(57)【要約】      （修正有）【課題】変位効率の高い圧電素子を有する圧電デバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】複数の凹部１２が隔壁１１によって区画された基板１０と、基板の一方面側に設けられた振動板５０と、振動板５０の基板とは反対面側に設けられて、振動板側から第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０が積層された圧電素子３００と、を具備する圧電デバイスであって、圧電素子は、凹部に対応する領域に設けられて実質的な駆動部となる能動部３１０を有し、第１電極が能動部の個別電極を構成し、第２電極８０が複数の能動部の共通電極を構成し、互いに隣り合う能動部の間の隔壁に対向する領域には、第２電極の圧電体層とは反対側の上面にまで延設されて、内部応力が引っ張り応力となる応力付与膜２００が設けられており、能動部毎に圧電素子の上面の中央部に対応する領域に開口部２０１が設けられる。【選択図】図４
2016036928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凹部が隔壁によって区画された基板と、
前記基板の一方面側に設けられた振動板と、
前記振動板の前記基板とは反対面側に設けられて、前記振動板側から第１電極、圧電体層及び第２電極が積層された圧電素子と、を具備する圧電デバイスであって、
前記圧電素子は、前記凹部に対応する領域に設けられて実質的な駆動部となる能動部を有し、
前記第１電極が前記能動部に個別に設けられた個別電極を構成し、
前記第２電極が複数の前記能動部に共通して設けられた共通電極を構成し、
互いに隣り合う前記能動部の間の前記隔壁に対向する領域には、前記第２電極の前記圧電体層とは反対側の上面にまで延設されて、内部応力が引っ張り応力となる応力付与膜が設けられており、
前記能動部毎に前記圧電素子の上面の中央部に対応する領域に開口部が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記応力付与膜は、前記圧電素子よりも前記振動板からの高さが高いことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記第２電極は、内部応力が圧縮応力であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記応力付与膜の前記開口部内には、内部応力が圧縮応力となる圧縮膜を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記応力付与膜の前記圧電素子とは反対側の面には、内部応力が引っ張り応力となる配線が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記応力付与膜は、複数層が積層されて構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記応力付与膜が、感光性樹脂であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の圧電デバイスを具備し、前記凹部が圧力発生室であると共に、前記圧力発生室に連通して液体を噴射するノズル開口を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項８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１０】
複数の凹部が隔壁によって区画された基板と、
前記基板の一方面側に設けられた振動板と、
前記振動板の前記基板とは反対面側に設けられて、前記振動板側から第１電極、圧電体層及び第２電極が積層された圧電素子と、を具備し、
前記圧電素子は、前記凹部に対応する領域に設けられて実質的な駆動部となる能動部を有し、
前記第１電極が前記能動部に個別に設けられた個別電極を構成し、
前記第２電極が複数の前記能動部に共通して設けられた共通電極を構成し、
互いに隣り合う前記能動部の間の前記隔壁に対向する領域に前記第２電極の前記圧電体層とは反対側の上面にまで延設されて、内部応力が引っ張り応力となる応力付与膜を設けると共に、前記圧電素子の上面の中央部に対応する領域に開口部を設けることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記応力付与膜は、液相法によって形成することを特徴とする請求項１０に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記第２電極は、気相法によって形成することで内部応力が圧縮応力とすることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に振動板を介して設けられた第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電素子を具備する圧電デバイス、圧電デバイスを具備する液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置、及び圧電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子を変形させて圧力発生室内の液体に圧力変動を生じさせることで、圧力発生室に連通するノズル開口から液滴を噴射させる液体噴射ヘッドが知られている。この液体噴射ヘッドの代表例としては、液滴としてインク滴を噴射させるインクジェット式記録ヘッドがある。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッドは、例えば、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の一方面側に圧電素子を備え、圧電素子の駆動によって振動板を変形させることで、圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせて、ノズル開口からインク滴を噴射させる。
【０００４】
ここで、圧電素子は、基板上に設けられた第１電極、圧電体層及び第２電極を具備する。基板側に設けられた第１電極を実質的な駆動部となる複数の能動部の共通電極とし、第２電極を各能動部の個別電極として、圧電素子に保護膜を設けることで、２つの電極間のリーク電流による破壊を抑制したものが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００５】
また、基板側に設けられた第１電極を各能動部の個別電極として、第２電極を複数の能動部の共通電極として、第１電極を圧電体層で覆うことで、保護膜を設けることなく、２つの電極間のリーク電流による破壊を抑制したものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１４１６４４号公報
【特許文献２】特開２０００−９４６８８号公報
【特許文献３】特開２００９−１９６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、低い駆動電圧で大きな変位を得ることができる、所謂、変位効率の高い圧電素子が望まれているものの、圧電素子が初期状態で基板側に大きく撓んでいる場合、圧電素子に電圧を印加して基板側に変形させようとすると、圧電素子の変位量が小さく、変位効率が低くなってしまう。
【０００８】
このような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに用いられる圧電素子に限定されず、他のデバイスに用いられる圧電素子においても同様に存在する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、変位効率の高い圧電素子を有する圧電デバイス、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電デバイスの製造方法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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、複数の凹部が隔壁によって区画された基板と、前記基板の一方面側に設けられた振動板と、前記振動板の前記基板とは反対面側に設けられて、前記振動板側から第１電極、圧電体層及び第２電極が積層された圧電素子と、を具備する圧電デバイスであって、前記圧電素子は、前記凹部に対応する領域に設けられて実質的な駆動部となる能動部を有し、前記第１電極が前記能動部に個別に設けられた個別電極を構成し、前記第２電極が複数の前記能動部に共通して設けられた共通電極を構成し、互いに隣り合う前記能動部の間の前記隔壁に対向する領域には、前記第２電極の前記圧電体層とは反対側の上面にまで延設されて、内部応力が引っ張り応力となる応力付与膜が設けられており、前記能動部毎に前記圧電素子の上面の中央部に対応する領域に開口部が設けられていることを特徴とする圧電デバイスにある。
かかる態様では、内部応力が引っ張り応力となる応力付与膜を設けることで、凹部に対向する圧電素子に凹部とは反対側に引き上げる応力を付与して、圧電素子が凹部側に変形する応力を低減させることができる。したがって、圧電素子を凹部側に変形させた際の変形量を向上することができる。また、応力付与膜が圧電素子の上面にまで設けられていることで、圧電素子に印加する応力モーメントを大きくすることができ、圧電素子の引き上げ効果を向上することができる。また、応力付与膜に開口部を設けることで、応力付与膜が圧電素子の変形を阻害するのを抑制して、より高い変位の圧電素子を得ることができる。
【００１１】
ここで、前記応力付与膜は、前記圧電素子よりも前記振動板からの高さが高いことが好ましい。これによれば、応力付与膜を確実に圧電素子の上面まで設けることができると共に、圧電素子の引き上げ効果を向上することができる。
【００１２】
また、前記第２電極は、内部応力が圧縮応力であることが好ましい。これによれば、さらに、第２電極によっても圧電素子の引き上げ効果をさらに向上することができる。
【００１３】
また、前記応力付与膜の前記開口部内には、内部応力が圧縮応力となる圧縮膜を有することが好ましい。これによれば、圧縮膜によっても圧電素子の引き上げ効果をさらに向上することができる。
【００１４】
また、前記応力付与膜の前記圧電素子とは反対側の面には、内部応力が引っ張り応力となる配線が設けられていることが好ましい。これによれば、配線によっても圧電素子の引き上げ効果をさらに向上することができる。
【００１５】
また、前記応力付与膜は、複数層が積層されて構成されていてもよい。これにより、比較的厚さの厚い応力付与膜を容易に形成することができる。
【００１６】
また、前記応力付与膜が、感光性樹脂であることが好ましい。これによれば、応力付与膜を露光、現像して所定形状に形成することができるため、オーバーエッチングによる他の膜への影響を抑制することができる。
【００１７】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の圧電デバイスを具備し、前記凹部が圧力発生室であると共に、前記圧力発生室に連通して液体を噴射するノズル開口を有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、変位効率の向上した圧電素子を有する液体噴射ヘッドを実現できる。
【００１８】
また、本発明の他の態様は、上記態様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にある。
かかる態様では、変位効率の向上した圧電素子を有する液体噴射装置を実現できる。
【００１９】
また、本発明の他の態様は、複数の凹部が隔壁によって区画された基板と、前記基板の一方面側に設けられた振動板と、前記振動板の前記基板とは反対面側に設けられて、前記振動板側から第１電極、圧電体層及び第２電極が積層された圧電素子と、を具備し、前記圧電素子は、前記凹部に対応する領域に設けられて実質的な駆動部となる能動部を有し、前記第１電極が前記能動部に個別に設けられた個別電極を構成し、前記第２電極が複数の前記能動部に共通して設けられた共通電極を構成し、互いに隣り合う前記能動部の間の前記隔壁に対向する領域に前記第２電極の前記圧電体層とは反対側の上面にまで延設されて、内部応力が引っ張り応力となる応力付与膜を設けると共に、前記圧電素子の上面の中央部に対応する領域に開口部を設けることを特徴とする圧電デバイスの製造方法にある。
かかる態様では、内部応力が引っ張り応力となる応力付与膜を設けることで、凹部に対向する圧電素子に凹部とは反対側に引き上げる応力を付与して、圧電素子が凹部側に変形する応力を低減させることができる。したがって、圧電素子を凹部側に変形させた際の変形量を向上することができる。また、応力付与膜が圧電素子の上面にまで設けられていることで、圧電素子に印加する応力モーメントを大きくすることができ、圧電素子の引き上げ効果を向上することができる。また、応力付与膜に開口部を設けることで、応力付与膜が圧電素子の変形を阻害するのを抑制して、より高い変位の圧電素子を得ることができる。
【００２０】
ここで、前記応力付与膜は、液相法によって形成することが好ましい。これによれば、内部応力が引っ張り応力の応力付与膜を容易に形成することができる。
【００２１】
また、前記第２電極は、気相法によって形成することで内部応力が圧縮応力とすることが好ましい。これによれば、内部応力が圧縮応力の第２電極を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの流路形成基板の平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図及び拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
【図６】本発明の比較例に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
【図７】本発明の実施形態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】本発明の実施形態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】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
【図１５】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（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斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの流路形成基板の平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ′線に準ずる断面図及び拡大断面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ′線に準ずる断面図である。
【００２４】
図示するように、本実施形態の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Ｉが備える本実施形態の基板である流路形成基板１０には、凹部として圧力発生室１２が形成されている。そして、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、この第１の方向Ｘと直交する方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。さらに、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの両方に直交する方向を、以降、第３の方向Ｚと称する。
【００２５】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向の一端部側、すなわち第１の方向Ｘに直交する第２の方向Ｙの一端部側には、インク供給路１３と連通路１４とが複数の隔壁１１によって区画されている。連通路１４の外側（第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２とは反対側）には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００の一部を構成する連通部１５が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５からなる液体流路が設けられている。
【００２６】
流路形成基板１０の一方面側、すなわち圧力発生室１２等の液体流路が開口する面には、各圧力発生室１２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接合されている。すなわち、ノズルプレート２０には、第１の方向Ｘにノズル開口２１が並設されている。
【００２７】
流路形成基板１０の他方面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態に係る振動板５０は、流路形成基板１０上に形成された弾性膜５１と、弾性膜５１上に形成された絶縁体膜５２とで構成されている。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室１２等の液体流路の他方面は、振動板５０（弾性膜５１）で構成されている。
【００２８】
絶縁体膜５２上には、厚さが例えば、約０．２μｍの第１電極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の第２電極８０とで構成される圧電素子３００が形成されている。本実施形態では、圧力発生室１２が形成された流路形成基板１０と、振動板５０と、圧電素子３００とが、圧電デバイスの一例であるアクチュエーター装置となっている。
【００２９】
以下、アクチュエーター装置を構成する圧電素子３００について、図３〜図６を参照してさらに詳細に説明する。なお、図５は、本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図であり、図６は、比較例となる記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
【００３０】
図示するように、圧電素子３００を構成する第１電極６０は、圧力発生室１２毎に切り分けられて、後述する能動部３１０毎に独立する個別電極を構成する。この第１電極６０は、圧力発生室の第２の方向Ｙにおいては、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、第１電極６０の端部は、圧力発生室１２に対向する領域の内側に位置している。また、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の両端部は、それぞれ圧力発生室１２の外側まで延設されている。なお、第１電極６０の材料は、後述する圧電体層７０を成膜する際に酸化せず、導電性を維持できる材料が好ましく、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の貴金属、またはランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）などに代表される導電性酸化物が好適に用いられる。
【００３１】
また、第１電極６０として、前述の導電材料と、振動板５０との間に、密着力を確保するための密着層を用いてもよい。本実施形態では、特に図示していないが密着層としてチタンを用いている。なお、密着層としては、ジルコニウム、チタン、酸化チタンなどを用いることができる。すなわち、本実施形態では、チタンからなる密着層と、上述した導電材料から選択される少なくとも一種の導電層とで第１電極６０が形成されている。
【００３２】
圧電体層７０は、第２の方向Ｙが所定の幅となるように、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。圧電体層７０の第２の方向Ｙの幅は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの長さよりも広い。このため、圧力発生室１２の第２の方向Ｙでは、圧電体層７０は圧力発生室１２の外側まで設けられている。
【００３３】
圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０のインク供給路側の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０の端部は圧電体層７０によって覆われている。また、圧電体層７０のノズル開口２１側の端部は、第１電極６０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置しており、第１電極６０のノズル開口２１側の端部は、圧電体層７０に覆われていない。
【００３４】
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜（ペロブスカイト型結晶）である。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）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等を用いることができる。また、圧電体層７０の材料としては、鉛を含む鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含まない非鉛系の圧電材料を用いることもできる。
【００３５】
圧電体層７０は、詳しくは後述するが、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法などの液相法や、スパッタリング法、レーザーアブレーション法等などのＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法（気相法）などで形成することができる。
【００３６】
このような圧電体層７０には、各隔壁１１に対応して流路形成基板１０とは反対側に開口する凹形状を有する第１開口部７１が形成されている。第１開口部７１は、圧電体層７０を厚さ方向である第３の方向Ｚに貫通して設けられている。この第１開口部７１の第１の方向Ｘの幅は、各隔壁１１の第１の方向の幅よりも広くなっている。これにより、振動板５０の圧力発生室１２の第１の方向Ｘの端部に対向する部分（いわゆる振動板５０の腕部）の剛性が押さえられるため、圧電素子３００を良好に変位させることができる。すなわち、基本的に各隔壁１１上には圧電体層７０が形成されていない。ちなみに、隔壁１１の第２の方向Ｙの端部において、隔壁１１上に圧電体層７０は形成されていてもよい。つまり、第１開口部７１の第２の方向Ｙの長さは、圧力発生室１２より長く、圧力発生室１２の端部よりも外側まで延設されていてもよく、圧力発生室１２よりも短く、圧力発生室１２の端部よりも内側に設けられていてもよい。
【００３７】
第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面側に設けられており、複数の能動部３１０に共通する共通電極を構成する。本実施形態では、第２電極８０は、圧電体層７０側に設けられた第１層８１と、第１層８１の圧電体層７０とは反対側に設けられた第２層８２と、を具備する。
【００３８】
第１層８１は、圧電体層７０との界面を良好に形成できること、絶縁性及び圧電特性を発揮できる材料が望ましく、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の貴金属材料、及びランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）に代表される導電性酸化物が好適に用いられる。また、第１層８１は、複数材料の積層であってもよい。本実施形態では、イリジウム（Ｉｒ）とチタン（Ｔｉ）との積層電極（イリジウムが圧電体層７０と接する）を使用している。そして、第１層８１は、スパッタリング法、レーザーアブレーション法などのＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法（気相法）、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、メッキ法などの液相法により形成することができる。また、第１層８１の形成後に、加熱処理を行うことにより、圧電体層７０の特性改善を行うことができる。このような第１層８１は、圧電体層７０上のみ、すなわち、圧電体層７０の流路形成基板１０とは反対側の表面上のみに形成されている。
【００３９】
また、第２電極８０を構成する第２層８２は、導電性を有する材料、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の金属材料を用いることができる。もちろん、第２層８２は、上記金属材料の単一材料であっても、複数の材料が混合した複数材料であってもよい。また、第１層８１と第２層８２との間に、チタン等を設けるようにしてもよい。本実施形態では、第２層８２として、イリジウム（Ｉｒ）とチタン（Ｔｉ）との積層電極を使用している。
【００４０】
このような第２層８２は、本実施形態では、第１層８１上と、第１層８１が設けられていない圧電体層７０の側面上と、第１電極６０上と、に亘って連続して設けられている。すなわち、第２層８２は、圧電体層７０の第１開口部７１によって露出された側面と、第１開口部７１の底面である振動板５０上と、つまり、第１開口部７１の内面とに亘って設けられている。なお、第２層８２は、電気抵抗を下げるために第１層８１に比べて厚く形成している。そして、イリジウムは、内部応力（残留応力）が圧縮応力となっており、チタンは内部応力が略０（ゼロ）となっているため、本実施形態の第２電極８０は内部応力が圧縮応力となっている。もちろん、第２電極８０の材料や製造方法等を変更することで、第２電極８０の内部応力（残留応力）を引っ張り応力としてもよいが、詳しくは後述するように、第２電極８０を圧縮応力とすることで、能動部３１０の変位量の向上を図ることができる。つまり、第２電極８０の内部応力が圧縮応力であるとは、第２電極８０が複数層が積層されている場合には、その一部の層が引っ張り応力であっても全体として圧縮応力となっていればよい。ちなみに、第１層８１上の第２層８２と、第１電極６０上の第２層８２とは、除去部８３を介して電気的に切断されている。すなわち、第１層８１上の第２層８２と、第１電極６０上の第２層８２とは、同一層からなるが電気的に不連続となるように形成されている。ここで、除去部８３は、圧電体層７０上のノズル開口２１側に設けられており、第２電極８０を、すなわち、第１層８１及び第２層８２を厚さ方向（第１層８１と第２層８２との積層方向）に貫通して電気的に切断するものである。このような除去部８３は、第１の方向Ｘに亘って連続して第２電極８０を厚さ方向に貫通して設けられている。
【００４１】
このような第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０で構成される圧電素子３００は、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加することで変位が生じる。すなわち両電極の間に電圧を印加することで、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれている圧電体層７０に圧電歪みが生じる。そして、両電極に電圧を印加した際に、圧電体層７０に圧電歪みが生じる部分を能動部３１０と称する。これに対して、圧電体層７０に圧電歪みが生じない部分を非能動部と称する。また、圧電体層７０に圧電歪みが生じる能動部３１０において、圧力発生室１２に対向する部分を可撓部と称し、圧力発生室１２の外側の部分を非可撓部と称する。
【００４２】
本実施形態では、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０の全てが圧力発生室１２の外側まで連続的に設けられている。すなわち能動部３１０が圧力発生室１２の外側まで連続的に設けられている。このため、能動部３１０のうち圧電素子３００の圧力発生室１２に対向する部分が可撓部となり、圧力発生室１２の外側の部分が非可撓部となっている。
【００４３】
すなわち、本実施形態では、図３に示すように、能動部３１０の第２の方向Ｙの端部は、第２電極８０（除去部８３）によって規定されている。
【００４４】
また、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部は、第１電極６０によって規定されている。そして、第１電極６０の第１の方向Ｘの端部は、圧力発生室１２に相対向する領域内に設けられている。したがって、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部は、可撓部に設けられていることになり、第１の方向Ｘにおいて、能動部３１０と非能動部との境界における応力が振動板の変形によって開放される。このため、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部における応力集中に起因する焼損やクラック等の破壊を抑制することができる。
【００４５】
このような圧電素子３００では、第２電極８０が、圧電体層７０を覆っているため、第１電極６０と第２電極８０との間で電流がリークすることがなく、圧電素子３００の破壊を抑制することができる。ちなみに、第１電極６０と第２電極８０とが近接した状態で露出されていると、圧電体層７０の表面を電流がリークし、圧電体層７０が破壊されてしまう。また、第１電極６０と第２電極８０とが露出されていても距離が近くなければ、電流のリークは発生しない。
【００４６】
また、図４に示すように、このようなアクチュエーター装置の第１開口部７１内の振動板５０上には、応力付与膜２００が設けられている。
【００４７】
応力付与膜２００は、第１開口部７１内に、第１開口部７１の第２の方向Ｙの内側面、すなわち、第２の方向Ｙにおける圧電素子３００の第１開口部７１の内側面として露出する第２層８２に接触して設けられている。また、応力付与膜２００は、圧電素子３００の上面、すなわち、第３の方向Ｚにおいて流路形成基板１０と反対側の面上まで延設されており、能動部３１０の第２電極８０の中央部に対応する領域に、第２開口部２０１が設けられている。すなわち、第２開口部２０１は、能動部３１０毎に圧電素子３００の上面の中央部に対応する領域に設けられており、本実施形態では、第２開口部２０１によって第２電極８０が露出されている。
【００４８】
そして、このような応力付与膜２００は、各能動部３１０の第１の方向Ｘの両側にそれぞれ設けられており、第１の方向Ｘで互いに隣り合う２つの能動部３１０の間の第１開口部７１で連続して設けられている。もちろん、応力付与膜２００は、これに限定されず、各能動部３１０の第１の方向Ｘの両側にそれぞれ設け、第１の方向Ｘで互いに隣り合う能動部３１０の間に設けられた応力付与膜２００が、隔壁１１上で連続することなく独立して設けられていてもよい。また、各能動部３１０の第１の方向Ｘの両側に設けられた応力付与膜２００は、能動部３１０の第２の方向Ｙの外側において、連続していても、また、分離して設けられていてもよい。これは、第１開口部７１の第２の方向Ｙの両側の圧電素子３００は、能動部３１０の変形に寄与しない部分であるからである。
【００４９】
このような応力付与膜２００としては、内部応力（残留応力）が引っ張り応力を有し、圧電素子３００に対して引っ張り応力を付与するものである。このような応力付与膜２００としては、絶縁性を有する材料であっても、導電性を有する材料であってもよく、また、無機材料であっても有機材料であってもよい。また、応力付与膜２００は、圧電素子３００の側面を覆うと共に振動板５０の圧力発生室１２に対向する領域に設けられているので、比較的ヤング率が低い材料を用いるのが好ましい。これにより、応力付与膜２００が圧電素子３００及び振動板５０の変形を阻害して変位量が低下するのを抑制することができる。このように、ヤング率が低い材料としては、有機材料を用いるのが好ましい。また、応力付与膜２００は、当該応力付与膜２００を成膜及びパターニングする際に、他の層、例えば、振動板５０や第２電極８０等に影響を及ぼさない材料を用いるのが好ましく、例えば、ポリイミド等の感光性樹脂を好適に用いることができる。このように、応力付与膜２００として感光性樹脂を用いることで、ドライエッチングなどを用いてパターニングする必要がなく、振動板５０や圧電素子３００等がドライエッチングによるオーバーエッチングによってその一部が除去されるのを抑制することができる。なお、応力付与膜２００は、複数層が積層されて構成されていてもよい。これにより、比較的厚さの厚い応力付与膜２００を容易に形成することができる。ちなみに、応力付与膜２００を構成する一部の層の内部応力が圧縮応力であったとしても全体として引っ張り応力であればよい。
【００５０】
さらに、応力付与膜２００は、圧電素子３００の振動板５０からの第３の方向Ｚの高さよりも高くするのが好ましい。すなわち、応力付与膜２００の第３の方向Ｚの厚さは、圧電素子３００の第３の方向Ｚの厚さよりも厚く形成するのが好ましい。これにより、応力付与膜２００を圧電素子３００の上面、すなわち、第３の方向Ｚにおいて流路形成基板１０とは反対側の面上まで確実に設けることができる。また、圧電素子３００の引き上げ効果を向上することができる。本実施形態では、応力付与膜２００として、感光性ポリイミドを用いて、応力付与膜２００を圧電素子３００の第３の方向Ｚの厚さよりも厚く形成するようにした。
【００５１】
このように応力付与膜２００を設けることで、圧電素子３００を第３の方向Ｚにおいて圧力発生室１２とは反対側に向かって引き上げられる応力が付与される。つまり、図５に示すように、振動板５０及び圧電素子３００の能動部３１０は、電界が印加されていない状態において、流路形成基板１０の圧力発生室１２内への突出量が低減される。特に、本実施形態では、応力付与膜２００は、圧電素子３００の上面まで設けられているため、上面において、圧電素子３００を第１の方向Ｘに引っ張って、第３の方向Ｚに引き上げる応力モーメントを大きくすることができ、圧電素子３００の引き上げ効果を向上することができる。つまり、応力付与膜２００を圧電素子３００の上面まで延設せずに側面に接触するようにしか設けない場合、圧電素子３００の引き上げ効果が低下してしまうからである。
【００５２】
これに対して、図６に示すように、応力付与膜２００が設けられていない場合、圧電素子３００は、電界が印加されていない状態において、流路形成基板１０の圧力発生室１２内側に向かって大きく凸となるように変形してしまう。
【００５３】
このため、圧電素子３００に電界を印加して圧力発生室１２内に凸となるように変位させると、図６に示す応力付与膜２００を設けていない場合の圧電素子３００の変位量ｄ２に対して、図５に示すように応力付与膜２００を設けた圧電素子３００の方が大きな変位量ｄ１（ｄ１＞ｄ２）を得ることができる。すなわち、応力付与膜２００を設けた方が、低い電圧で大きな変位量を得ることができる、所謂、変位効率が高い圧電素子３００とすることができる。なお、本実施形態では、応力付与膜２００を設けることで、圧力発生室１２内に凸状に変形する突出量を小さくすることができるが、振動板５０、圧電素子３００、応力付与膜２００の膜厚や材料等によっては、応力付与膜２００を設けることで、電界が印加されていない状態において圧電素子３００は圧力発生室１２とは反対側に凸となるように変形する場合もあり得る。
【００５４】
また、本実施形態では、応力付与膜２００には、圧電素子３００の上面、すなわち第２電極８０の主要部を露出させる第２開口部２０１を設けるようにした。このため、応力付与膜２００に第２開口部２０１を設けない場合に比べて、応力付与膜２００が圧電素子３００の変位量が低下するのを抑制することができる。すなわち、応力付与膜２００は、第２開口部２０１を設けずに、第２電極８０上に連続して設けることで、圧電素子３００に引っ張り応力を付与することもできるが、応力付与膜２００に第２開口部２０１を設けないと、圧電素子３００の変形が応力付与膜２００によって阻害されてしまうと共に、応力付与膜２００の内部応力による引き上げ効果も低下してしまう。
【００５５】
また、本実施形態では、応力付与膜２００を設けるのに加えて、内部応力が圧縮応力となる第２電極８０を設けることで、能動部３１０を圧力発生室１２とは反対側に引き上げる応力を付与して、さらに変位効率が高い圧電素子３００とすることができる。
【００５６】
このような圧電素子３００の第１電極６０と、第２電極８０とには、図３及び図４に示すように、本実施形態の配線層である個別リード電極９１と、共通リード電極９２（図２参照）とが接続されている。
【００５７】
個別リード電極９１及び共通リード電極９２（以降、両者を合わせてリード電極９０と称する）は、本実施形態では、同一層からなるが、電気的に不連続となるように形成されている。具体的には、リード電極９０は、電極（第２電極８０の第２層８２）側に設けられた密着層１９１と、密着層１９１上に設けられた導電層１９２と、を具備する。
【００５８】
密着層１９１は、第２層８２、振動板５０等と導電層１９２との密着性を向上させるためのものであり、その材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、チタン（Ｔｉ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）等を用いることができる。もちろん、密着層１９１は、上述したものを単一材料として用いたものであってもよく、また、複数の材料が混合した複数材料であってもよく、さらに、異なる材料の複数層を積層したものであってもよい。本実施形態では、密着層１９１としてニッケルクロム（ＮｉＣｒ）を用いた。
【００５９】
また、導電層１９２は、比較的導電性の高い材料であれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。本実施形態では、導電層１９２として金（Ａｕ）を用いた。
【００６０】
ここで、個別リード電極９１は、圧電体層７０の外側に設けられた第１電極６０上に設けられている。ちなみに、第１電極６０上には、上述したように第２電極８０の第２層８２と同一層からなるが、第２層８２とは不連続となる電極層が設けられている。このため、第１電極６０と個別リード電極９１とは、この第２層８２と同一層で且つ第２層８２とは不連続な電極層を介して電気的に接続されている。
【００６１】
共通リード電極９２は、第２電極８０上（圧電体層７０の第２電極８０上）に設けられている。このような共通リード電極９２は、図１及び図２に示すように、流路形成基板１０の第１の方向Ｘの両端部に、第２の方向Ｙに連続して振動板５０上に引き出されている。
【００６２】
また、共通リード電極９２は、第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２の壁面上に、すなわち、可撓部と非可撓部との境界部分に跨って設けられた延設部９３を有する。延設部９３は、複数の能動部３１０の第１の方向Ｘに亘って連続して設けられており、第１の方向Ｘの両端部で共通リード電極９２に連続する。すなわち、延設部９３を有する共通リード電極９２は、保護基板３０側から平面視した際に、能動部３１０の周囲を囲むように連続して配置されている。このように、延設部９３を設けることで、可撓部と非可撓部との境界における応力集中における圧電体層７０の破壊を抑制することができる。また、共通リード電極９２が可撓部上には実質的に形成されていないため、能動部３１０の変位低下を抑えることができる。
【００６３】
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、図３に示すように、圧電素子３００を保護する保護基板３０が接着剤３５によって接合されている。保護基板３０には、圧電素子３００を収容する空間を画成する凹部である圧電素子保持部３１が設けられている。また保護基板３０には、マニホールド１００の一部を構成するマニホールド部３２が設けられている。マニホールド部３２は、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１５と連通している。また保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。各能動部３１０の第１電極６０に接続されたリード電極９０は、この貫通孔３３内に露出しており、図示しない駆動回路に接続される接続配線の一端が、この貫通孔３３内でリード電極９０に接続されている。
【００６４】
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。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によってマニホールド部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のマニホールド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、マニホールド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。
【００６５】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、マニホールド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第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加する。これにより圧電素子３００と共に振動板５０がたわみ変形して各圧力発生室１２内の圧力が高まり、各ノズル開口２１からインク滴が噴射される。
【００６６】
ここで、このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。なお、図７〜図１２は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【００６７】
まず、図７（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成されるシリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１１０の表面に振動板５０を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハー１１０を熱酸化することによって形成した二酸化シリコン（弾性膜５１）と、スパッタリング法で成膜後、熱酸化することによって形成した酸化ジルコニウム（絶縁体膜５２）との積層からなる振動板５０を形成した。
【００６８】
次いで、図７（ｂ）に示すように、絶縁体膜５２上の全面に第１電極６０を形成する。この第１電極６０の材料は特に限定されないが、例えば、高温の酸化処理でも導電性を失わない白金、イリジウム等の金属や、酸化イリジウム、ランタンニッケル酸化物などの導電性酸化物、及びこれらの材料の積層材料が好適に用いられる。また、第１電極６０は、例えば、スパッタリング法やＰＶＤ法（物理蒸着法）、レーザーアブレーション法などの気相成膜、スピンコート法などの液相成膜などにより形成することができる。また、前述の導電材料と、振動板５０との間に、密着力を確保するための密着層を用いてもよい。本実施形態では、特に図示していないが密着層としてチタンを用いている。なお、密着層としては、ジルコニウム、チタン、酸化チタンなどを用いることができる。また、電極表面（圧電体層７０の成膜側）に圧電体層７０の結晶成長を制御するための制御層を形成してもよい。本実施形態では、圧電体層７０（ＰＺＴ）の結晶制御としてチタンを使用している。チタンは、圧電体層７０の成膜時に圧電体層７０内に取り込まれるため、圧電体層７０形成後には膜として存在していない。結晶制御層としては、ランタンニッケル酸化物などのペロブスカイト型結晶構造の導電性酸化物などを使用してもよい。
【００６９】
次に、本実施形態では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成する。ここで、本実施形態では、金属錯体を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法やスパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。すなわち、圧電体層７０は液相法、気相法の何れで形成してもよい。本実施形態では、複数層の圧電体膜７４を積層することで圧電体層７０を形成するようにした。
【００７０】
具体的には、図８（ａ）に示すように、第１電極６０上に１層目の圧電体膜７４を形成した段階で、第１電極６０及び１層目の圧電体膜７４をそれらの側面が傾斜するように同時にパターニングする。なお、第１電極６０及び１層目の圧電体膜７４のパターニングは、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、イオンミリング等のドライエッチングにより行うことができる。
【００７１】
ここで、例えば、第１電極６０をパターニングしてから１層目の圧電体膜７４を形成する場合、フォト工程・イオンミリング・アッシングして第１電極６０をパターニングするため、第１電極６０の表面や、表面に設けた図示しないチタン等の結晶種層などが変質してしまう。そうすると変質した面上に圧電体膜７４を形成しても当該圧電体膜７４の結晶性が良好なものではなくなり、２層目以降の圧電体膜７４も１層目の圧電体膜７４の結晶状態に影響して結晶成長するため、良好な結晶性を有する圧電体層７０を形成することができない。
【００７２】
それに比べ、１層目の圧電体膜７４を形成した後に第１電極６０と同時にパターニングすれば、１層目の圧電体膜７４はチタン等の結晶種に比べて２層目以降の圧電体膜７４を良好に結晶成長させる種（シード）としても性質が強く、たとえパターニングで表層に極薄い変質層が形成されていても２層目以降の圧電体膜７４の結晶成長に大きな影響を与えない。
【００７３】
なお、２層目の圧電体膜７４を成膜する前に露出した振動板５０上（本実施形態では、酸化ジルコニウムである絶縁体膜５２）に、２層目以降の圧電体膜７４を成膜するときに、結晶制御層（中間結晶制御層）を用いてもよい。本実施形態では、中間結晶制御層としてチタンを用いるようにした。このチタンからなる中間結晶制御層は、第１電極６０上に形成する結晶制御層のチタンと同様に、圧電体膜７４を成膜する際に圧電体膜７４に取り込まれる。ちなみに、中間結晶制御層は、中間電極または直列接続されるコンデンサの誘電体となってしまった場合、圧電特性の低下を引き起こす。このため、中間結晶制御層は、圧電体膜７４（圧電体層７０）に取り込まれ、圧電体層７０の成膜後に膜として残らないものが望ましい。
【００７４】
次に、図８（ｂ）に示すように、２層目以降の圧電体膜７４を積層することにより、複数層の圧電体膜７４からなる圧電体層７０を形成する。
【００７５】
ちなみに、２層目以降の圧電体膜７４は、絶縁体膜５２上、第１電極６０及び１層目の圧電体膜７４の側面上、及び１層目の圧電体膜７４上に亘って連続して形成される。
【００７６】
次に、図８（ｃ）に示すように、圧電体層７０上に第２電極８０を構成する第１層８１を形成する。本実施形態では、特に図示していないが、まず、圧電体層７０上にイリジウムを有するイリジウム層と、イリジウム層上にチタンを有するチタン層とを積層する。なお、このイリジウム層及びチタン層は、スパッタリング法やＣＶＤ法等によって形成することができる。その後、イリジウム層及びチタン層が形成された圧電体層７０をさらに再加熱処理（ポストアニール）する。このように再加熱処理することで、圧電体層７０の第２電極８０側にイリジウム層等を形成した際のダメージが発生しても、再加熱処理を行うことで、圧電体層７０のダメージを回復して、圧電体層７０の圧電特性を向上することができる。また、ポストアニールを行うことで、圧電体層７０の圧電特性の向上及び圧電特性の均一化を行うことができる。
【００７７】
次に、図９（ａ）に示すように、第１層８１及び圧電体層７０を各圧力発生室１２に対応してパターニングする。本実施形態では、第１層８１上に所定形状に形成したマスク（図示なし）を設け、このマスクを介して第１層８１及び圧電体層７０をエッチングする、いわゆるフォトリソグラフィーによってパターニングした。なお、圧電体層７０のパターニングは、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。これにより、圧電体層７０はパターニングされて第１開口部７１（図２参照）等が形成される。
【００７８】
次に、図９（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の一方面側（圧電体層７０が形成された面側）に亘って、すなわち、第１層８１上、圧電体層７０をパターニングした側面上、絶縁体膜５２上、及び第１電極６０上等に亘って、第２層８２を形成することで第２電極８０を形成する。
【００７９】
次に、図９（ｃ）に示すように、第２電極８０を所定形状にパターニングする。これにより、除去部８３等を形成する。
【００８０】
次に、応力付与膜２００を形成する。まず、図１０（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の一方面に亘って応力付与膜２００を形成する。応力付与膜２００の材料は、内部応力が引っ張り応力となる材料であれば特に限定されず、無機材料や有機材料を用いることができる。なお、無機材料の応力付与膜２００は、例えば、ＭＯＤ法、ゾル−ゲル法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の気相成膜により形成することができる。また、有機材料の応力付与膜２００は、例えば、スピンコーティング法、スプレー法、スリットコート法などの溶液塗布法である液相成膜により形成することができる。本実施形態では、応力付与膜２００として、感光性ポリイミドをスピンコート法によって圧電素子３００の厚さよりも厚く形成するようにした。
【００８１】
次に、図１０（ｂ）に示すように、応力付与膜２００を所定形状にパターニングして第２開口部２０１等を形成する。本実施形態では、感光性ポリイミドを露光、現像することで所定形状の応力付与膜２００を形成した。このように、応力付与膜２００として感光性樹脂を用いることで、ドライエッチングなどを用いることなく応力付与膜２００をパターニングして、振動板５０や第２電極８０、圧電体層７０等がドライエッチングによるオーバーエッチングによってその一部が除去されるのを抑制することができる。
【００８２】
また、応力付与膜２００に絶縁膜を用いる場合、除去部８３上にも応力付与膜２００を形成してもよい。この場合、応力付与膜２００は、除去部８３で露出している圧電体層７０を保護する保護膜とすることができる。
【００８３】
次に、図１１（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の一方面の全面に亘ってリード電極９０を形成する。本実施形態では、密着層１９１と、導電層１９２とを積層することでリード電極９０を形成した。
【００８４】
次に、図１１（ｂ）に示すように、リード電極９０を所定形状にパターニングする。リード電極９０のパターニングでは、先に導電層１９２をウェットエッチング等でパターニングした後、密着層１９１をウェットエッチングによってパターニングすればよい。
【００８５】
次に、図１２（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハー１３０を接着剤３５を介して接合した後、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。
【００８６】
次いで、図１２（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜５３を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図１２（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５３を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５等を形成する。これにより、圧電素子３００は流路形成基板用ウェハー１１０（振動板５０）の拘束が解除されて、内部応力の影響で図６に示すように変形する。
【００８７】
その後は、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー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。そして、流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板用ウェハー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、保護基板用ウェハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハー１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。
【００８８】
（実施形態２）
図１３は、本発明の実施形態２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要部を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８９】
図示するように、上述した実施形態１と同様に圧電素子３００には、第２開口部２０１を有する応力付与膜２００が設けられている。
【００９０】
また、第２開口部２０１には、内部応力が圧縮応力となる圧縮膜２１０が設けられている。圧縮膜２１０は、第２開口部２０１内に露出された第２電極８０上から応力付与膜２００の第２開口部２０１の開口縁部まで延設されている。このように第２電極８０上に圧縮膜２１０を設けることで、圧電素子３００をさらに圧力発生室１２とは反対側に引き上げる応力を付与して、引き上げ効果を向上することができる。
【００９１】
なお、このような圧縮膜２１０は、応力付与膜２００を成膜及びパターニングして第２開口部２０１を形成した後に成膜及びパターニングして形成すればよい。
【００９２】
（実施形態３）
図１４は、本発明の実施形態３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要部を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００９３】
図１４に示すように、流路形成基板１０上に振動板５０を介して設けられた圧電素子３００は、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを具備する。
【００９４】
第２電極８０は、第１層８１と、第１層８１上に設けられた配線である第２層８２Ａと、を具備する。また、圧電素子３００には、応力付与膜２００が設けられている。そして、第２電極８０の第２層８２Ａは、本実施形態では、応力付与膜２００上に設けられている。すなわち、第２電極８０は、圧電体層７０の上面に設けられた第１層８１と、応力付与膜２００上に設けられた第２層８２Ａとによって構成されている。そして、第２層８２Ａは、応力付与膜２００の第２開口部２０１内の第１層８１上にまで延設されており、第２開口部２０１内で第１層８１と電気的に接続されている。また、第２層８２Ａは、第２開口部２０１内において、第１層８１の中央部に対応する領域に第３開口部８４を有する。すなわち、第２層８２は、第３開口部８４によって第１層８１の上面の中央部を露出している。
【００９５】
このような第２層８２は、内部応力が引っ張り応力となっている。内部応力が引っ張り応力となる第２層８２は、例えば、メッキ法やスピンコート法などの液相法によって形成することができる。もちろん、第２層８２Ａは、複数層を積層して構成してもよい。そして、第２層８２Ａは、積層された一部の層の内部応力が圧縮応力であったとしても全体として引っ張り応力であればよい。本実施形態では、第２層８２Ａは、詳しくは後述する製造方法によって、触媒層８５と、メッキ層８６との２層を積層したものを用いた。
【００９６】
このように応力付与膜２００上に内部応力が引っ張り応力となる第２層８２Ａを設けることで、第２層８２Ａによって圧電素子３００の引き上げ効果を向上して、変位特性を向上することができる。つまり、上述した実施形態１のように、第２層８２を圧電体層７０の側面上に沿って設けた場合に比べて、第２層８２Ａを応力付与膜２００上に設けることで、第２層８２Ａによる圧電素子３００を引き上げる応力モーメントを向上することができ、圧電素子３００の引き上げ効果を向上することができる。また、第２電極８０として、第１層８１のみを設けずに、第２層８２Ａを設けることで、第２電極８０の電気抵抗値を低下させて、エレキクロストークを抑制することができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、上述した実施形態１の第２層８２に代わって応力付与膜２００上に第２層８２Ａを設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、上述した実施形態１の第２層８２と、本実施形態の第２層８２Ａとの両方を設けるようにしてもよい。これにより、圧電素子３００の引き上げ効果をさらに向上することができると共に、第２電極８０の電気抵抗値をさらに低下させてエレキクロストークをさらに抑制することができる。
【００９８】
ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、上述した実施形態１と重複する工程については説明を省略する。
【００９９】
図１５（ａ）に示すように、上述した実施形態１と同様に流路形成基板用ウェハー１１０の一方面に振動板５０、第１電極６０、圧電体層７０及び第１層８１を所定形状に形成した後、第２開口部２０１を有する応力付与膜２００を形成する。各膜の製造方法は上述した実施形態１と同様である。
【０１００】
次に、図１５（ｂ）に示すように、応力付与膜２００及び第１層８１上に亘ってレジスト２２０を形成すると共に第１層８１の中央部のみ、すなわち、第３開口部８４が形成される領域のみにレジスト２２０が残るようにパターニングする。
【０１０１】
次に、図１５（ｃ）に示すように、応力付与膜２００、第１層８１及びレジスト２２０上に触媒層８５を形成する。触媒層８５は、後の無電解メッキの触媒（アクチベーター）として機能するものであり、主成分としてパラジウム（Ｐｄ）を含むものである。触媒層８５の形成方法としては、一般的にディップ式とスプレー式（スピン式）とがあり、ディップ式は薬液槽に対象物を浸漬する方法である。ディップ式としては、例えば、対象物を塩化スズの塩酸溶液であるセンシタイザー溶液に浸漬した後、塩化パラジウムの塩酸溶液からなるアクチベーター溶液に浸漬することで、パラジウムからなる触媒を付与する方法（センシタイザー−アクチベーター法）などが挙げられる。ちなみに、スプレー式は薬液をノズルから対象物に吹き付ける方法である。それ以外、薬液をインクジェット式記録ヘッドを用いて対象物上に噴射するインクジェット方式もある。本実施形態では、ディップ式によって触媒層８５を形成するようにした。このようにディップ式によって触媒層８５を形成することで、バッチ（一括）処理することができるため、生産プロセスの効率を向上することができる。
【０１０２】
次に、図１６（ａ）に示すように、レジスト２２０を除去する（リフトオフ）。これにより、レジスト２２０上に形成された触媒層８５のみが同時に除去される。
【０１０３】
次に、図１６（ｂ）に示すように、触媒層８５上にメッキ層８６を無電解メッキによって形成する。本実施形態では、メッキ層８６は、主成分としてニッケル（Ｎｉ）を含むものである。このようにメッキ層８６を無電解メッキによって形成することで、触媒として触媒層８５が形成された領域のみにメッキ層８６を選択的に形成することができる。これにより、第３開口部８４を有する触媒層８５及びメッキ層８６が積層された第２層８２Ａが形成される。また、メッキ層８６を無電解メッキによって形成することで、メッキ層８６の内部応力を引っ張り応力として、第２層８２全体の内部応力を引っ張り応力とすることができる。
【０１０４】
その後は、上述した実施形態１と同様に、第２電極８０を所定形状にパターニングして圧電素子３００を形成した後、リード電極９０を形成する。そして、流路形成基板用ウェハー１１０に保護基板用ウェハー１３０を接着し、流路形成基板用ウェハー１１０に圧力発生室１２等の流路を形成する。その後は、ノズルプレート２０やコンプライアンス基板４０等を接合すると共に、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー１３０を分割することで本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩとする。
【０１０５】
なお、本実施形態では、第２層８２Ａを触媒層８５とメッキ層８６との積層構造としたが、特にこれに限定されず、さらにメッキ層８６上に触媒層や無電解メッキによって形成された金等のメッキ層等を設けてもよい。また、第２層８２Ａは、内部応力が引っ張り応力であれば、単一層であってもよく、また、無電解メッキ以外の方法で形成されたものであってもよい。
【０１０６】
また、本実施形態の圧電素子３００にさらに実施形態２の圧縮膜２１０を設けるようにしてもよい。このような例を図１７に示す。なお、図１７は、本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの変形例を示す断面図である。
【０１０７】
図１７に示すように、第２層８２Ａの第３開口部８４内には、内部応力が圧縮応力の圧縮膜２１０が設けられている。圧縮膜２１０は、第３の方向Ｚにおいて、応力付与膜２００の第２開口部２０１の開口縁部に相対向する領域まで延設されている。このように本実施形態の圧電素子３００に圧縮膜２１０をさらに設けることによって、圧電素子３００を圧力発生室１２とは反対側への引き上げ効果をさらに向上して圧電素子３００の変位特性を向上することができる。
【０１０８】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
【０１０９】
例えば、上述した実施形態１〜３では、各能動部３１０の圧電体層７０が連続的に設けられた構成を例示したが、勿論、圧電体層７０は、能動部３１０毎に独立して設けられていてもよい。すなわち、第１開口部７１が第２の方向Ｙに亘って設けられており、能動部３１０毎に圧電体層７０が完全に切り分けられていてもよい。
【０１１０】
また、上述した実施形態１では、第２電極８０を第１層８１と第２層８２とを積層したものとしたが、特にこれに限定されず、第２電極８０は単層であっても３層以上に積層したものであってもよい。すなわち、実施形態１において、第２電極８０が第１層８１のみで構成されいてもよい。
【０１１１】
また、上述した実施形態１〜３では、基板である流路形成基板１０に凹部である圧力発生室１２が厚さ方向である第３の方向Ｚに貫通して設けられた構成を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、圧力発生室１２が流路形成基板１０を第３の方向Ｚに貫通して設けられていなくてもよい。すなわち、圧力発生室１２が振動板５０側に開口して設けられており、圧力発生室１２とノズル開口２１とがノズル連通路等を介して連通していてもよい。また、圧力発生室１２をノズル開口２１側に開口するように設け、流路形成基板１０の圧電素子３００側の一部を残して、残した部分を振動板の一部として用いるようにしてもよい。つまり、凹部とは、流路形成基板１０等の基板を厚さ方向に貫通するものも、何れか一方面のみに開口するものも含むものである。
【０１１２】
また、インクジェット式記録ヘッドＩは、例えば、図１８に示すように、インクジェット式記録装置ＩＩに搭載される。
【０１１３】
図１８に示すように、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ、２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ、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に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂは、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を噴射する。
【０１１４】
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、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には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。
【０１１５】
なお、上述した例では、インクジェット式記録装置ＩＩとして、インクジェット式記録ヘッドＩがキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、その構成は特に限定されるものではない。インクジェット式記録装置ＩＩは、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩを固定し、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させることで印刷を行う、いわゆるライン式の記録装置であってもよい。
【０１１６】
また、上述した例では、インクジェット式記録装置ＩＩは、液体貯留手段であるカートリッジ２Ａ、２Ｂがキャリッジ３に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体４に固定して、液体貯留手段とインクジェット式記録ヘッドＩとをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。
【０１１７】
なお、上記実施の形態においては、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、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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や液体噴射装置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、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
【０１１８】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載される圧電アクチュエーターに限られず、超音波発信機等の超音波デバイス、超音波モーター、圧力センサー、焦電センサー等他の圧電デバイスにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
Ｉ  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  ＩＩ  インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、  １０  流路形成基板（基板）、  １１  隔壁、  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、  ３１  圧電素子保持部、  ３２  マニホールド部、  ３３  貫通孔、  ３５  接着剤、  ４０  コンプライアンス基板、  ４１  封止膜、  ４２  固定板、  ４３  開口部、  ５０  振動板、  ５１  弾性膜、  ５２  絶縁体膜、  ６０  第１電極、  ７０  圧電体層、  ７１  第１開口部、  ８０  第２電極、  ８１  第１層、  ８２、８２Ａ  第２層、  ８４  第３開口部、  ８５  触媒層、  ８６  メッキ層、  ９０  リード電極、  １００  マニホールド、  ２００  応力付与膜、  ２０１  第２開口部（開口部）、  ２１０  圧縮膜、  ２２０  レジスト、  ３００  圧電素子、  ３１０  能動部
【図１】
2016036928.tif 000003
【図２】
2016036928.tif 000004
【図３】
2016036928.tif 000005
【図４】
2016036928.tif 000006
【図５】
2016036928.tif 000007
【図６】
2016036928.tif 000008
【図７】
2016036928.tif 000009
【図８】
2016036928.tif 000010
【図９】
2016036928.tif 000011
【図１０】
2016036928.tif 000012
【図１１】
2016036928.tif 000013
【図１２】
2016036928.tif 000014
【図１３】
2016036928.tif 000015
【図１４】
2016036928.tif 000016
【図１５】
2016036928.tif 000017
【図１６】
2016036928.tif 000018
【図１７】
2016036928.tif 000019
【図１８】
2016036928.tif 000020