(57)【要約】【課題】変位効率の高い圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板に第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０が層形成されており、前記圧電体層７０の上方には、酸化材料又は窒化材料からなり、前記圧電体層７０に対して圧縮応力を付与する応力付与膜２００が設けられている。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に第１電極、圧電体層及び第２電極が層形成されており、
前記圧電体層の上方には、酸化材料又は窒化材料からなり、前記圧電体層に対して圧縮応力を付与する応力付与膜が設けられていることを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
前記応力付与膜は、前記圧電体層の層形成方向とは交差する面に重なる位置まで延設されていることを特徴とする請求項１記載の圧電素子。
【請求項３】
前記応力付与膜は、導電性を有し、前記第２電極の少なくとも一部を構成していることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電素子。
【請求項４】
前記応力付与膜は、酸化クロムを主成分とする材料で形成されてい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素子。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極とが相対向する前記圧電体層の領域である能動部を複数具備し、
前記第２電極が、複数の前記能動部に共通する共通電極となっており、
前記第１電極が、前記能動部毎に個別に設けられた共通電極となっている
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素子。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の圧電素子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】
基板上に、第１電極、圧電体層及び第２電極を層形成する工程と、
前記第２電極の上方に応力付与材料を設け、該応力付与材料を酸化又は窒化させて体積を膨張させることで、前記圧電体層に対して圧縮応力を付与する応力付与膜を形成する工程と、
を具備することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項９】
前記応力付与材料を酸化又は窒化させる工程では、前記圧電体層を再加熱処理する際に同時に加熱することで、熱酸化させることを特徴とする請求項８記載の圧電素子の製造方法。
【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、圧電素子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、及び圧電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子（圧電アクチュエーター）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（例えば、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７２８７８号公報
【特許文献２】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】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、基板に第１電極、圧電体層及び第２電極が層形成されており、前記圧電体層の上方には、酸化材料又は窒化材料からなり、前記圧電体層に対して圧縮応力を付与する応力付与膜が設けられていることを特徴とする圧電素子にある。
かかる態様では、圧電素子の上方に当該圧電体層に対して圧縮応力を付与する応力付与膜を設けることで、圧電素子を下方に変形させる応力を低減させることができる。したがって、圧電素子を下方に変形させた際の変形量を向上することができる。
【００１０】
ここで、前記応力付与膜は、前記圧電体層の層形成方向とは交差する面に重なる位置まで延設されていることが好ましい。これによれば、応力付与膜によって圧電素子への応力を効率よく伝えることができる。
【００１１】
また、前記応力付与膜は、導電性を有し、前記第２電極の少なくとも一部を構成していることが好ましい。これによれば、応力付与膜によって第２電極の電気抵抗値を下げることができる。
【００１２】
また、前記応力付与膜は、酸化クロムを主成分とする材料で形成されていることが好ましい。これによれば、酸化クロムは、常温放置によっても酸化が進むため、酸化クロムを容易に十分に酸化することができる。
【００１３】
また、前記第１電極と前記第２電極とが相対向する前記圧電体層の領域である能動部を複数具備し、前記第２電極が、複数の前記能動部に共通する共通電極となっており、前記第１電極が、前記能動部毎に個別に設けられた共通電極となっていることが好ましい。これによれば、圧電体層に引っ張り応力を付与する絶縁膜等を設けることなく、電流のリークを抑制して、破壊を抑制することができる。
【００１４】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の圧電素子を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、液体噴射特性を向上した液体噴射ヘッドを実現できる。
【００１５】
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、液体噴射特性を向上した液体噴射装置を実現できる。
【００１６】
また、本発明の他の態様は、基板上に、第１電極、圧電体層及び第２電極を層形成する工程と、前記第２電極の上方に応力付与材料を設け、該応力付与材料を酸化又は窒化させて体積を膨張させることで、前記圧電体層に対して圧縮応力を付与する応力付与膜を形成する工程と、を具備することを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
かかる態様では、圧電体層に圧縮応力を付与する応力付与膜を容易に且つ確実に形成することができる。
【００１７】
また、前記応力付与材料を酸化又は窒化させる工程では、前記圧電体層を再加熱処理する際に同時に加熱することで、熱酸化させることが好ましい。これによれば、再加熱と応力付与膜の形成とを同時に行って、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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７】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】本発明の試験例の結果を示すグラフである。
【図１４】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１５】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】
【００１９】
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。
【００２０】
（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２のＢ−Ｂ′線に準ずる断面図であり、図５は、図３のＣ−Ｃ′線に準ずる断面図である。
【００２１】
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、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。この基板（流路形成基板１０）に設けられた圧電素子３００が本実施形態のアクチュエーター装置となる。
【００２６】
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及び図４を参照してさらに詳細に説明する。
【００２７】
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に対抗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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
このような圧電体層７０には、各隔壁１１に対応する凹部７１が形成されている。この凹部７１の第１の方向Ｘの幅は、各隔壁１１の第１の方向の幅と略同一、もしくはそれ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２の方向Ｙの端部に対抗する部分（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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、イリジウムとチタンとの積層電極（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。
【００３６】
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）を用いた。
【００３７】
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。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。ちなみに、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。
【００４３】
また、圧電体層７０の上方、すなわち、本実施形態では、第２電極８０上には、応力付与膜２００が設けられている。応力付与膜２００は、詳しくは後述するが、酸化材料又は窒化材料であって、酸化されていない状態又は十分に酸化されていない状態や、窒化されていない状態又は十分に窒化されていない状態で第２電極８０上に成膜された後、酸化又は十分な酸化や窒化又は十分な窒化が行われることで体積が膨張して圧電素子３００に圧縮応力を与えるものである。このような応力付与膜２００の酸化材料としては、例えば、酸化イリジウム（ＩｒＯＸ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯＸ）、酸化ガリウム（ＧａＯＸ）、酸化インジウム（ＩｎＯＸ）、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯＸ）、酸化スズ（ＳｎＯＸ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯＸ）、酸化鉄（ＦｅＯＸ）、酸化ニッケル（ＮｉＯＸ）、酸化バナジウム（ＶＯＸ）、酸化ニオブ（ＮｂＯＸ）、酸化タンタル（ＴａＯＸ）、酸化クロム（ＣｒＯＸ）、酸化モリブデン（ＭｏＯＸ）、酸化タングステン（ＷＯＸ）、酸化銅（ＣｕＯＸ）、酸化銀（ＡｇＯＸ）、酸化パラジウム（ＰｄＯＸ）等から選択される少なくとも一種が挙げられる。また、応力付与膜２００の窒化材料としては、例えば、窒化イリジウム（ＩｒＮ）、窒化アルミニウム（Ａｌ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、窒化スズ（ＳｎＮ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）、窒化鉄（ＦｅＮ）、窒化ニッケル（ＮｉＮ）、窒化バナジウム（ＶＮ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化銅（ＣｕＮ）、窒化銀（ＡｇＮ）、窒化パラジウム（ＰｄＮ）等から選択される少なくとも一種が挙げられる。応力付与膜２００は、これらの材料の単層であっても複数を積層した複数層であってもよく、また、材料が混合されていてもよい。なお、応力付与膜２００の材料としては、例えば、Ｌｉ等のアルカリ金属、Ｂｅ、Ｐｂなどの毒性の強い金属、Ｐｔ等の比較的高温で処理しないと酸化しない金属以外の金属材料を用いるのが好ましい。また、応力付与膜２００において十分に酸化が行われていない状態とは、例えば、ＩｒＯ（Ｘ＜２）、ＣｒＯ（Ｘ＜２）等のことであり、十分に酸化された状態とは、ＩｒＯ２、ＣｒＯ２等のことである。同様に、応力付与膜２００において十分に窒化が行われていない状態とは、例えば、ＣｒＮ（Ｘ＜１）等のことであり、十分に酸化された状態とは、ＣｒＮ等のことである。
【００４４】
このような応力付与膜２００は、本実施形態では、積層方向において、圧電体層７０の上方、すなわち、第２電極８０上に設けられている。また、図４に示すように、第２電極８０は、圧電体層７０の積層方向と交差する側面、すなわち、凹部７１の内壁面にも延設されており、応力付与膜２００は、凹部７１の内壁面に設けられた第２電極８０上に延設されている。すなわち、応力付与膜２００は、圧電体層の積層方向とは交差する側面に重なる位置まで延設されている。また、応力付与膜２００は、本実施形態では、凹部７１の底面、すなわち、凹部７１によって露出された振動板５０上の第２層８２上に設けられている。つまり、応力付与膜２００は、積層方向から平面視した際に、圧電体層７０及び凹部７１の上面（第２電極８０側の面）及び側面（積層方向に交差する面）に重なる位置に形成されている。なお、積層方向とは、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの両方に直交する方向のことである。もちろん、応力付与膜２００は、凹部７１の底面、すなわち、凹部７１によって露出された振動板５０上の第２層８２上に設けないようにしてもよい。これにより、振動板５０の可撓部と非可撓部との境界部分における剛性を低下させて、変位特性の低下を抑制することができる。
【００４５】
このような応力付与膜２００を設けることで、図６に示すように、圧電素子３００には圧縮応力が付与されて、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内への突出量が低減される。
【００４６】
これに対して、図７に示すように、応力付与膜２００が設けられていない場合、又は、圧電素子３００に引っ張り応力を付与する膜等を設けた場合、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。
【００４７】
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に示すように応力付与膜２００を設けた圧電素子３００の方が、図７に示す応力付与膜２００を設けていないか、又は引っ張り応力を付与する膜を設けた場合に比べて、同じ電圧で駆動した際に大きな変位量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。
【００４８】
なお、応力付与膜２００は、本実施形態では、凹部７１の内壁面、すなわち、圧電体層７０の積層方向と交差する側面に重なる位置に延設するようにした。このため、応力付与膜２００によって圧電素子３００が流路形成基板１０とは反対側に凸となる方向に変形し易くなる。もちろん、応力付与膜２００は特にこれに限定されず、圧電体層７０の上方のみ、すなわち、第１層８１に重なる位置のみに形成するようにしてもよい。
【００４９】
また、応力付与膜２００として、導電性材料を用いることで、応力付与膜２００が第２電極８０の電気抵抗値を下げる役割を有することができる。なお、応力付与膜２００として絶縁性材料を用いた場合には、除去部８３上に亘って形成してもよい。すなわち、絶縁性材料である応力付与膜２００を除去部８３に形成しても、共通電極となる第２層８２と、第１電極６０上の第２層８２とを導通することがない。本実施形態では、応力付与膜２００は、除去部８３以外の領域に設けるようにした。
【００５０】
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とが接続されている。
【００５１】
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。
【００５２】
密着層１９１は、第２層８２や絶縁膜２００、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。また、個別リード電極９１の一部は、応力付与膜２００上に至るまで形成されているが、応力付与膜２００は、積層方向から平面視した際に圧電体層７０に重なる部分のみに形成されているので、個別リード電極９１と第１電極６０とは応力付与膜２００の外側において電気的に接続されている。なお、応力付与膜２００として導電性の材料を用いた場合には、応力付与膜２００を第１電極６０の上方に亘って形成してもよい。
【００５５】
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）に設けられた応力付与膜２００上に設けられており、応力付与膜２００を厚さ方向に貫通するコンタクトホール２０１を介して第２電極８０と電気的に接続されている。なお、応力付与膜２００として導電性を有する材料を用いた場合には、応力付与膜２００にコンタクトホール２０１を設けずに、共通リード電極９２を応力付与膜２００に接続することで、共通リード電極９２は応力付与膜２００を介して第２電極８０と導通することができる。また、図５に示すように、共通リード電極９２は、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。
【００５６】
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。なお、延設部９３についても、応力付与膜２００に設けられたコンタクトホール２０１を介して第２電極８０と電気的に接続されている。
【００５７】
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及び図４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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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８〜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。
【００６１】
まず、図８（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。
【００６２】
次いで、図８（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。
【００６３】
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。
【００６４】
具体的には、図９（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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
次に、図９（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。
【００６９】
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。
【００７０】
次に、図９（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。
【００７１】
次に、図１０（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凹部７１（図２参照）等が形成される。
【００７２】
次に、図１０（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、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる第２層８２を形成することで第２電極８０を形成する。
【００７３】
次に、図１０（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。
【００７４】
次に、応力付与膜２００を形成する。まず、図１０（ｄ）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材料２１０を形成する。
【００７５】
応力付与材料２１０としては、後の工程で酸化又は窒化されて膨張する材料であって、例えば、アルミニウム、ガリウム、インジウム、チタン、ジルコニウム、スズ、ハフニウム、鉄、ニッケル、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、銅、銀、パラジウムや、これらの材料において十分に酸化されていない状態のもの又は十分に窒化されていない状態のもの等から選択される少なくとも一種が挙げられる。応力付与材料２１０は、上記の材料の単層であっても複数を積層した複数層であってもよく、また、材料が混合されていてもよい。
【００７６】
このような応力付与材料２１０の成膜方法は、特に限定されないが、例えば、反応性スパッタリング法によって形成するのが好ましい。
【００７７】
本実施形態では、応力付与材料２１０として、十分に酸化されていないＣｒＯ（Ｘ＜２）を反応性スパッタリングによって形成した。
【００７８】
次に、図１０（ｅ）に示すように、応力付与材料２１０を酸化させて応力付与膜２００とする。本実施形態では、ＣｒＯ（Ｘ＜２）である応力付与材料２１０を加熱することで十分に酸化させてＣｒＯ２である応力付与膜２００を形成した。このように応力付与材料２１０を十分に酸化することで形成した応力付与膜２００は、応力付与材料２１０に比べて体積が膨張される。したがって、応力付与膜２００は体積膨張によって圧電素子３００に圧縮応力を付与する。ちなみに、応力付与膜２００である酸化膜を直接圧電素子３００上に形成すると、成膜方法にもよるが、酸化膜は圧電素子３００に引っ張り応力を付与してしまい、圧電素子３００には酸化膜を設けていない場合に比べてさらに流路形成基板用ウェハー１３０側（後に形成される圧力発生室１２内）に凸となる内部応力が付与される。本実施形態では、応力付与材料２１０を成膜してから酸化して応力付与材膜２００とすることで、応力付与膜２００によって圧電素子３００に圧縮応力を付与して、圧電素子３００は流路形成基板用ウェハー１３０側に凸となる応力を減少させることができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、応力付与材料２１０を酸化して応力付与膜２００とする加熱工程は、圧電体層７０を再加熱するポストアニールと同時に行うようにしてもよい。なお、応力付与膜２００を形成する際に同時にポストアニールを行う場合には、上述した第１層８１を形成した後のポストアニールを行わないようにしてもよい。すなわち、第１層８１を形成した際の圧電体層７０のダメージは、応力付与材料２１０を形成した後に回復させるようにしてもよい。このように応力付与膜２００の形成と、圧電体層７０のポストアニールとを同時に行うことで、工程を簡略化してコストを低減することができる。もちろん、ポストアニールを複数回繰り返し行うようにしてもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、応力付与材料２１０を加熱することで酸化させて応力付与膜２００とするようにしたが、応力付与材料２１０の材料にもよるが、応力付与材料２１０を加熱することなく、常温で放置することによっても応力付与材料２１０を酸化させて応力付与膜２００とすることが可能である。
【００８１】
また、本実施形態では、十分に酸化されていない応力付与材料２１０を十分に酸化させて応力付与膜２００を形成したが、特にこれに限定されず、応力付与材料２１０として窒化されていない材料又は十分に窒化されていない材料を用いて、応力付与材料２１０を窒化又は十分に窒化することで応力付与膜２００を設けるようにしてもよい。
【００８２】
次に、図１１（ａ）に示すように、応力付与膜２００を所定形状にパターニングする。この応力付与膜２００のパターニングでは、平面視した際に圧電体層７０に重なる位置に応力付与膜２００が形成されるように行うと共に、応力付与膜２００にコンタクトホール２０１を形成する。なお、応力付与膜２００のパターニングは、応力付与材料２１０を成膜した直後に行うようにしてもよい。すなわち、パターニングした応力付与材料２１０を酸化又は窒化させて応力付与膜２００として、応力付与膜２００のパターニングを行わないようにしてもよい。
【００８３】
次に、図１１（ｂ）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（ｃ）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】
このように、圧電素子３００に応力付与材料２１０を形成してから、応力付与材料２１０を酸化させて応力付与膜２００を設けることで、圧電素子３００に容易に圧縮応力を付与することができる。したがって、圧電素子３００の変位効率を向上して、低い電圧によって高い変位量を得ることができる。
【００８９】
（実施例１）
上述した実施形態１と同様の圧電素子３００に対して、応力付与材料２１０としてＣｒＯ（Ｘ＜２）を反応性スパッタリング法によって成膜した後、１ヶ月放置したものを実施例１とした。
【００９０】
（実施例２）
上述した実施形態１と同様の圧電素子３００に対して、応力付与材料２１０としてＣｒＯ（Ｘ＜２）を反応性スパッタリング法によって成膜した後、３ヶ月放置したものを実施例２とした。
【００９１】
（比較例）
上述した実施形態１と同様の圧電素子３００に対して、応力付与材料２１０としてＣｒＯ（Ｘ＜２）を反応性スパッタリング法によって成膜した直後のものを比較例とした。
【００９２】
（試験例）
実施例１、２及び比較例の圧電素子の膜厚を測定した。この結果を図１３（ａ）に示す。また、実施例１、２及び比較例の圧電素子の初期たわみ量と、実施例１、２及び比較例の変位量とを測定した。この結果を図１３（ｂ）及び（ｃ）に示す。なお、初期たわみ量は、振動板５０の圧電素子３００が設けられた表面を基準として、圧力発生室１２側をマイナス、圧力発生室１２とは反対側をプラスとした場合の数値であり、３次元白色光干渉型顕微鏡（ＢＲＵＫＥＲ社製）を用いて行った。また、各圧電素子の変位量の測定は、振幅２５Ｖ（１ｋＨｚ、台形波）の電圧を印加し、レーザードップラー振動計（小野測器社製）によって行った。ただし、図１３（ｃ）には、各圧電素子の変位量については、比較例の圧電素子の変位量を基準とした相対的な変位量を示している。
図１３（ａ）に示すように、実施例１及び２の応力付与膜は、比較例に比べて膜厚が厚くなっていることが分かる。これは、クロムのようにイオン化傾向が高い材料は、放置することで酸化が進んだからであると考えられる。
【００９３】
また、図１３（ｂ）に示すように、実施例１及び２のように酸化が進んだ応力付与膜の設けられた圧電素子は、十分に酸化されていない酸化膜が設けられた比較例の圧電素子に比べて、初期たわみが少ない、すなわち、振動板の表面に近い状態となっている。このため、応力付与膜が酸化されて膨張する、つまり、膜厚が厚くなることで圧電素子に圧縮応力を付与していることが明確である。
【００９４】
そして、図１３（ｃ）に示すように、実施例１及び２の応力付与膜が設けられた圧電素子の変位量は、比較例の圧電素子の変位量に比べて大きくなっている。また、この試験によって、初期たわみが圧力発生室１２とは反対側に移動することで、圧電素子の変位量は向上することが判明した。
【００９５】
したがって、圧電素子３００に酸化材料であって、圧電素子３００に圧縮応力を付与する応力付与膜２００を設けることで圧電素子３００に圧縮応力を付与して、圧電素子３００の変位効率を向上することができる。また、この結果から酸化材料だけではなく、窒化材料であっても、酸化材料と同様に窒化によって体積が膨張して膜厚が厚くなると考えられる。したがって、窒化材料であって、圧電素子３００に圧縮応力を付与する応力付与膜２００を設けることによっても同様に変位効率を向上することができると考えられる。
【００９６】
（実施形態２）
図１４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。
【００９７】
図示するように、本実施形態の圧電素子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。
【００９８】
第２電極８０は、第１層８１と、第２層８２と、を具備する。第２電極８０を構成する第２層８２は、酸化材料で形成されており、圧電素子３００に圧縮応力を付与する応力付与膜として機能する。すなわち、本実施形態では、応力付与膜である第２層８２が、圧電素子３００の第２電極８０の一部を構成するようになっている。
【００９９】
このような構成であっても、第２電極８０が酸化されることで体積が膨張し、圧電素子３００の特に第２層８２よりも下層である圧電体層７０等に圧縮応力を付与することによって、圧電素子３００の変位効率を向上することができる。
【０１００】
なお、このような第２層８２は、第１層８１上に、酸化されていない材料、又は十分に酸化されていない材料を形成した後、酸化することで形成すればよい。すなわち、例えば、第１層８１上にイリジウム（Ｉｒ）を成膜した後、酸化することで、酸化イリジウム（ＩｒＯ（Ｘ＜２））からなる第２層８２を形成するか、第１層８１上に酸化が不十分な酸化イリジウム（ＩｒＯ（Ｘ＜２））を成膜した後、十分に酸化することで酸化イリジウム（ＩｒＯ２）からなる第２層８２を形成する方法が考えられる。何れの方法であっても、応力付与膜である第２層８２を設けることで、圧電素子３００に圧縮応力を付与して、変位効率を向上することができる。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
例えば、上述した実施形態１では、応力付与膜２００は、第２電極８０の直上に設けられているが、応力付与膜２００は、圧電体層７０の上方に設けられていればよく、間に他の膜、例えば、実施形態１のように第２電極８０が設けられていてもよく、さらに第２電極８０と応力付与膜２００との間に他の膜が設けられていてもよい。また、応力付与膜２００が第２電極８０の機能を有する場合には、圧電体層７０の直上に応力付与膜２００を設けるようにしてもよい。つまり、圧電体層７０の上方とは、圧電体層７０の直上も、間に他の膜が介在した状態（上方）も含むものである。
【０１０３】
また、上述した実施形態１及び２では、応力付与膜２００として酸化膜を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、応力付与膜２００は、酸化又は窒化によって成膜後に体積が膨張すればよい。したがって、応力付与膜２００は、窒化膜であってもよい。
【０１０４】
さらに、上述した実施形態１及び２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。
【０１０５】
また、上述した実施形態１及び２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。
【０１０６】
また、上述した実施形態１及び２では、第１電極６０を個別電極とし、第２電極８０を共通電極としたが、特にこれに限定されず、第１電極６０を共通電極とし、第２電極８０を個別電極としてもよい。この場合、圧電体層７０の側面が露出されてしまう虞があるため、圧電素子３００には、絶縁性の保護膜等を設けるようにすればよい。また、保護膜を設けた場合には、保護膜上に応力付与膜２００を設けるようにすれば、上述した実施形態１及び２と同様の効果を奏することができる。
【０１０７】
また、インクジェット式記録ヘッドＩは、例えば、図１５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。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１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１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１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。
【０１０８】
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１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。
【０１０９】
そして本発明では、上述のようにインクジェット式記録ヘッドＩを構成する圧電素子３００の破壊を抑制しつつ噴射特性の均一化を図ることができる。結果として、印刷品質を向上し耐久性を高めたインクジェット式記録装置ＩＩを実現することができる。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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本発明を説明したが、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る。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の他、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。
【０１１２】
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素子に限られず、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装置に搭載される圧電素子にも適用することができる。また、本発明は強誘電体メモリー等の強誘電体素子にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
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  凹部、  ８０  第２電極、  ９０  リード電極、  １００  マニホールド、  ２００  応力付与膜、  ２０１  コンタクトホール、  ２１０  応力付与材料、  ３００  圧電素子、  ３１０  能動部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１３】
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