(57)【要約】【課題】圧電アクチュエーターの変位量を大きくし、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１上電極８１のイリジウムのヤング率と比較して、第２上電極８２に含まれるタングステン、モリブデン、アルミニウム、マグネシウムのヤング率が小さいので、第１上電極単層の構成と比較して、圧電体層７０の変形を妨げる力が弱まる。したがって、圧電体層７０が変形しやすくなり、変形量の大き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
2012035593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基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層と、
前記圧電体層上に形成された第１上電極、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および前記第１上電極と前記最上層と
の間に形成され、前記第１上電極の第１のヤング率より小さい第２のヤング率を有する第
２上電極を備えた上電極と、
少なくとも前記圧電体層の側面および前記最上層上に形成され、前記最上層上の一部に
開口されている保護膜とを備えた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上電極がイリジウムを含む圧電アクチュエーター。
【請求項３】
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上電極がタングステン、モリブデン、アルミニウム、マグネシウムの少なくと
も一つを含む圧電アクチュエーター。
【請求項４】
請求項２または請求項３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
ッタレートであり、前記最上層がチタンである圧電アクチュエーター。
【請求項５】
前記基板は、圧力発生室と前記下電極との間に設けられた振動板である請求項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を備えた液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエーター、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、圧電効果等を有
しているため、圧電アクチュエーターに応用されている。圧電アクチュエーターは、基板
と一対の電極を有する圧電素子とを備えている。圧電アクチュエーターの駆動は、一対の
電極間に電圧を印加し、電圧に応じて圧電体を変形させて行なう。
また、液体としてのインクを吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を圧電ア
クチュエーターで構成し、圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインクを吐出さ
せる液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッドおよび液体噴射装置としてのイ
ンクジェット式記録装置が知られている。
【０００３】
湿気から圧電素子を保護するために形成された保護膜、圧電素子の電極等は、圧電体の
変形を妨げ、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
、保護膜および電極のヤング率、厚さ等により異なる。
単層の上部電極を備えた圧電素子に絶縁性保護膜を形成し、絶縁性保護膜による圧電素
子の変位の規制を緩和するために、圧電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】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７６３８４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、圧電素子の電極によっても圧電体の変形が妨げられ、圧電アクチュエー
ターの変位量をより大きくするのが困難である。
また、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
、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、電極が圧電体
の変形を妨げる程度も一定でなくなり、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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］
基板と、前記基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層と、前
記圧電体層上に形成された第１上電極、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および前記第１上電極と前記最上層との間
に形成され、前記第１上電極の第１のヤング率より小さい第２のヤング率を有する第２上
電極を備えた上電極と、少なくとも前記圧電体層の側面および前記最上層上に形成され、
前記最上層上の一部に開口されている保護膜とを備えた圧電アクチュエーター。
【０００８】
この適用例によれば、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
有する第２上電極を備えているので、第１上電極単層の構成と比較して、圧電体の変形を
妨げる力が弱まる。したがって、圧電体層が変形しやすくなり、変位量の大きい圧電アク
チュエーターが得られる。
また、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、最上層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、最
上層を設けない上電極と比較して、上電極がスパッタされにくく、上電極の膜厚のバラツ
キが少ない。したがって、圧電体層の変形を妨げる上電極のバラツキ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。
【０００９】
［適用例２］
上記圧電アクチュエーターにおいて、前記第１上電極がイリジウムを含む圧電アクチュ
エーター。
この適用例では、圧電体層上にイリジウムを含む第１上電極が形成されている。イリジ
ウムは酸素を透過しにくいので、圧電体層の組成が変化しにくく、圧電体層本来の変形が
行なわれる。したがって、変位量の大きい圧電アクチュエーターが得られる。
【００１０】
［適用例３］
上記圧電アクチュエーターにおいて、前記第２上電極がタングステン、モリブデン、ア
ルミニウム、マグネシウムの少なくとも一つを含む圧電アクチュエーター。
この適用例では、第１上電極のイリジウムのヤング率と比較して、第２上電極に含まれ
るタングステン、モリブデン、アルミニウム、マグネシウムのヤング率が小さい。したが
って、前述の効果を有する圧電アクチュエーターが得られる。
【００１１】
［適用例４］
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り、前記最上層がチタンである圧電
アクチュエーター。
この適用例では、最上層のチタンのスパッタレートは、第１上電極のイリジウムのスパ
ッタレートと比較して小さいので、前述の効果を有する圧電アクチュエーターが得られる
。
【００１２】
［適用例５］
前記基板は、圧力発生室と前記下電極との間に設けられた振動板である上記記載の圧電
アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッド。
【００１３】
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。
【００１４】
［適用例６］
上記液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置。
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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と保護基板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と保護基板３０とは、流路形成基板１０をノズ
ルプレート２０と保護基板３０とで挟むように積み重ねられ、保護基板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、保護基板３０上には、駆動ＩＣ１２０が
載せられている。
【００２２】
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１
０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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、基板としての振動板を構成する。
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。
【００２６】
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としての圧電体層７０と、厚
さが例えば、約０．０５μｍの上電極８０とが形成され、圧電素子３００を構成している
。ここで、圧電素子３００は、下電極６０、圧電体層７０および上電極８０を含む部分を
いう。
振動板は、圧電素子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。
【００２７】
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６
０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。
【００２８】
下電極６０は、上電極８０と対になり、圧電体層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。
【００２９】
圧電体層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。
圧電体層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。圧電体層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。
【００３０】
図３（ｂ）および図４において、上電極８０は、第１上電極８１、第２上電極８２およ
び最上層８３を備えている。第１上電極８１は、圧電体層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、最上層８３は、第２上電極８
２上に形成されている。
さらに、最上層８３は、肉薄部８３１および肉薄部８３１と比較して厚みの厚い肉厚部
８３２を備えている。
第１上電極８１の厚みは、例えば２ｎｍ〜１０ｎｍで、イリジウムまたは白金から選ば
れる少なくともひとつを含むのが好ましい。
【００３１】
第２上電極８２の厚みは、例えば２０ｎｍ〜１００ｎｍで、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、タ
ングステン、モリブデン、アルミニウム、マグネシウムから選ばれる少なくともひとつを
含むのが好ましい。
例えばヤング率は、イリジウムが５２９（×１０9Ｎ／ｍ2）、白金が１５２（×１０9
Ｎ／ｍ2）に対し、タングステンが３４５（×１０9Ｎ／ｍ2）、アルミニウムが６８（×
１０9Ｎ／ｍ2）、マグネシウムが６５（×１０9Ｎ／ｍ2）程度である。
最上層８３の厚みは、例えば２ｎｍ〜２０ｎｍ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。この
ような物質として、チタン、ベリリウム、ニオブ、モリブデン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率は、イリジウムが１
．０１、白金が１．４０に対し、チタンが０．５１、ベリリウムが０．５１、ニオブが０
．６、モリブデンが０．８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）。
【００３２】
一般的には、圧電素子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
圧電体層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層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を圧電素子３００の共通電極とし、上電極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。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、圧電素子３００と圧電素子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。
【００３３】
図２、図３および図４において、圧電素子３００を覆うように絶縁体としての保護膜１
００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。
【００３４】
図２および図３において、このような各圧電素子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を覆う保護膜１００の一部が取り除かれ、矩形の開口を有する孔１
０２が形成されている。孔１０２からは、最上層８３の一部が露出している。
したがって、圧電素子３００を構成する各層のパターン領域は、少なくとも接続孔１０
１ａ，１０１ｂ、孔１０２を除いて、保護膜１００によって覆われている。
【００３５】
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を駆動するため
の駆動ＩＣ１２０が実装される保護基板３０が接合されている。
保護基板３０は、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子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。
【００３６】
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、圧電素子３００毎に独立して設けられていてもよい。
保護基板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。
【００３７】
また、保護基板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、保護基板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。
【００３８】
また、保護基板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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
さらに、保護基板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。
【００４２】
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６
０および圧電体層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からインク滴が吐出する。
【００４３】
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、最上層膜形成工
程としてのステップ５（Ｓ５）と、圧電体形成工程としてのステップ６（Ｓ６）と、保護
膜形成工程としてのステップ７（Ｓ７）と、レジスト形成工程としてのステップ８（Ｓ８
）と、スパッタ工程としてのステップ９（Ｓ９）と、レジスト剥離工程としてのステップ
１０（Ｓ１０）とを含む。
【００４４】
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（Ｓ
４）を、図６（ｅ）は最上層膜形成工程（Ｓ５）を、図６（ｆ）は圧電体形成工程（Ｓ６
）を、図６（ｇ）は保護膜形成工程（Ｓ７）を、図６（ｈ）はレジスト形成工程（Ｓ８）
を、図６（ｉ）はスパッタ工程（Ｓ９）を、図６（ｊ）はレジスト剥離工程（Ｓ１０）を
図示している。
【００４５】
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１０
１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５
０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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、鉛、ジルコニウム、チタン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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
図６（ｅ）において、最上層膜形成工程（Ｓ５）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最上層膜
８３０を、第２上電極膜８２０上に前述の最上層８３を構成する材料で形成する。
第１上電極膜８１０と同様に、最上層膜８３０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。
【００５１】
図６（ｆ）において、圧電体形成工程（Ｓ６）では、第１上電極膜８１０、第２上電極
膜８２０、最上層膜８３０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毎に圧電体層７０を形成する。このとき、第１上電極膜８１０、第２上電極膜
８２０および最上層膜８３０はエッチングされて、圧電体層７０毎に第１上電極８１、第
２上電極８２および最上層８３３が形成される。
例えば、圧電材料（ＰＺＴ）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。
【００５２】
図６（ｇ）において、保護膜形成工程（Ｓ７）では、少なくとも圧電体層７０の側面と
下電極６０、第１上電極８１、第２上電極８２および最上層８３３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
。
【００５３】
図６（ｈ）において、レジスト形成工程（Ｓ８）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。
【００５４】
図６（ｉ）において、スパッタ工程（Ｓ９）では、孔５１０を介して最上層８３３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、
最上層８３３の一部もスパッタされて、肉薄部８３１が形成され、肉薄部８３１と肉厚部
８３２を有する最上層８３が形成される。したがって、第１上電極８１と第２上電極８２
と最上層８３とで図３および図４に示した上電極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
。
【００５５】
図６（ｊ）において、レジスト剥離工程（Ｓ１０）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。
【００５６】
ウェハー状態で複数の圧電素子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。
【００５７】
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１上電極８１のイリジウムのヤング率と比較して、第２上電極８２に含まれる
タングステン、モリブデン、アルミニウム、マグネシウムのヤング率が小さいので、第１
上電極単層の構成と比較して、圧電体層７０の変形を妨げる力が弱まる。したがって、圧
電体層７０が変形しやすくなり、変形量の大きい圧電アクチュエーター３１０を得ること
ができる。
【００５８】
（２）最上層８３のチタンのスパッタレートが、第１上電極８１のイリジウムのスパッ
タレートと比較して小さいので、最上層８３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、最上層８３を設けない上電極８０と比較して、上電極８０がス
パッタされにくく、上電極８０の膜厚のバラツキを少なくできる。したがって、圧電体層
７０の変形を妨げる上電極８０のバラツキ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３１０を得ることができる。
【００５９】
（３）圧電体層７０上にイリジウムを含む第１上電極８１が形成されている。イリジウ
ムは酸素を透過しにくいので、圧電体層７０の組成が変化しにくく、圧電体層７０本来の
変形が行なわれる。したがって、変位量の大きい圧電アクチュエーター３１０を得ること
ができる。
【００６０】
（４）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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
また、上述した実施形態では、圧電素子３００が保護基板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、圧電素子３００は露出されていてもよ
い。この場合でも、圧電素子３００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）に起因する圧電体層７０の破壊は、確実に防止される
。
【００６４】
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（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオ
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】
【００６５】
１…インクジェット式記録ヘッド、１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、２１…ノ
ズル開口、６０…下電極、７０…圧電体層、８０…上電極、８１…第１上電極、８２…第
２上電極、８３…最上層、１００…保護膜、３００…圧電素子、３１０…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、８３０…最
上層、８３１…最上層の肉薄部、８３２…最上層の肉厚部、１０００…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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