JP2011088369A

JP2011088369A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子

Info

Publication number: JP2011088369A
Application number: JP2009244173A
Authority: JP
Inventors: Eiji Osawa; 栄治大澤; Koji Ohashi; 幸司大橋; Setsuya Iwashita; 節也岩下
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】振動板との密着力に優れた圧電素子を有する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並
びに圧電素子を提供する。
【解決手段】ノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が設けられた流路形成基板１０と
、前記流路形成基板１０上に設けられた振動板と、前記振動板上に設けられた圧電素子３
００とを有する液体噴射ヘッドであって、前記圧電素子３００は、前記振動板上に形成さ
れニッケル酸ランタン（ＬＮＯ）を含む第１ＬＮＯ層６１と、前記第１ＬＮＯ層６１上に
形成された配線層６２と、前記配線層６２上に形成されニッケル酸ランタンを含む第２Ｌ
ＮＯ層６３とからなる第１電極６０と、前記第１電極６０上に形成された圧電体層７０と
、前記圧電体層７０上に形成された第２電極８０とを有するものとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変化を生じさせ、圧電体層と圧電体
層に電圧を印加する電極を有する圧電素子を具備する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並
びに圧電素子に関する。

液体噴射ヘッドに用いられる圧電素子としては、例えば、電気的機械変換機能を呈する
圧電材料を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、例えば撓
み振動モードのアクチュエーター装置として液体噴射ヘッドに搭載される。液体噴射ヘッ
ドの代表例としては、例えば、インク滴を吐出する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として吐出させるインクジェット式記録ヘッドがある。この
ようなインクジェット式記録ヘッドに搭載される圧電素子は、例えば、振動板の表面全体
に亘って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィー法
により圧力発生室に対応する形状に切り分けて圧力発生室毎に独立するように圧電素子を
形成したものがある。

このようなインクジェット式記録ヘッド等に用いられる圧電素子は、変位を生じながら
繰り返し駆動されるため、振動板から電極が剥離する、すなわち、振動板から圧電素子が
剥離する虞があるという問題がある。このような問題に対して、振動板上にチタン酸化膜
からなる密着層を形成しその上に電極を設けることにより密着性を向上させる技術が開示
されている（特許文献１参照）。

特開２００７−０３５８８３号公報

しかしながら、耐久性及び信頼性を向上させるために、さらなる密着性の向上が求めら
れている。なお、このような問題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
ッドに限定されず、他の装置に搭載されるアクチュエーター装置等の圧電素子においても
同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、振動板との密着力に優れた圧電素子を有する液体噴射
ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流
路形成基板と、前記流路形成基板上に設けられた振動板と、前記振動板上に設けられた圧
電素子と、を有する液体噴射ヘッドであって、前記圧電素子は、前記振動板上に形成され
ニッケル酸ランタンを含む第１ＬＮＯ層と、前記第１ＬＮＯ層上に形成された配線層と、
前記配線層上に形成されニッケル酸ランタンを含む第２ＬＮＯ層と、からなる第１電極と
、前記第１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２電極と、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、酸化膜等で形成された振動板と振動板上に形成された第１電極との密
着力が優れた圧電素子を有する液体噴射ヘッドとなる。

そして、前記配線層は、白金を含む白金層を有することが好ましい。これによれば、振
動板との密着力に優れ且つ導電性に優れた電極を有する圧電素子を具備する液体噴射ヘッ
ドとなる。

前記配線層は、さらに酸化イリジウムを含む酸化イリジウム層を有することが好ましい
。これによれば、配線層を白金層及び酸化イリジウム層を有するものとすることにより、
配線層と振動板との密着力がさらに優れたものとなる。

また、前記振動板は、酸化ジルコニウム層及び酸化シリコン層の少なくとも一層からな
るものとしてもよい。これによれば、振動板との密着力に優れた圧電素子を有し且つ絶縁
性に優れた振動板を有する液体噴射ヘッドとなる。

また、前記圧電体層は、鉛を含有する圧電材料からなるものであってもよい。これによ
れば、振動板との密着力に優れ且つ変位量等の圧電特性に優れた圧電素子を有する液体噴
射ヘッドとなる。

さらに、前記第１ＬＮＯ層の厚さが４０ｎｍ以上であることが好ましい。これによれば
、４０ｎｍ以上であると、振動板との密着力が特に優れた圧電素子を有する液体噴射ヘッ
ドとなる。

本発明の他の態様は、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。かかる態様では、振動板と振動板上に形成された第１電極との密着力が優れた圧電
素子を有する液体噴射ヘッドを具備するため、耐久性及び信頼性に優れた液体噴射装置と
なる。

本発明の圧電素子は、ニッケル酸ランタン（ＬＮＯ）を含む第１ＬＮＯ層と、前記第１
ＬＮＯ層上に形成された配線層と、前記配線層上に形成されニッケル酸ランタンを含む第
２ＬＮＯ層とからなる第１電極と、前記第１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２電極とを有することを特徴とする。これによれば、酸化膜等の振動
板上に圧電素子を設けた際に、振動板との密着力に優れる。

実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの断面図及び要部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。

（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
ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図であり、図３は図２の
Ａ−Ａ′断面図（図３（ａ））及び要部拡大図（図３（ｂ））である。

図１〜図３に示すように、本実施形態の流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板から
なり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその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の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連
通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及
び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部
３１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ーの一部を構成する。
インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３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。なお、本実施形態では
、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞
ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向か
ら絞ることでインク供給路を形成してもよい。本実施形態では、流路形成基板１０には、
圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設け
られていることになる。

また、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。

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜５
０が形成され、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５が形成さ
れている。なお、絶縁体膜５５は酸化ジルコニウムに限定されず、例えばイットリア安定
化ジルコニア、酸化セリウム、酸化チタン、酸化アルミ、酸化マグネシウム、酸化セリウ
ム、酸化ベリリウム、酸化カルシウム等でもよい。

さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と、厚さが２μｍ以下、好ましくは０
．３〜１．５μｍの薄膜の圧電体層７０と、第２電極８０とが、積層形成されて、圧電素
子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び
第２電極８０を含む部分をいう。すなわち、本実施形態においては、振動板が酸化物から
なる弾性膜５０及び絶縁体膜５５で構成され、この振動板上に圧電素子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、第
１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２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。また、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アク
チュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を振動
板としたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、絶縁体膜５５を設けずに弾性
膜５０のみを振動板としてもよく、また、弾性膜５０を設けずに絶縁体膜５５のみを振動
板としてもよい。例えば、弾性膜５０のみを振動板とした場合、絶縁体膜５５を設けた場
合よりも剛性が低いため、変位量を大きくすることができる。

そして、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、第１電極６０は、絶縁体膜
５５側から順に、ニッケル酸ランタンを含む第１ＬＮＯ層６１と、第１ＬＮＯ層６１上に
形成され導電性を担う配線層６２と、配線層６２上に形成されニッケル酸ランタンを含む
第２ＬＮＯ層６３が積層されたものである。このような構成の第１電極６０とすることに
より、振動板と振動板上に形成された第１電極６０との密着力が優れた圧電素子３００と
なる。

第１ＬＮＯ層６１や第２ＬＮＯ層６３を構成するニッケル酸ランタンとしては、ＬａＮ
ｉＯ_３、Ｌａ_３Ｎｉ_２Ｏ_６、ＬａＮｉＯ_２、Ｌａ_２ＮｉＯ_４、Ｌａ_３Ｎｉ_２Ｏ_７、Ｌａ_４
Ｎｉ_３Ｏ_１０等が挙げられる。

また、配線層６２としては、白金を含む白金層や、酸化イリジウムを含む酸化イリジウ
ム層、これら白金層と酸化イリジウム層の積層構造が挙げられる。そして、配線層６２が
白金層を有する場合、白金層は（１１１）面に優先配向していることが好ましい。振動板
と圧電素子との密着力がより高くなるためである。なお、「（１１１）に優先配向してい
る」とは、全ての結晶が（１１１）面に配向している場合と、ほとんどの結晶（例えば、
９０％以上）が（１１１）面に配向している場合とを含むものである。

第１ＬＮＯ層６１の厚さに制限はなく、例えば１０〜１００ｎｍ程度とすればよいが、
厚さが４０ｎｍ以上であることが好ましい。４０ｎｍ以上では、後述する実施例に示すよ
うに、振動板との密着性が特に高くなるためである。なお、配線層６２や第２ＬＮＯ層６
３の厚さも特に制限はなく、たとえば、配線層６２は３０〜１００ｎｍ程度、第２ＬＮＯ
層６３は１０〜１００ｎｍ程度とすればよい。

また、圧電体層７０の材料は特に限定されないが、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）等の鉛を有する強誘電性圧電性材料や、これにニオブ、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が用いられる。また、
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸バリウムストロンチウム（（Ｂａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ_３）、マグネシウム酸ニオブ酸鉛（ＰＭＮ）とチタン酸鉛（ＰＴ）との固溶体等で
もよい。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造、すなわちＡＢＯ_３型構造の複合酸化物で
あることが好ましい。また、圧電体層７０は、（１００）面に優先配向していることが好
ましい。なお、ペロブスカイト構造は、Ａサイトは酸素が１２配位しており、また、Ｂサ
イトは酸素が６配位して８面体（オクタヘドロン）をつくっている構造である。
また、第２電極８０の材質も特に限定されないが、例えば、白金等で形成すればよい。

ここで、第１電極６０の振動板側の表面を、ニッケル酸ランタンを含む第１ＬＮＯ層６
１とすることにより、弾性膜５０や絶縁体膜５５などの振動板と第１電極６０との密着力
はある程度向上する。しかし、配線層６２の圧電体層７０側に第２ＬＮＯ層６３を設けな
い場合は、圧電体層７０を構成する金属、例えば圧電体層７０がペロブスカイト型構造で
あれば鉛やビスマス等のＡサイトに位置する元素が、配線層６２や振動板まで拡散して配
線層６２や振動板に欠陥が形成されるためか、配線層６２や振動板が不安定になって第１
電極６０と振動板との密着力が低下する。なお、配線層６２が（１００）面に配向してい
ると圧電体層７０を構成する金属が拡散しやすくなるためか、配線層６２が（１１１）面
に配向している場合よりも密着力が低下する。

しかしながら、本実施形態においては、上述したように、第１ＬＮＯ層６１及び第２Ｌ
ＮＯ層６３の二つのニッケル酸ランタンの層で配線層６２を挟む構造とすることにより、
第１ＬＮＯ層６１で鉛など圧電体層７０を構成する金属の拡散が防止されて、後述する実
施例に示すように、第１電極６０と振動板との密着力が顕著に優れたものとなる。

また、本実施形態においては、配線層６２を挟む層をどちらもニッケル酸ランタンを有
する層としたので、この二つのＬＮＯ層から配線層６２へニッケル等の金属が拡散したと
しても拡散するのは同じ金属種であるため、配線層６２に種々の金属が拡散することによ
り生じる配線層６２の不安定化が防止できる。したがって、密着力がより向上する。

このような圧電素子３００を流路形成基板１０上に形成する方法は特に限定されないが
、例えば、以下の方法で製造することができる。まず、シリコンウェハーである流路形成
基板用ウェハーの表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等からなる二
酸化シリコン膜を形成する。次いで、弾性膜５０（二酸化シリコン膜）上に、酸化ジルコ
ニウム等からなる絶縁体膜５５を形成する。

次に、絶縁体膜５５上に、第１電極６０を形成する。具体的には、まず、ニッケル酸ラ
ンタンからなる第１ＬＮＯ層６１を形成する。第１ＬＮＯ層６１の形成方法は特に制限は
なく、例えば、スパッタリング法、レーザーアブレーション法やＭＯＣＶＤ法等が挙げら
れる。次いで、第１ＬＮＯ層６１上に、配線層６２をスパッタリング法等により全面に形
成する。その後、スパッタリング法、レーザーアブレーション法やＭＯＣＶＤ法等により
、ニッケル酸ランタンからなる第２ＬＮＯ層６３を形成した後パターニングして、第１Ｌ
ＮＯ層６１、配線層６２及び第２ＬＮＯ層６３からなる第１電極６０を形成する。

次いで、第１電極６０上に、圧電体層７０を積層する。圧電体層７０の製造方法は特に
限定されないが、例えば、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散した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を形成できる。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−ＯｒｇａｎｉｃＤｅｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）法などの液相法や、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などを用いてもよい。

例えば、まず、第１電極６０上に、圧電体層７０となる圧電材料の構成金属を含有する
有機金属化合物を含むゾルやＭＯＤ溶液（前駆体溶液）を、スピンコート法などを用いて
、塗布して圧電体前駆体膜を形成する（塗布工程）。

塗布する前駆体溶液は、例えば、圧電体層７０となる圧電材料の構成金属をそれぞれ含
む有機金属化合物を、各構成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。圧電材料の構成金属を含
む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ジケトン錯体など
を用いることができる。具体的には、例えば、以下のものが挙げられる。鉛（Ｐｂ）を含
む有機金属化合物としては、例えば酢酸鉛などが挙げられる。ジルコニウム（Ｚｒ）を含
む有機金属化合物としては、例えばジルコニウムアセチルアセトナート、ジルコニウムテ
トラアセチルアセトナート、ジルコニウムモノアセチルアセトナート、ジルコニウムビス
アセチルアセトナート等が挙げられる。チタニウム（Ｔｉ）を含む有機金属化合物として
は、例えばチタニウムアルコキシド、チタニウムイソプロポキシド等が挙げられる。

次いで、この圧電体前駆体膜を所定温度、例えば３００℃〜４００℃程度に加熱して一
定時間乾燥させる（乾燥工程）。次に、乾燥した圧電体前駆体膜を所定温度に加熱して一
定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体
前駆体膜に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ_２、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ等として離脱させるこ
とである。

次に、圧電体前駆体膜を所定温度、例えば６５０〜８００℃程度に加熱して一定時間保
持することによって結晶化させ、圧電体膜を形成する（焼成工程）。乾燥工程、脱脂工程
及び焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、赤外線ランプの照射により加熱す
るＲＴＡ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌｉｎｇ）装置やホットプレート等
が挙げられる。

なお、上述した塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程や、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及
び焼成工程を所望の膜厚等に応じて複数回繰り返すことにより、複数層の圧電体膜からな
る圧電体層を形成してもよい。

圧電体層７０を形成した後は、圧電体層７０上に、例えば、白金等の金属からなる第２
電極８０を積層し、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングして圧電素子３
００を形成する。

その後、必要に応じて、６００℃〜７００℃の温度域でポストアニールを行ってもよい
。これにより、圧電体層７０と第１電極６０や第２電極８０との良好な界面を形成するこ
とができ、かつ、圧電体層７０の結晶性をさらに改善することができる。

以下、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例
に限定されるものではない。

（実施例１）
まず、シリコン基板の表面に熱酸化により二酸化シリコン膜を形成した。次に、二酸化
シリコン膜上にジルコニウムをスパッタ法により成膜した後熱酸化することにより、厚さ
１０ｎｍの酸化ジルコニウム膜を形成した。

次いで、酸化ジルコニウム膜上に、ＲＦスパッタ法により、厚さ１０ｎｍのＬａＮｉＯ
_３からなる第１ＬＮＯ層を形成した。次に、第１ＬＮＯ層上にＤＣスパッタ法により膜厚
８０ｎｍの白金膜を形成した。なお、この白金膜を広角Ｘ線回折法によって測定したとこ
ろ、（１１１）面に単一配向（配向率１００％）を示した。次いで、この白金膜上にＲＦ
スパッタ法により、厚さ４０ｎｍのＬａＮｉＯ_３からなる第２ＬＮＯ層を形成した。

次に、この第２ＬＮＯ層上に、ゾル−ゲル法により圧電体層７０を形成した。その手法
は以下のとおりである。まず、酢酸鉛３水和物（Ｐｂ（ＣＨ_３ＣＯＯ）_２・３Ｈ_２Ｏ）、
チタニウムイソプロポキシド（Ｔｉ［ＯＣＨ（ＣＨ_３）_２］_４）、ジルコニウムアセチル
アセトナート（Ｚｒ（ＣＨ_３ＣＯＣＨＣＯＣＨ_３）_４）を主原料とし、ブチルセロソルブ
（Ｃ_６Ｈ_１４Ｏ_６）を溶媒とし、ジエタノールアミン（Ｃ_４Ｈ_１１ＮＯ_２）を安定剤とし
、ポリエチレングリコール（Ｃ_２Ｈ_６Ｏ_６）を増粘剤として混合した前駆体溶液を、第１
電極６０上にスピンコートにより塗布して、圧電体前駆体膜を形成した（塗布工程）。な
お、前駆体溶液は、酢酸鉛３水和物：チタニウムイソプロポキシド：ジルコニウムアセチ
ルアセトナート：ブチルセロソルブ：ジエタノールアミン：ポリエチレングリコール＝１
．１：０．４４：０．５６：３：０．６５：０．５（モル比）の割合で混合した。また、
酢酸鉛３水和物は蒸発による減少を考慮して１０％過剰に加えている。次に８０℃（乾燥
工程）及び３６０℃（脱脂工程）の熱処理を経た後、７００℃で焼成し圧電体前駆体膜を
結晶化させて、厚さ１３００ｎｍのチタン酸ジルコン酸鉛からなりペロブスカイト構造を
有する圧電体層７０を形成した（焼成工程）。

その後、圧電体層７０上に、第２電極８０としてＤＣスパッタ法により白金膜を形成し
て圧電素子３００を形成した。

（実施例２）
第１ＬＮＯ層の厚さを４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様の操作を行った。

（実施例３）
白金膜の上にＤＣスパッタ法により膜厚１０ｎｍのイリジウム膜を形成し、このイリジ
ウム膜の上に第２ＬＮＯ層を形成した以外は、実施例１と同様の操作を行った。なお、得
られた圧電体層の第１電極は、振動板側から順に、第１ＬＮＯ層、白金層、酸化イリジウ
ム層、第２ＬＮＯ層となっていた。

（実施例４）
第１ＬＮＯ層の厚さを４０ｎｍとした以外は、実施例３と同様の操作を行った。

（比較例１）
第１ＬＮＯ層及び第２ＬＮＯ層を設けず、白金膜の厚さを１３０ｎｍとした以外は、実
施例１と同様の操作を行った。

（比較例２）
第１ＬＮＯ層の代わりに厚さ４０ｎｍの酸化チタン層を設けた以外は、実施例１と同様
の操作を行った。

（試験例）
実施例１〜４及び比較例１〜２の圧電素子の振動板との密着力を測定した。具体的には
、第２電極８０および圧電体層７０をドライエッチングで除去し、第１電極６０を露出さ
せた状態で、第１電極６０上に、エポキシ樹脂を用いてスタッドピンを固定し、１５０℃
で１時間加熱乾燥させた後、スタッドピンをセバスチャン法で引き抜き試験を行い、二酸
化シリコン膜及び酸化ジルコニウム膜で形成された振動板と第１電極とが剥離した際の力
を密着力とした。各実施例１〜４及び比較例１〜２について、それぞれ６箇所測定した。
密着力の平均値を表１に示す。

表１に示すように、配線層をＬＮＯ層で挟んだ構造である実施例１〜４は、振動板と圧
電素子との密着力が高かった。配線層を白金層と酸化イリジウム層の積層体とした実施例
３及び４は、特に密着力が高く、また、ばらつきも小さかった。一方、ＬＮＯ層を設けな
かった比較例１は、密着力が非常に低かった。これは、鉛が白金膜からなる配線層に拡散
したためと考えられる。また、第１ＬＮＯ層を設けなかった比較例２は、比較例１よりは
密着力が高かったが、実施例１〜４と比較して密着力は半分以下程度と低かった。

このような圧電素子３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給路１４側
の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等か
らなるリード電極９０が接続されている。

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０
、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成す
るリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリ
ザーバー部３１は、本実施形態では、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１３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ー１００を構成している。また、
流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１
のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２の
みを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０
、絶縁体膜５５等）にリザーバーと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設
けるようにしてもよい。

また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻
害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２
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。

このような保護基板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と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

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。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔
３３内に露出するように設けられている。

また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２
０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路
（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、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１２１を介して電気的に接続され
ている。

また、このような保護基板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によってリザーバー部３１の一方面が封止されている。ま
た、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー１
００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
ーバー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。

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、図示しない外部のインク
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、リザーバー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１２０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し、
弾性膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０を撓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。本発明に
おいては、弾性膜５０や絶縁体膜５５などの振動板と、第１電極６０との密着性が優れて
いるので、たわみ変形させた際の圧電素子３００の振動板からの剥離が抑制されるため、
耐久性及び信頼性に優れたインクジェット式記録ヘッドとなる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定さ
れるものではない。例えば、上述した実施形態では、流路形成基板１０として、シリコン
単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料
を用いるようにしてもよい。

また、これら実施形態の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４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４に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、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。

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。

なお、上述した実施形態１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
ンク以外の液体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、液晶ディスプレー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Ｅ
Ｌ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。

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。

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、１２圧力発生室、１３連通部、
１４インク供給路、２０ノズルプレート、２１ノズル開口、３０保護基
板、３１リザーバー部、３２圧電素子保持部、４０コンプライアンス基板、
６０第１電極、６１第１ＬＮＯ層、６２配線層、６３第２ＬＮＯ層、
７０圧電体層、８０第２電極、９０リード電極、１００リザーバー、１
２０駆動回路、３００圧電素子

Claims

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と、前記流路形成基板上に
設けられた振動板と、前記振動板上に設けられた圧電素子と、を有する液体噴射ヘッドで
あって、
前記圧電素子は、前記振動板上に形成されニッケル酸ランタンを含む第１ＬＮＯ層と、
前記第１ＬＮＯ層上に形成された配線層と、前記配線層上に形成されニッケル酸ランタン
を含む第２ＬＮＯ層と、からなる第１電極と、
前記第１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２電極と、を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記配線層は、白金を含む白金層を有することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射
ヘッド。
前記配線層は、さらに酸化イリジウムを含む酸化イリジウム層を有することを特徴とす
る請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
前記振動板は、酸化ジルコニウム層及び酸化シリコン層の少なくとも一層からなること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記圧電体層は、鉛を含有する圧電材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記第１ＬＮＯ層の厚さが４０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か一項に記載の液体噴射ヘッド。
請求項１〜６のいずれか一項に記載する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。
ニッケル酸ランタンを含む第１ＬＮＯ層と、前記第１ＬＮＯ層上に形成された配線層と
、前記配線層上に形成されニッケル酸ランタンを含む第２ＬＮＯ層とからなる第１電極と
、
前記第１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２電極と、を有することを特徴とする圧電素子。