(57)【要約】      （修正有）【課題】信頼性の高い圧電素子の製造方法を提供する。【解決手段】圧電素子の製造方法は、基板１の上方に、第１電極１０を形成する工程と、基板１および第１電極１０の上方に、樹脂層４０を成膜する工程と、樹脂層４０をパターニングして、第１電極１０を露出する工程と、露出した第１電極１０を覆うように、前駆体溶液２０ａを塗布する工程と、前駆体溶液２０ａを焼成により脱脂して、前駆体層を形成する工程と、前駆体層を焼成により結晶化して、圧電体層を形成する工程と、圧電体層の上方に、第２電極を形成する工程と、を含み、樹脂層４０は、前駆体溶液２０ａを脱脂するための焼成温度に対して、耐熱性を有する。【選択図】図５
2012049161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に、第１電極を形成する工程と、
前記基板および前記第１電極の上方に、樹脂層を成膜する工程と、
前記樹脂層をパターニングして、前記第１電極を露出する工程と、
露出した前記第１電極を覆うように、前駆体溶液を塗布する工程と、
前記前駆体溶液を焼成により脱脂して、前駆体層を形成する工程と、
前記前駆体層を焼成により結晶化して、圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層の上方に、第２電極を形成する工程と、
を含み、
前記樹脂層は、前記前駆体溶液を脱脂するための焼成温度に対して、耐熱性を有する、圧電素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記樹脂層の材質は、感光性ポリイミドであり、
前記前駆体溶液を脱脂するための焼成温度は、３００℃以上４５０℃以下であり、
前記前駆体層を結晶化するための焼成温度は、６５０℃以上８００℃以下である、圧電素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記前駆体層を結晶化するための焼成により、前記樹脂層は前記基板から剥離する、圧電素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記前駆体溶液を塗布する工程の前に、前記第１電極の上面に親水処理を行う工程を、さらに含む、圧電素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記圧電体層は、鉛を含有していない、圧電素子の製造方法。
【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の製造方法を含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の製造方法、および液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子としては、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した圧電性セラミックス等からなる圧電体層を、２つの電極で挟んで構成されたものがある。このような圧電素子は、２つの電極によって電圧が印加されることによって変形することができ、この変形を利用して、アクチュエーターとして、例えば、撓み振動モードで動作させることができる。
【０００３】
圧電体層を形成する方法としては、ゾルゲル法やＭＯＤ（Metal Organic Deposition）法などに代表される化学溶液堆積（Chemical Solution Deposition：ＣＳＤ）法がある。例えば、特許文献１には、下部電極上にゾルをスピンコーティングし、該ゾルを脱脂することによってゲル化して圧電体前駆体薄膜を形成し、該圧電体前駆体薄膜を結晶化して圧電体膜を形成し、その後、イオンミリングやドライエッチングにより、圧電体膜をパターニングする工程が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３８５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように圧電体膜をパターニングする際に、圧電体膜にエッチングダメージが加わる場合がある。これにより、圧電体膜の信頼性が低下し、例えばリーク電流の発生などの不具合が生じる場合がある。
【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の製造方法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、上記圧電素子の製造方法を含む液体噴射ヘッドの製造方法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の製造方法は、
基板の上方に、第１電極を形成する工程と、
前記基板および前記第１電極の上方に、樹脂層を成膜する工程と、
前記樹脂層をパターニングして、前記第１電極を露出する工程と、
露出した前記第１電極を覆うように、前駆体溶液を塗布する工程と、
前記前駆体溶液を焼成により脱脂して、前駆体層を形成する工程と、
前記前駆体層を焼成により結晶化して、圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層の上方に、第２電極を形成する工程と、
を含み、
前記樹脂層は、前記前駆体溶液を脱脂するための焼成温度に対して、耐熱性を有する。
【０００８】
このような圧電素子の製造方法によれば、圧電体層を結晶化した後に、圧電体層をパターニングする必要がない。したがって、パターニング時のエッチングダメージが圧電体層に加わることを防止することができる。よって、信頼性の高い圧電素子を得ることができる。
【０００９】
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。
【００１０】
本発明に係る圧電素子の製造方法において、
前記樹脂層の材質は、感光性ポリイミドであり、
前記前駆体溶液を脱脂するための焼成温度は、３００℃以上４５０℃以下であり、
前記前駆体層を結晶化するための焼成温度は、６５０℃以上８００℃以下であることができる。
【００１１】
このような圧電素子の製造方法によれば、信頼性の高い圧電素子を得ることができる。
【００１２】
本発明に係る圧電素子の製造方法において、
前記前駆体層を結晶化するための焼成により、前記樹脂層は前記基板から剥離することができる。
【００１３】
このような圧電素子の製造方法によれば、別途、樹脂層を剥離する工程を設ける必要が無く、簡易な工程で所望の形状を有する圧電素子を得ることができる。
【００１４】
本発明に係る圧電素子の製造方法において、
前記前駆体溶液を塗布する工程の前に、前記第１電極の上面に親水処理を行う工程を、さらに含むことができる。
【００１５】
このような圧電素子の製造方法によれば、前駆体溶液の厚みムラを小さくすることができる。
【００１６】
本発明に係る圧電素子の製造方法において、
前記圧電体層は、鉛を含有していないことができる。
【００１７】
このような圧電素子の製造方法によれば、環境負荷の小さい圧電素子を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
本発明に係る圧電素子の製造方法を含む。
【００１９】
このような液体噴射ヘッドの製造方法によれば、信頼性の高い液体噴射ヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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製造工程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】本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】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７】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８】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９】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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、本実施形態にかかる圧電素子１００を模式的に示す断面図である。
【００２３】
圧電素子１００は、図１に示すように、第１電極１０と、圧電体２０と、第２電極３０と、を含む。圧電素子１００は、例えば、基板１の上方に形成されている。
【００２４】
基板１は、例えば、導電体、半導体、絶縁体で形成された平板である。基板１は、シリコンウェハーであってもよい。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。基板１は、可撓性を有し、圧電体２０の動作によって変形（屈曲）することのできる振動板を含んでいてもよい。振動板の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、またはこれらの積層体が挙げられる。この場合、圧電素子１００は、振動板と、第１電極１０と、圧電体２０と、第２電極３０と、を含む圧電アクチュエーター１０２となる。
【００２５】
第１電極１０は、基板１上に形成されている。第１電極１０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。第１電極１０の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第１電極１０の平面形状は、第２電極３０が対向して配置されたときに両者の間に圧電体２０を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形である。
【００２６】
第１電極１０の材質としては、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の複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）が挙げられる。第１電極１０は、上記に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。
【００２７】
第１電極１０の機能の一つとしては、第２電極３０と一対になって、圧電体２０に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体２０の下方に形成された下部電極）となることが挙げられる。
【００２８】
なお、基板１が振動板を有さず、第１電極１０が振動板であってもよい。すなわち、第１電極１０は、圧電体２０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２０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、圧電素子１００は、振動板としての機能を有する第１電極１０と、圧電体２０と、第２電極３０と、を含む圧電アクチュエーター１０２となる。
【００２９】
また、図示はしないが、第１電極１０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。このような層の例としては、例えば、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの酸化物の層が挙げられる。
【００３０】
圧電体層２０は、第１電極１０上に形成されている。第１電極１０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。圧電体層２０の厚みは、例えば、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【００３１】
圧電体層２０は、一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト型結晶構造をとることができ、圧電性を有することができる。これにより、圧電体層２０は、第１電極１０および第２電極３０によって電界が印加されることで変形することができる（電気機械変換）。
【００３２】
圧電体層２０は、例えば、鉛元素を含有していない。より具体的には、圧電体層２０の材質としては、チタン酸ビスマスナトリウムカリウム（（Ｂｉ，Ｎａ，Ｋ）ＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸バリウム（Ｂａ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸ナトリウムカリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）、チタン酸ビスマスナトリウム（（Ｂｉ，Ｎａ）ＴｉＯ３）、鉄酸ビスマス（ＢｉＦｅＯ３）、チタン酸カリウムバリウム（ＢａＫＴｉＯ３）、鉄酸マンガン酸ビスマスランタン（（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３）などが挙げられる。圧電体層２０の材質は、上記に列挙した２つ以上の材料からなる固溶体であってもよいし、上記に列挙した材料に添加物が含有された材料であってもよい。
【００３３】
例えば、圧電体層２０の材料となるチタン酸ビスマスナトリウムカリウムは、下記式（１）で表される。
ｘ［（Ｂｉａ，Ｎａ１−ａ）ＴｉＯ３］−（１−ｘ）［（Ｂｉｂ，Ｋ１−ｂ）ＴｉＯ３］  ・・・  （１）
【００３４】
ただし、式（１）において、０＜ｘ＜１、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１である。
【００３５】
第２電極３０は、圧電体２０上に形成されている。第２電極３０の形状は、例えば、層状または薄膜状である。第２電極３０の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第２電極３０の平面形状は、特に限定されず、例えば、矩形、円形である。第２電極３０としては、第１電極１０の材質として列挙した上記の材料を用いることができる。
【００３６】
第２電極３０の機能の一つとしては、第１電極１０と一対になって、圧電体２０に電圧を印加するための他方の電極（例えば、圧電体２０の上方に形成された上部電極）となることが挙げられる。
【００３７】
なお、図示の例では、基板１上に、第１電極１０、圧電体層２０、および第２電極３０からなる積層体が４つ形成されているが、その数は特に限定されない。
【００３８】
また、図示の例では、第１電極１０は、各積層体（第１電極１０、圧電体層２０、および第２電極３０からなる積層体）において、個別電極として互いに分離しているが、共通電極として互いに接続されていてもよい。同様に、図示の例では、第２電極３０は、各積層体において、個別電極として互いに分離しているが、共通電極として互いに接続されていてもよい。
【００３９】
以上のような圧電素子１００は、例えば、圧電アクチュエーターとして、液体噴射ヘッドや、該液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置（例えばインクジェットプリンター）などに適用される。
【００４０】
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２〜図７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。
【００４１】
図２に示すように、基板１上に第１電極１０を形成する。より具体的には、第１電極１０は、第１電極層（図示せず）を成膜した後、該第１電極層をパターニングすることにより形成される。第１電極層は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により成膜される。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。
【００４２】
次に、少なくとも第１電極１０の上面１２に、親水処理を行う。親水処理は、例えば、第１電極１０の上面１２に真空紫外線を照射することにより行われる。
【００４３】
図３に示すように、基板１上および第１電極１０上に、樹脂層４０を成膜する。樹脂層４０は、例えば、ＳＯＤ（Spin On Dielectric）法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜される。
【００４４】
樹脂層４０は、後述する前駆体層２０ａを脱脂するための焼成温度に対して、耐熱性を有する。ここで「耐熱性を有する」とは、例えば、前駆体層２０ａを脱脂するための焼成温度にさらされても、その形状を維持できること、または、仮に収縮したとしても、収縮後の体積は、収縮前の体積の９０％以上であること、と定義することができる。樹脂層４０の材質としては、前駆体層２０ａを脱脂するための焼成温度に対して耐熱性を有していれば特に限定されないが、例えば、感光性ポリイミド（より具体的には、東レ：ＰＷ１２００シリーズ）を用いることができる。樹脂層４０の厚みは、例えば、２μｍ程度である。
【００４５】
図４に示すように、樹脂層４０をパターニングして、第１電極１０の上面１２を露出する。樹脂層４０として感光性ポリイミドを用いる場合、感光性ポリイミドを露光することによって、上面１２を露出することができる。感光性ポリイミドの露光は、所定のパターンを有するマスクＭを用いて行うことができる。
【００４６】
図５に示すように、露出した第１電極１０の上面１２を覆うように、前駆体溶液２０ａを塗布する。前駆体溶液２０ａは、例えば、スピンコート法、インクジェット法、スプレー法によって塗布される。前駆体溶液２０ａは、その厚みが樹脂層４０の厚みより小さくなるように塗布される。すなわち、前駆体溶液２０ａが塗布された状態で、樹脂層４０の上面４２は、露出している。具体的には、前駆体溶液２０ａの厚みは、１μｍ程度である。
【００４７】
前駆体溶液２０ａは、圧電体層２０を構成する金属元素を含有している。圧電体層２０の材質が、例えば、チタン酸ビスマスナトリウムカリウムである場合、前駆体溶液２０ａは、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｎａ、Ｋをそれぞれ含む有機金属化合物を、各金属が所望のモル比となるように混合し、該混合物をアルコールなどの有機溶媒を用いて溶解または分散させたものである。Ｔｉ、Ｂｉ、Ｎａ、Ｋをそれぞれ含有する有機金属化合物としては、例えば、金属アルコキシド、有機酸塩、βジケトン錯体を用いることができる。
【００４８】
より具体的には、Ｔｉを含有する有機金属化合物としては、例えば、チタニウムイソプロポキシド、２−エチルヘキサン酸チタン、チタン（ジ−ｉ−プロポキシド）ビス（アセチルアセトナート）が挙げられる。
【００４９】
Ｂｉを含有する有機金属化合物としては、例えば、２−エチルヘキサン酸ビスマス、酢酸ビスマスが挙げられる。
【００５０】
Ｎａを含有する有機金属化合物としては、例えば、２−エチルヘキサン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、ナトリウムアセチルアセトナートが挙げられる。
【００５１】
Ｋを含有する有機金属化合物としては、例えば、２−エチルヘキサン酸カリウム、２−エチルヘキサン酸カリウム、酢酸カリウム、カリウムアセチルアセトナートが挙げられる。
【００５２】
有機溶媒としては、例えば、ブタノール、メタノール、エタノール、プロパノールが挙げられる。
【００５３】
図６に示すように、前駆体溶液２０ａを、焼成により乾燥した後、焼成により脱脂して、前駆体層２０ｂを形成する。乾燥するための焼成温度は、例えば、１００℃以上２００℃以下であり、焼成時間は、例えば、２分以上５分以下である。なお、ここで「乾燥」とは、前駆体溶液の溶媒を蒸発させることをいう。
【００５４】
脱脂するための焼成温度は、例えば、３００℃以上４５０℃以下であり、焼成時間は、例えば、２分以上５分以下である。上述のように、樹脂層４０は、脱脂するための焼成温度に対して、耐熱性を有する。仮に、脱脂するための焼成温度に対して、耐熱性を有さない場合は、樹脂層は変形してしまい、所望の形状の圧電体層を形成することができない場合がある。なお、ここで「脱脂」とは、前駆体溶液２０ａに含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏとして、離脱させることをいう。
【００５５】
乾燥するための焼成および脱脂するための焼成は、例えば、ホットプレートを用いて行われる。
【００５６】
図７に示すように、前駆体層２０ｂを焼成により結晶化して、圧電体層２０を形成する。結晶化するための焼成温度は、例えば、６５０℃以上８００℃以下であり、焼成時間は、例えば、２分以上５分以下である。焼成時の雰囲気は、例えば、酸素雰囲気または窒素雰囲気である。焼成は、例えば、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）によって行われる。
【００５７】
樹脂層４０の材質が感光性ポリイミドの場合、結晶化するための焼成により、樹脂層４０と基板１との密着性は小さくなる。そのため、樹脂層４０は、結晶化するための焼成により、基板１から剥離することができる。なお、結晶化するための焼成により、完全に樹脂層４０を剥離できない場合は、その後、例えば、アッシング、エアーブロー、水洗によって剥離してもよい。
【００５８】
なお、上記では、一度に例えば厚み１μｍ程度の前駆体溶液２０ａを塗布し、乾燥・脱脂、結晶化させて厚み１μｍ程度の圧電体層２０を形成する例について説明したが、例えば、塗布工程、乾燥・脱脂工程、結晶化工程を複数回繰り返すことによって、厚み１μｍ程度の圧電体層２０を形成してもよい。
【００５９】
図１に示すように、圧電体層２０上に第２電極３０を形成する。より具体的には、第２電極３０は、第２電極層（図示せず）を成膜した後、該第２電極層をパターニングすることにより形成される。第２電極層は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、ＭＯＣＶＤ法により成膜される。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。
【００６０】
以上の工程により、圧電素子１００を製造することができる。
【００６１】
本実施形態に係る圧電素子１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６２】
圧電素子１００の製造方法によれば、予め樹脂層４０をパターニングし、露出した第１電極１０の上面１２上に圧電体層２０を形成することができる。そのため、圧電体層２０を結晶化した後に、圧電体層２０をパターニングする必要がない。したがって、パターニング時のエッチングダメージが圧電体層２０に加わることを防止することができる。よって、信頼性の高い圧電素子１００を得ることができる。
【００６３】
圧電素子１００の製造方法によれば、樹脂層４０の材質を感光性ポリイミドとすることにより、樹脂層４０は、前駆体溶液２０ａを脱脂するための焼成温度（３００℃〜４５０℃）に対して、耐熱性を有することができる。さらに、前駆体層２０ｂを結晶化するための焼成温度（６５０℃〜８００℃）により、樹脂層４０は、基板１から剥離することができる。したがって、例えば、別途、樹脂層４０を剥離する工程を設ける必要が無く、簡易な工程で所望の形状を有する圧電素子１００を得ることができる。
【００６４】
圧電素子１００の製造方法によれば、前駆体溶液２０ａを塗布する前に、第１電極１０の上面１２に親水処理を行うことができる。これにより、前駆体溶液２０ａの厚みムラを小さくすることができる。
【００６５】
圧電素子１００の製造方法によれば、例えば、全面に圧電体層を形成した後に該圧電体層をパターニングする場合に比べて、圧電体層２０のクラック発生を抑制することができる。ここで、下記の実験例により、前駆体層を焼成により結晶化させて圧電体層を形成する際に、圧電体層（前駆体層）の面積が大きいほど圧電体層にクラックが発生しやすいことがわかった。圧電素子１００の製造方法では、予め樹脂層４０をパターニングし選択的に圧電体層２０を形成することができるので、焼成により結晶化させる圧電体層の面積を小さくすることができる。その結果、圧電体層２０のクラック発生を抑制でき、信頼性の高い圧電素子１００を得ることができる。
【００６６】
以下、圧電体層に発生するクラックと、圧電体層の面積と、の関係に関する実験例について説明する。
【００６７】
３．  実験例
３．１．  試料の作製
２種類のシリコン基板を用意した。一方は、２０ｍｍ角（面積：４００ｍｍ２）の平面を備えたシリコン基板であり、他方は、６インチウェハー（面積：約１７６７０ｍｍ２）のシリコン基板である。
【００６８】
次に、シリコン基板の表面全面に熱酸化により二酸化シリコン層を形成した。次に、二酸化シリコン層の全面にスパッタ法により酸化ジルコニウムを形成し、酸化ジルコニウムの全面にスパッタ法により白金層を形成した。
【００６９】
次に、白金層の全面に圧電体層をスピンコート法により形成した。その手法は、以下のとおりである。まず、所定の金属元素が溶解したブタノール容器を所定の割合で混合して、前駆体溶液を調整した。この前駆体溶液を白金層上に滴下し、２５００ｒｐｍでシリコン基板を回転させた（塗布工程）。次に、１５０℃で３分間焼成した後、４００℃で３分間焼成して前駆体層を形成した（乾燥・脱脂工程）。次に、ＲＴＡで７５０℃、３分間焼成を行って、圧電体層を形成した（結晶化工程）。そして、圧電体層の表面にクラックが発生しているか否かを金属顕微鏡により確認した。クラックが発生していない場合は、クラックが発生するまで、塗布工程、乾燥・脱脂工程、結晶化工程を繰り返し、より厚い圧電体層を形成した。
【００７０】
なお、前駆体溶液は、次のとおり、３種類用意した。前駆体溶液１としては、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｎａ、Ｋの各元素が溶解したものを用いた。これにより、圧電体層１として、チタン酸ビスマスナトリウムカリウム層を得た。前駆体溶液２としては、Ｎｂ、Ｎａ、Ｋの各元素が溶解したものを用いた。これにより、圧電体層２として、ニオブ酸ナトリウムカリウム層を得た。前駆体溶液３としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂａの各元素が溶解したものを用いた。これにより、圧電体層３として、チタン酸ジルコン酸バリウム層を得た。
【００７１】
３．２．  金属顕微鏡観察結果
【００７２】
【表１】
2012049161.tif 000003
【００７３】
表１は、圧電体層１〜３において、圧電体層の表面にクラックが発生したときの圧電体層の膜厚を示したものである。表１により、シリコン基板の面積が小さいほど、すなわち圧電体層の面積が小さいほど、クラックが発生する膜厚が厚いことがわかった。つまり、圧電体層の面積が小さいほど、クラックは発生しにくいといえる。
【００７４】
なお、近年、環境負荷の小さい非鉛系の圧電体層の要求が強まっているが、非鉛系の圧電体層は、鉛系の圧電体層に比べてクラックが発生しやすい。そのため、非鉛系の圧電体層において、クラックの抑制は重要な課題となり得る。
【００７５】
４．  液体噴射ヘッド
次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド６００の要部を模式的に示す断面図である。図９は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド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。
【００７６】
液体噴射ヘッド６００は、本発明に係る圧電素子（圧電アクチュエーター）を有する。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。
【００７７】
液体噴射ヘッド６００は、図８および図９に示すように、ノズル板６１０と、圧力室基板６２０と、圧電素子１００と、を含む。さらに、液体噴射ヘッド６００は、図９に示すように、筐体６３０を有することができる。なお、図９では、圧電素子１００を簡略化して図示している。
【００７８】
ノズル板６１０は、図８および図９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。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６１０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。
【００７９】
ノズル孔６１２は、ノズル板６１０を、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パターニングすることで形成される。
【００８０】
圧力室基板６２０は、ノズル板６１０上（図９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９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（例えば、マニホールドということもできる）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、設計に従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。
【００８１】
リザーバー６２４は、外部（例えばインクカートリッジ）から、振動板１ａ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。
【００８２】
リザーバー６２４、供給口６２６、および圧力室６２２は、圧力室基板６２０を、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パターニングすることで形成される。
【００８３】
圧電素子１００は、圧力室基板６２０上（図９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。
【００８４】
筐体６３０は、図９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、金属などを挙げることができる。
【００８５】
液体噴射ヘッド６００によれば、信頼性の高い圧電素子１００を含む。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。
【００８６】
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。
【００８７】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００８８】
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】
【００８９】
１  基体、１ａ  振動板、１０  第１電極、１２  第１電極の上面、２０  圧電体層、
２０ａ  前駆体溶液、２０ｂ  前駆体層、３０  第２電極、４０  樹脂層、
４２  樹脂層の上面、１００  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
【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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