ１が中央部の厚さｔ２よりも相対的に厚くなるようにしている。例えば、本実施形態では、圧電体層７０は、その短手方向中央部から両端部側に向かって厚さが漸大するように形成されており、圧電体層７０の上面は曲面となっている。上電極膜８０は、圧電体層７０上に略均一な厚さで形成されているため、圧電素子３００と同様に、その上面が曲面となっている。
【００２４】
このような構成では、圧電素子３００の両端部側での下電極膜６０と上電極膜８０との間隔が、圧電素子３００の中央部での間隔よりも広くなる。したがって、圧電素子３００に電圧を印加した際の電界強度は、圧電素子３００の両端部側よりも中央部が大きくなり、圧電素子３００の両端部に対向する領域の振動板（いわゆる振動板腕部）にかかる応力が抑えられる。よって、振動板の、特に振動板腕部の駆動耐久性が実質的に向上する。すなわち、圧電素子３００の繰り返し駆動による振動板腕部へのクラックの発生を防止することができる。
【００２５】
圧電体層７０の短手方向中央部の厚さｔ１に対する両端部の厚さｔ２は、特に限定されないが、中央部の厚さｔ１の１．２〜１．５倍程度であることが好ましい。これにより、圧電素子３００の短手方向両端部と中央部とでの電界強度の差が比較的大きくなり、振動板腕部にかかる応力集中をさらに確実に防止することができる。また、圧電素子３００の変位を実質的に低下させることもない。
【００２６】
さらに、本実施形態では、圧電体層７０の側端面が下電極膜６０の表面に対して略９０°となっている。すなわち、圧電体層７０の幅と上電極膜８０の幅とが略同一となっており、下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加することで、圧電体層７０全体が圧電素子３００の変形に寄与する。したがって、圧電素子３００の変形に伴う振動板の変位量が増加し、インク滴の噴射量が増加する。
【００２７】
勿論、圧電体層７０は、図４に示すように、上電極膜８０側の幅が狭くなるようにパターニングされ、その側端面が傾斜面となっていてもよい。この場合、上電極膜８０の外側の領域の圧電体層７０ａは、実質的に圧電素子３００の変形に寄与しないため、振動板の変位量の増加は小さくなるが、圧電素子３００の繰り返し駆動による振動板腕部へのクラックの発生は確実に防止することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、下電極膜６０が各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングされているため、弾性膜５０及び絶縁体膜５５が振動板として機能するが、例えば、下電極膜６０を圧電素子３００の並設方向に沿って連続的に形成し、弾性膜５０及び絶縁体膜５５と共に下電極膜６０が振動板として機能するようにしてもよい。また、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを振動板として機能させることも可能である。
【００２９】
また、このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００を保護するための圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接着層３５によって接合されている。なお、圧電素子保持部３１は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。また、連通部１５に対向する領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通するリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、上述したように、流路形成基板１０の連通部１５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１００を構成している。また、本実施形態では、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間の領域には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられており、この貫通孔３３内に下電極膜６０の一部及びリード電極９０の先端部が露出されている。
【００３０】
なお、保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料の面方位（１１０）のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３１】
保護基板３０上には、圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が実装されている。この駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等が挙げられる。そして、駆動回路２００とリード電極９０とがボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。また、保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板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で形成される。この固定板４２のリザーバ１００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１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３２】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、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１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層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からインク滴が噴射される。
【００３３】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図５〜図８を参照して説明する。なお、図５及び図６は、圧電素子の短手方向（幅方向）の断面図であり、図７及び図８は、圧電素子の長手方向の断面図である。
【００３４】
まず、図５（ａ）に示すように、シリコンウェハであり複数の流路形成基板１０が一体的に形成される流路形成基板用ウェハ１１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン膜５１を形成する。なお、本実施形態では、流路形成基板用ウェハ１１０として、厚さが約６２５μｍと比較的厚く剛性の高いシリコンウェハを用いている。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。具体的には、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、例えば、スパッタ法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を形成後、このジルコニウム層を、例えば、５００〜１２００℃の拡散炉で熱酸化することにより酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００３６】
次いで、図５（ｃ）に示すように、例えば、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを絶縁体膜５５上に積層することにより下電極膜６０を形成した後、この下電極膜６０を所定形状にパターニングする。なお、下電極膜６０は、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）とを積層したものに限定されず、これらを合金化させたものを用いるようにしてもよい。また、下電極膜６０として、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）の何れか一方の単層として用いるようにしてもよく、さらに、これらの材料以外の金属又は金属酸化物等を用いるようにしてもよい。
【００３７】
次に、図５（ｄ）に示すように、下電極膜６０が形成された流路形成基板用ウェハ１１０上にレジスト膜２５０を形成する。すなわち、下電極膜６０が形成された流路形成基板用ウェハ１１０上にレジスト材料を、例えば、スピンコート法等により塗布して、その後、所定のマスクを用いて露光・現像・ベークを行うことにより、圧電体層７０が形成される領域以外の領域にレジスト膜２５０を形成する。例えば、図示する断面においては、下電極膜６０が除去された領域、すなわち、絶縁体膜５５上にレジスト膜２５０を形成する。このとき、レジスト膜２５０の端面が、下電極膜６０の表面に対して略９０°となるように形成する。なお、レジスト材料は、ネガレジスト又はポジレストの何れを用いてもよい。
【００３８】
次に、圧電体層７０を形成する。具体的には、まず、図６（ａ）に示すように、レジスト膜２５０が形成された流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、スピンコート法等によってチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料を塗布し、レジスト膜２５０によって画成された凹部２５１内に圧電材料を充填することで未結晶状態の圧電体前駆体膜７１を形成する。すなわち、圧電材料をレジスト膜２５０よりも低い高さとなるように塗布して圧電体前駆体膜７１を形成する。このように形成された圧電体前駆体膜７１は、表面張力によってその上面が下電極膜６０側を凸とする曲面となるように形成される
次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度で所定時間乾燥させて溶媒を蒸発させ、乾燥した圧電体前駆体膜７１を所定温度で脱脂する。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７１の有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることである。その後、流路形成基板用ウェハ１１０を、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置等に挿入して、圧電体前駆体膜７１を約７００℃の高温で焼成して結晶化することにより、圧電体層７０を形成する（図６（ｂ））。このように形成された圧電体層７０は、その短手方向両端部の厚さが中央部よりも厚くなる。
【００３９】
なお、有機物であるレジスト膜２５０は、圧電体前駆体膜７１を乾燥、脱脂、焼成する際に酸化されてガスとして放出されてしまう。圧電体層７０が形成された段階で、レジスト膜２５０が残存している場合は、その後の工程で除去すればよい。
【００４０】
また、圧電体層７０は、圧電体前駆体膜７１を形成する工程、乾燥する工程、脱脂する工程、焼成する工程を複数回繰り返すことによって形成するようにしてもよい。ただし、この場合には、圧電体前駆体膜７１を形成する工程で、その都度レジスト膜２５０を形成する必要がある。
【００４１】
圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料に、ニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等を用いてもよい。その組成は、圧電素子の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ３（ＰＺ）、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。
【００４２】
次に、図６（ｃ）に示すように、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０を流路形成基板用ウェハ１１０の全面に形成した後、例えば、イオンミリング等によって上電極膜８０をパターニングすることにより、圧電体層７０の上面に上電極膜８０を形成する。これにより、各圧力発生室１２に対向する領域に圧電素子３００が形成される。すなわち、短手方向の両端部における圧電体層７０の厚さが中央部よりも相対的に厚い圧電素子３００が形成される。
【００４３】
次に、図７（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面に亘って金（Ａｕ）からなるリード電極９０を形成後、各圧電素子３００毎にパターニングする。次いで、図７（ｂ）に示すように、複数の保護基板３０が一体的に形成される保護基板用ウェハ１３０を、流路形成基板用ウェハ１１０に接着層３５を介して接合する。保護基板用ウェハ１３０には、圧電素子保持部３１、リザーバ部３２等が予め形成されている。次いで、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０をある程度の厚さとなるまで薄くする。次に、図８（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる保護膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、流路形成基板用ウェハ１１０を、保護膜５２をマスクとして、例えば、ＫＯＨ等のアルカリ溶液によって異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５を形成する（図８（ｂ））。
【００４４】
その後は、図示しないが、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を除去して連通部１５とリザーバ部３２とを連通させ、保護膜５２を除去する。なお、この保護膜５２は除去せずに残しておいてもよい。そして、流路形成基板用ウェハ１１０及び保護基板用ウェハ１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。また、流路形成基板用ウェハ１１０の保護基板用ウェハ１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウェハ１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、これら流路形成基板用ウェハ１１０等を、図１に示すような一つのチップサイズに分割することによって上述した構造のインクジェット式記録ヘッドが製造される。
【００４５】
なお、本発明に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法は、上述の製造方法に限定されるものではない。例えば、圧電素子３００を次のような手順で形成するようにしてもよい。なお、図９及び図１０は、圧電素子の短手方向の断面図である。
【００４６】
まず、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０上に弾性膜５０及び絶縁体膜５５を形成した後、図９（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハ１１０の全面、すなわち絶縁体膜５５上に下電極膜６０を形成する。次いで、図９（ｂ）に示すように、下電極膜６０の全面に圧電体層７０を形成する。なお、圧電体層７０自体の形成方法は、上述の通りである。また、下電極膜６０の全面に圧電体層７０を形成する場合、圧電体層７０の上面は、実質的に平面となる。次いで、図９（ｃ）に示すように、圧電体層７０上に所定パターンのレジスト膜２５０を形成する。次いで、図１０（ａ）に示すように、圧電体層７０の露出された上面を下電極膜６０側を凸とする曲面となるように加工する。具体的には、例えば、流路形成基板用ウェハ１１０を自転及び公転させながら、イオンミリング等により斜め上方から圧電体層７０にアルゴン（Ａｒ）プラズマ等を照射する。これにより、圧電体層７０の中央部が多く除去され、圧電体層７０の表層が凹状に除去される。すなわち、圧電体層７０の露出された上面が下電極膜６０側を凸とする曲面に形成される。その後、レジスト膜２５０を除去し、図１０（ｂ）に示すように、圧電体層７０上に上電極膜８０を形成する。そして、図１０（ｃ）に示すように、上電極膜８０、圧電体層７０及び下電極膜６０を、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等により順次パターニングすることによって圧電素子３００を形成する。勿論、このような製造方法によっても、短手方向の両端部における圧電体層７０の厚さが中央部よりも相対的に厚い圧電素子３００を良好に形成することができる。
【００４７】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、勿論上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、圧電体層７０の厚さが、その短手方向中央部から両端部側に向かって漸大するようにした例を説明したが、圧電体層７０は、例えば、図１１に示すように、その短手方向中央部から両端部側に向かって段階的に厚さが厚くなっていてもよい。また、圧電体層７０の上面は曲面となっていなくてもよい。このような構成としても、上述したように、振動板腕部の応力集中は抑えられる。
【００４８】
また、このようなインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１２は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図１２に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び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及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００４９】
そして、駆動モータ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及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラ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上を搬送されるようになっている。
【００５０】
また、上述の実施形態では、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を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液滴を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。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。さらに本発明は、液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド等）に搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図９】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法の他の例を示す断面図である。
【図１０】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法の他の例を示す断面図である。
【図１１】他の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図１２】一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  インク供給路、  １４  連通路、  １５  連通部、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  ３２  リザーバ部、  ４０  コンプライアンス基板、  ５０  弾性膜、  ５５  絶縁体膜、  ６０  下電極膜、  ７０  圧電体層、  ８０  上電極膜、  ９０  リード電極、  １００  リザーバ、  １１０  流路形成基板用ウェハ、  １３０  保護基板用ウェハ、  ２５０  レジスト膜、  ３００  圧電素子
【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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【図１２】
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