JP2014179503A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子、超音波トランスデューサー及び超音波デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】繰り返し駆動による変位量の低下を抑制すると共に破壊を抑制した液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子、超音波トランスデューサー及び超音波デバイスを提供する。
【解決手段】第１電極６０、圧電材料で形成された圧電体層７０及び第２電極８０が積層された圧電素子３００を具備し、前記圧電体層７０は、前記第１電極６０側から前記第２電極８０側に向かって共通する圧電材料で形成された第１圧電体部７１、第２圧電体部７２及び第３圧電体部７３を具備し、前記第１圧電体部７１及び第３圧電体部７３は、前記圧電材料に加えてニッケル及びランタンを含み、前記第２圧電体部７２は、前記圧電材料に加えてニッケルのみを含む。
【選択図】 図３
【解決手段】第１電極６０、圧電材料で形成された圧電体層７０及び第２電極８０が積層された圧電素子３００を具備し、前記圧電体層７０は、前記第１電極６０側から前記第２電極８０側に向かって共通する圧電材料で形成された第１圧電体部７１、第２圧電体部７２及び第３圧電体部７３を具備し、前記第１圧電体部７１及び第３圧電体部７３は、前記圧電材料に加えてニッケル及びランタンを含み、前記第２圧電体部７２は、前記圧電材料に加えてニッケルのみを含む。
【選択図】 図３
Description
本発明は、ノズル開口から液体を吐出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液体噴射ヘッド等に搭載される圧電素子並びに圧電素子を搭載する超音波トランスデューサー及び超音波トランスデューサーを具備する超音波デバイスに関する。
液体噴射ヘッド等に用いられる圧電素子は、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した誘電材料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。なお、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を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等がある（特許文献１及び２参照）。
しかしながら、圧電素子を長期に渡って繰り返し駆動すると、初期の変位量と、繰り返し駆動後の変位量とに差が生じ、このような変位特性の劣化によって安定した駆動を行わせることができなくなってしまうという問題がある。
また、圧電素子を繰り返し駆動した際に、圧電素子が破壊されないものが望まれている。
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。また、このような問題は、液体噴射ヘッドに搭載される圧電素子に限定されず、超音波デバイスをはじめ、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。
本発明はこのような事情に鑑み、繰り返し駆動による変位量の低下を抑制すると共に破壊を抑制した液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子、超音波トランスデューサー及び超音波デバイス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、第１電極、圧電体層、第２電極を有する圧電素子を具備し、前記圧電体層は、前記第１電極側から前記第２電極側に向かって共通する圧電材料で形成された第１圧電体部、第２圧電体部及び第３圧電体部を具備し、第１圧電体部及び第３圧電体部は前記圧電材料に加えてニッケル及びランタンを含み、第２圧電体部は前記圧電材料に加えてニッケルのみを含む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、初期変位量が高く、繰り返し駆動を行っても変位量の低下が抑制されて（変位低下率が低い）、破壊の発生を低減した圧電素子を有する液体噴射ヘッドを実現できる。
かかる態様では、初期変位量が高く、繰り返し駆動を行っても変位量の低下が抑制されて（変位低下率が低い）、破壊の発生を低減した圧電素子を有する液体噴射ヘッドを実現できる。
ここで、前記第１電極は、前記圧電体層側にランタンニッケル酸化物を主成分とする第１金属酸化膜を有することが好ましい。これによれば、第１金属酸化膜が圧電体層の配向を制御する配向制御層として機能させることができると共に、圧電体層中に第１金属酸化膜の成分を拡散して第１圧電体部及び第２圧電体部を容易に形成することができる。
また、前記第２電極は、前記圧電体層側にランタンニッケル酸化物を主成分とする第２金属酸化膜を有することが好ましい。これによれば、圧電体層中に第２金属酸化膜の成分を拡散して第２圧電体部及び第３圧電体部を容易に形成することができる。
また、前記圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニウムを含むことが好ましい。これによれば、圧電特性に優れた圧電素子を実現できる。
さらに、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、長期に渡って信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
かかる態様では、長期に渡って信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
また、本発明の他の態様は、第１電極、圧電体層及び第２電極が積層された圧電素子であって、前記圧電体層は、前記第１電極側から前記第２電極側に向かって共通する圧電材料で形成された第１圧電体部、第２圧電体部及び第３圧電体部を具備し、第１圧電体部及び第３圧電体部は前記圧電材料に加えてニッケル及びランタンを含み、第２圧電体部は前記圧電材料に加えてニッケルのみを含むことを特徴とする圧電素子にある。
かかる態様では、このような圧電素子は、初期変位量が高く、繰り返し駆動を行っても変位量の低下が抑制されて（変位低下率が低い）、破壊の発生を低減することができる。
かかる態様では、このような圧電素子は、初期変位量が高く、繰り返し駆動を行っても変位量の低下が抑制されて（変位低下率が低い）、破壊の発生を低減することができる。
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超音波トランスデューサー及び超音波デバイスにある。
かかる態様では、初期変位量が高く、繰り返し駆動を行っても変位量の低下が抑制されて（変位低下率が低い）、破壊の発生を低減した超音波トランスデューサー及び超音波トランスデューサーを具備する超音波デバイスを実現できる。
かかる態様では、初期変位量が高く、繰り返し駆動を行っても変位量の低下が抑制されて（変位低下率が低い）、破壊の発生を低減した超音波トランスデューサー及び超音波トランスデューサーを具備する超音波デバイスを実現できる。
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（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分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′線断面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ′線断面図である。
（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分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′線断面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ′線断面図である。
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が備える流路形成基板１０は、本実施形態では、例えば、シリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１０には、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が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。
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。
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。
一方、流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態では、振動板５０として、流路形成基板１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５２と、を設けるようにした。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面側（ノズルプレート２０が接合された面側）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、弾性膜５１によって画成されている。
ここで、振動板５０（積層膜の場合、電極形成側）は絶縁体であること、かつ圧電体層７０の形成時の温度（一般に５００℃以上）に耐えうることが必須であるほか、シリコンウェハーを流路形成基板１０に用いて、且つ圧力発生室１２等の流路を形成する際に、ＫＯＨ（水酸化カリウム）による異方性エッチングを用いる場合、振動板（積層の場合、シリコンウェハー側）はエッチングストップ層として機能することが必要である。また、振動板５０の一部に二酸化シリコンを使用した場合、圧電体層７０に含まれる鉛やビスマスなどが二酸化シリコンに拡散すると、二酸化シリコンが変質し、上層の電極や圧電体層７０が剥離する。このため、二酸化シリコンへの拡散防止層も必要となる。
二酸化シリコンと酸化ジルコニウムとを積層した振動板５０は、それぞれの材料が圧電体層７０を形成する際の温度に耐えて且つ、二酸化シリコンが絶縁層とエッチングストップ層を、酸化ジルコニウムが絶縁層と拡散防止層として機能するため、最も好適である。本実施形態では、この弾性膜５１及び絶縁体膜５２によって振動板５０が形成されるが、振動板５０として、弾性膜５１及び絶縁体膜５２の何れか一方のみを設けるようにしてもよい。
また、振動板５０上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを有する圧電素子３００が形成されている。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。また、第１電極６０と第２電極８０と、これらの間で挟まれた圧電体層７０とで構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪が生じて実質的な駆動部となる部分を圧電体能動部３２０という。このような圧電素子３００では、何れか一方の電極を複数の圧電体能動部に共通する共通電極とし、他方の電極を各圧電体能動部３２０毎に独立した個別電極として構成する。本実施形態では、第１電極６０を複数の圧電体能動部３２０の共通電極とし、第２電極８０を各圧電体能動部３２０毎に独立した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。なお、本実施形態では、第２電極８０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している。ちなみに、上述した例では、振動板５０、第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５１及び絶縁体膜５２の何れか一方又は両方を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。ただし、流路形成基板１０上に直接第１電極６０を設ける場合には、第１電極６０とインクとが導通しないように第１電極６０を絶縁性の保護膜等で保護するのが好ましい。
第１電極６０は、本実施形態では、図３に示すように、複数の圧力発生室１２に亘って第１の方向Ｘに連続して設けられている。このような第１電極６０の材料は、金属又は金属酸化物であれば特に限定されないが、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適に用いられる。
また、第１電極６０は、流路形成基板１０側（振動板５０側）に下地との密着力を向上する密着層を有してもよい。なお、密着層としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）やこれらの酸化物などを用いることができる。
本実施形態では、第１電極６０は、流路形成基板１０側（振動板５０側）にチタンからなる密着層６１と、密着層６１上に白金からなる導電層６２と、を有する。
さらに、第１電極６０は、圧電体層７０側にランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）を主成分とする第１金属酸化膜６３を有する。
第２電極８０の材料としては、金属又は金属酸化物であれば特に限定されないが、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適に用いられる。
また、本実施形態では、第２電極８０の圧電体層７０側には、ランタンニッケル酸化物を主成分とする第２金属酸化膜８１が設けられている。
本実施形態では、第２電極８０として、圧電体層７０側に設けられた第２金属酸化膜８１と、第２金属酸化膜８１上に白金からなる導電層８２とを設けるようにした。
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、Ａは、鉛を含み、Ｂは、ジルコニウムおよびチタンのうちの少なくとも一方を含むことができる。前記Ｂは、例えば、さらに、ニオブを含むことができる。具体的には、圧電体層７０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、シリコンを含むニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３：ＰＺＴＮＳ）などを用いることができる。
また、圧電体層７０は、鉛を含まない非鉛系圧電材料、例えば、鉄酸ビスマスや鉄酸マンガン酸ビスマスと、チタン酸バリウムやチタン酸ビスマスカリウムとを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物などとしてもよい。本実施形態では、圧電体層７０として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。
このような圧電体層７０は、第１電極６０側から第２電極８０側に向かって、共通する圧電材料で形成された第１圧電体部７１、第２圧電体部７２及び第３圧電体部７３を有する。
第１圧電体部７１と第２圧電体部７２との間、及び第２圧電体部７２と第３圧電体部７３との間には、界面が存在せず、第１圧電体部７１、第２圧電体部７２及び第３圧電体部７３は、主成分として同じ圧電材料、本実施形態では、ＰＺＴで形成されたものである。
そして、第１圧電体部７１は、上述した共通する圧電材料（本実施形態では、ＰＺＴ）に加えて、ランタン（Ｌａ）、ニッケル（Ｎｉ）を含むものである。つまり、第１圧電体部７１は、Ａサイトに鉛、ランタンを含み、Ｂサイトにジルコニウム、チタン及びニッケルを含むものであり、ＰｂｙＬａ１−ｙ（Ｚｒｘ−ｚＴｉ１−ｘ−ｚＮｉｚ）Ｏ３で表される。なお、第１圧電体部７１に含まれるランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）は、１モル％以下が好ましい。
第２圧電体部７２は、上述した共通する圧電材料（本実施形態では、ＰＺＴ）に加えて、ニッケル（Ｎｉ）のみを含むものである。すなわち、第２圧電体部７２は、ランタン（Ｌａ）を含まない。つまり、第２圧電体部７２は、Ａサイトに鉛、Ｂサイトにジルコニウム、チタン及びニッケルを含むものであり、Ｐｂ（Ｚｒｘ−ｚＴｉ１−ｘ−ｚＮｉｚ）Ｏ３で表される。なお、第２圧電体部７２に含まれるニッケル（Ｎｉ）は、１モル％以下が好ましい。
第３圧電体部７３は、第１圧電体部７１と同様に、上述した圧電材料（本実施形態では、ＰＺＴ）に加えて、ランタン（Ｌａ）、ニッケル（Ｎｉ）を含むものである。つまり、第１圧電体部７１は、Ａサイトに鉛、ランタンを含み、Ｂサイトにジルコニウム、チタン及びニッケルを含むものであり、ＰｂｙＬａ１−ｙ（Ｚｒｘ−ｚＴｉ１−ｘ−ｚＮｉｚ）Ｏ３で表される。なお、第３圧電体部７３に含まれるランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）は、１モル％以下が好ましい。
なお、第１圧電体部７１、第２圧電体部７２及び第３圧電体部７３は、Ｂサイトにジルコニウム、チタン及びニッケルを含むものであるが、従来周知のように、Ｂサイトに鉛を含むものであってもよい。
このように第１圧電体部７１及び第３圧電体部７３に圧電材料に加えてランタン（Ｌａ）、ニッケル（Ｎｉ）を含み、第２圧電体部７２に圧電材料に加えてニッケル（Ｎｉ）を含むことで、圧電素子３００を繰り返し駆動した際の変位低下を抑制することができる。すなわち、圧電素子３００を繰り返し駆動した際の初期の変位量と、繰り返し駆動した後の変位量との差を減少させて、安定した駆動を行わせることができる。したがって、長期に渡ってインク滴（液滴）の噴射特性にばらつきが生じるのを抑制して、印刷品質が低下するのを抑制することができる。
また、圧電素子３００を繰り返し駆動した際の当該圧電素子３００の破壊、特に圧電体層７０の破壊を抑制することができる。
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１３側の端部近傍から引き出され、振動板５０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、振動板５０及びリード電極９０上には、マニホールド１００の少なくとも一部を構成するマニホールド部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。このマニホールド部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１５と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１５を圧力発生室１２毎に複数に分割して、マニホールド部３１のみをマニホールドとしてもよい。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との間に介在する弾性膜５１及び絶縁体膜５２にマニホールドと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１３を設けるようにしてもよい。
保護基板３０には、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有する圧電アクチュエーター保持部３２が設けられている。なお、圧電アクチュエーター保持部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。
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、信号処理部として機能する駆動回路１２０が固定されている。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、貫通孔３３を挿通させた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。
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、例えば、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によってマニホールド部３１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、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成される。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。
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５１、絶縁体膜５２、第１電極６０及び圧電体層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。
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドＩの製造方法について図４〜図８を参照して説明する。なお、図４〜図８は、本発明の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。
まず、図４（ａ）に示すように、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。
振動板５０（積層膜の場合、電極形成側）は絶縁体であること、かつ圧電体層７０の形成時の温度（一般に５００℃以上）に耐えうることが必須であるほか、シリコンウェハーを流路形成基板１０に用いて、且つ圧力発生室１２等の流路を形成する際に、ＫＯＨ（水酸化カリウム）による異方性エッチングを用いる場合、振動板（積層の場合、シリコンウェハー側）はエッチングストップ層として機能することが必要である。また、振動板５０の一部に二酸化シリコンを使用した場合、圧電体層７０に含まれる鉛やビスマスなどが二酸化シリコンに拡散すると、二酸化シリコンが変質し、上層の電極や圧電体層７０が剥離する。このため、二酸化シリコンへの拡散防止層も必要となる。
二酸化シリコンと酸化ジルコニウムとを積層した振動板５０は、それぞれの材料が圧電体層７０を形成する際の温度に耐えて且つ、二酸化シリコンが絶縁層とエッチングストップ層を、酸化ジルコニウムが絶縁層と拡散防止層として機能するため、最も好適である。本実施形態では、この弾性膜５１及び絶縁体膜５２によって振動板５０が形成されるが、振動板５０として、弾性膜５１及び絶縁体膜５２の何れか一方のみを設けるようにしてもよい。
次いで、図４（ｂ）に示すように、振動板５０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、圧電体層７０を形成する際の熱処理（一般に５００℃以上）時の酸化または圧電体層７０に含まれる材料の拡散などによって導電性を消失しない材料であることが必須である。このため、第１電極６０の材料としては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、チタンからなる密着層６１と、白金からなる導電層６２と、ランタンニッケル酸化物からなる第１金属酸化膜６３と、を積層することで第１電極６０を形成した。
なお、密着層６１としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）やこれらの酸化物などを用いることができる。
また、第１電極６０の表面（圧電体層７０の成膜側）に設けられた第１金属酸化膜６３は、ペロブスカイト型構造の導電性酸化物であるランタンニッケル酸化物で形成されているため、第１金属酸化膜６３は、圧電体層７０の結晶成長を制御するための制御層として機能する。
さらに、第１電極６０には、圧電体層７０に含まれる成分が当該第１電極６０内及び第１電極６０の下地側（圧電体層７０とは反対側）に拡散するのを抑制する拡散防止層を設けるようにしてもよい。拡散防止層としては、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）及びオスミウム（Ｏｓ）やこれらの酸化物等を用いることができる。
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７５を積層することで圧電体層７０を形成するようにした。
具体的には、図４（ｃ）に示すように、第１電極６０上に１層目の圧電体膜７５を形成した後、図４（ｄ）に示すように第１電極６０及び１層目の圧電体膜７５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７５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。
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７５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７５を形成しても当該圧電体膜７５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７５も１層目の圧電体膜７５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。
それに比べ、１層目の圧電体膜７５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７５はチタン等の結晶種に比べて２層目以降の圧電体膜７５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７５の結晶成長に大きな影響を与えない。
なお、２層目の圧電体膜７５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７５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は、例えば、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、圧電体膜７５を成膜する際に圧電体膜７５（圧電体層７０）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７５（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。
次に、図５（ａ）に示すように、２層目以降の圧電体膜７５を積層することにより、複数層の圧電体膜７５からなる圧電体層７０を形成する。
ちなみに、２層目以降の圧電体膜７５は、振動板５０上、第１電極６０及び１層目の圧電体膜７５の側面上、及び１層目の圧電体膜７５上に亘って連続して形成される。
このように第１電極６０上に圧電体層７０を熱処理によって形成することで、第１電極６０の圧電体層７０が成膜される側に設けられた第１金属酸化膜６３に含まれる成分が圧電体層７０に拡散する。
ここで、第１金属酸化膜６３は、ランタンニッケル酸化物からなり、圧電体層７０には、第１金属酸化膜６３の成分であるランタン（Ｌａ）、ニッケル（Ｎｉ）が拡散する。したがって、圧電体層７０の第１電極６０側には、主成分である圧電材料（本実施形態では、ＰＺＴ）にランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）が拡散した第１圧電体部７１が形成される。
また、ランタン（Ｌａ）は、ニッケル（Ｎｉ）に比べて圧電体層７０に拡散し難いため、圧電体層７０の第１電極６０とは反対側には、主成分である圧電材料（本実施形態では、ＰＺＴ）にニッケル（Ｎｉ）のみが拡散された領域が形成される。このニッケルのみが拡散された領域の一部が、後の工程で第２圧電体部７２となる。
次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０上に第２電極８０を構成するランタンニッケル酸化物からなる第２金属酸化膜８１を形成する。第２金属酸化膜８１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って形成することができる。
次に、図６（ａ）に示すように、このように上部に第２金属酸化膜８１が設けられた圧電体層７０を再度加熱処理することによりポストアニールを行う（ポストアニール工程）。本実施形態では、圧電体層７０を酸素雰囲気中で７００℃で加熱することによりポストアニールを行った。
このように第２金属酸化膜８１が設けられた圧電体層７０をポストアニールすることで、第２金属酸化膜８１に含まれる成分を圧電体層７０内に拡散することができる。ここで、第２金属酸化膜８１は、ランタンニッケル酸化物からなり、圧電体層７０には、第２金属酸化膜８１の成分であるランタン（Ｌａ）、ニッケル（Ｎｉ）が拡散する。したがって、圧電体層７０の第２電極８０側には、主成分である圧電材料（本実施形態では、ＰＺＴ）にランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）が拡散した第３圧電体部７３が形成される。
また、ランタン（Ｌａ）は、ニッケル（Ｎｉ）に比べて圧電体層７０に拡散し難いため、圧電体層７０の第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０の積層方向の中央部には、主成分である圧電材料（本実施形態では、ＰＺＴ）にニッケル（Ｎｉ）のみが拡散された第２圧電体部７２が形成される。
このようにポストアニール工程を行った後は、図６（ｂ）に示すように、第２金属酸化膜８１上に亘ってイリジウム（Ｉｒ）からなる導電層８２を形成することで、第２電極８０とする。
そして、図７（ａ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。本実施形態では、第２電極８０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２電極８０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。
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングすることで形成される。
次に、図７（ｃ）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。
次いで、図８（ａ）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８（ｂ）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。
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。
（実施例１）
ここで、上述した製造方法によって、実施例１の圧電素子３００を形成した。
ここで、上述した製造方法によって、実施例１の圧電素子３００を形成した。
（比較例１）
比較のため、図９（ａ）に示すように、第１電極６０に第１金属酸化膜６３を設けず、第２電極８０に第２金属酸化膜８１を設けずに、圧電素子を形成した。これにより、圧電体層７０には、ランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）が拡散されないようにした。
比較のため、図９（ａ）に示すように、第１電極６０に第１金属酸化膜６３を設けず、第２電極８０に第２金属酸化膜８１を設けずに、圧電素子を形成した。これにより、圧電体層７０には、ランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）が拡散されないようにした。
（比較例２）
比較のため、図９（ｂ）に示すように、第１電極６０にランタンニッケル酸化物からなる第１金属酸化膜６３を設け、第２電極８０に第２金属酸化膜８１を設けずに圧電素子を形成した。これにより、比較例２の圧電体層７０は、第１電極６０側に、主成分の圧電材料にランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）が拡散した第１圧電体部７１と、第２電極８０側に主成分の圧電材料にニッケル（Ｎｉ）のみが拡散した第２圧電体部７２と、を有する。
比較のため、図９（ｂ）に示すように、第１電極６０にランタンニッケル酸化物からなる第１金属酸化膜６３を設け、第２電極８０に第２金属酸化膜８１を設けずに圧電素子を形成した。これにより、比較例２の圧電体層７０は、第１電極６０側に、主成分の圧電材料にランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）が拡散した第１圧電体部７１と、第２電極８０側に主成分の圧電材料にニッケル（Ｎｉ）のみが拡散した第２圧電体部７２と、を有する。
（比較例３）
比較のため、図１０に示すように、第２電極８０に第２金属酸化膜８１を設け、第１電極６０に第１金属酸化膜６３を設けずに圧電素子を形成した。これにより、圧電体層７０は、第２電極８０側に、主成分の圧電材料にランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）が拡散した第３圧電体部７３と、第１電極６０側に主成分の圧電材料にニッケル（Ｎｉ）のみが拡散した第２圧電体部７２と、を有する。
比較のため、図１０に示すように、第２電極８０に第２金属酸化膜８１を設け、第１電極６０に第１金属酸化膜６３を設けずに圧電素子を形成した。これにより、圧電体層７０は、第２電極８０側に、主成分の圧電材料にランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）が拡散した第３圧電体部７３と、第１電極６０側に主成分の圧電材料にニッケル（Ｎｉ）のみが拡散した第２圧電体部７２と、を有する。
（試験例）
これら実施例１及び比較例１〜３の圧電素子を繰り返し駆動して、変位量を測定した。この結果を変位量と変位低下率として図１１に示す。また、圧電素子を繰り返し駆動した際の圧電素子が破壊した割合（破壊率）を測定した。この結果を図１２に示す。なお、圧電素子の駆動は、５０ｋＨｚのパルス（振幅３５Ｖ）で行った。また、圧電素子の破壊率は、９０個の圧電素子に対する破壊された圧電素子の数を測定した。
これら実施例１及び比較例１〜３の圧電素子を繰り返し駆動して、変位量を測定した。この結果を変位量と変位低下率として図１１に示す。また、圧電素子を繰り返し駆動した際の圧電素子が破壊した割合（破壊率）を測定した。この結果を図１２に示す。なお、圧電素子の駆動は、５０ｋＨｚのパルス（振幅３５Ｖ）で行った。また、圧電素子の破壊率は、９０個の圧電素子に対する破壊された圧電素子の数を測定した。
図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施例１及び比較例２の圧電素子は、比較例１及び３の圧電素子に比べて初期の変位量が高い。また、圧電素子を繰り返し駆動した後の変位低下率（変位低下量）は、実施例１及び比較例３が小さく、比較例１及び２が大きくなった。
また、図１２に示すように、比較例１及び比較例３の圧電素子は、繰り返し駆動した後に圧電素子の破壊が生じ、特に比較例３の圧電素子は破壊率が高くなった。
この結果から分かるように、実施例１の圧電素子は、駆動の初期において変位量が高く、繰り返し駆動を行っても変位量の低下が少なく（変位低下率が小さく）、繰り返し駆動を行っても破壊され難い信頼性の高いものである。
また、このような本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１３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１３に示すように、インクジェット式記録ヘッド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。
また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッド（記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）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、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
（実施形態２）
以下、本発明の一実施形態である超音波センサーについて説明する。なお、以下の説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であることとは限らない。また、上述した実施形態１と同一の部材には同一の符号をつけて重複する説明は省略する。
以下、本発明の一実施形態である超音波センサーについて説明する。なお、以下の説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であることとは限らない。また、上述した実施形態１と同一の部材には同一の符号をつけて重複する説明は省略する。
本実施形態においては、超音波の発信と受信は圧電効果を利用する電気音響変更器を用いて行われる。係る電気音響変換器は、圧電素子であり、超音波発信時には電気エネルギーを機械エネルギーに変換（逆圧電効果）を利用し、圧電体層の収縮と伸長による変化は、振動板を振動させるように励起させることによって超音波を発信する。従ってこの場合は、圧電素子は発信用超音波トランスデューサーである。
更に被検出体から反射された超音波を受信するには機械エネルギーを電気エネルギーに変換（正圧電効果）を利用し、圧電体層の変形によって電気エネルギーが生成され、電気エネルギーの信号を検出する。従ってこの場合は、圧電素子は受信用超音波トランスデューサーである。
なお、本実施形態においては、圧電素子（超音波トランスデューサー）とは、振動板と、振動板上に設けられた第１電極と、第１電極上に設けられた圧電体層と、圧電体層上に設けられた第２電極と、を具備するものである。なお、第１電極を振動板として使用することも可能である。
図１４は、本発明の実施形態２に係る超音波トランスデューサーを搭載する超音波デバイスの平面図及びそのＣ−Ｃ′線断面図である。
図１４（ａ）に示すように、複数の発信用超音波トランスデューサー３０１と受信用超音波トランスデューサー３０２とが基板開口部１２を有する基板１０上にアレイ状に設けられ、超音波デバイス２００（アレイセンサー）を成している。複数の発信用超音波トランスデューサー３０１及び複数の受信用超音波トランスデューサー３０２を列ごとに交互に配置し、トランスデューサーの列ごとに通電は切り替えられる。こうした通電の切り替えに応じてラインスキャンやセクタースキャンは実現される。また、通電するトランスデューサーの個数と列数とに応じて超音波の出力と入力のレベルが決定される。図中では省略されて６行×６列が描かれる。配列の行数と列数はスキャンの範囲の広がりに応じて決定される。
なお、発信用超音波トランスデューサー３０１と受信用超音波トランスデューサー３０２とをトランスデューサーごとに交互に配置することも可能である。この場合は、発信側と受信側の中心軸を合わせた超音波発信・受信源とすることで発信・受信の指向角を合わせ易いものとする。
また、本実施形態は、デバイスの小型化のため、一枚の基板１０上に発信用超音波トランスデューサー３０１と受信用超音波トランスデューサー３０２との両方を配置したが、超音波トランスデューサーの機能に応じて発信用超音波トランスデューサー３０１と受信用超音波トランスデューサー３０２とはそれぞれ独立の基板上に配置するか、或いは用途に応じて複数枚の基板を用いることも可能である。更に発信と受信の時間差を利用して一つの超音波トランスデューサーに発信と受信との機能を両方備えることも可能である。
図１４（ｂ）において、超音波変換器として使用可能な実施例としては、例えば、基板１０は（１００）、(１１０)或いは(１１１)配向を有する単結晶シリコンによって構成される。または、シリコン材料以外にもＺｒＯ２あるいはＡｌ２Ｏ３を代表とするセラミック材料、ガラスセラミック材料、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３のような酸化物基板材料、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、多結晶シリコン、Ｓｉ３Ｎ４のような無機材料も使用できる。または、これらの材料の組合せによる積層材料でもよい。
基板１０の上方（圧電体層７０側）に振動板５０が形成されている。振動板５０は基板１０の一部を薄化して用いることは可能であるが、圧電体層７０或いは第１電極６０を用いてもよい。更に別の材料を用いて製膜することも可能である。この場合は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４のようなシリコン化合物、多結晶シリコン、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３のようなセラミック材料、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、ＴｉＯ２のような酸化物にしでもよい。膜厚と材料の選定は、共振周波数に基づき決定する。なお、圧電体層７０側の振動板５０の表面層は、圧電体層材料の拡散を防止できる材料、例えばＺｒＯ２などを用いることが好ましい。この場合は、圧電体層の圧電特性が向上させることによってトランスデューサーの発信と受信特性が向上にも繋がる。
基板１０には、開口である基板開口部１２が形成されている。基板開口部１２は、基板材料に応じてエッチング、研磨、レーザー加工などの加工方法を用いて形成することができる。
第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０については上述した実施形態１と同様のため、構成の説明は省略する。なお、実施形態１に対して、超音波デバイスはインクジェット式記録ヘッドＩに代表される液体噴射ヘッドに比べてより高周波数領域で駆動する必要が有るため、圧電体層７０、振動板５０と各電極材料の厚み及びヤング率などの物性値を調整してもよい。
さらに、発信用超音波トランスデューサー３０１と受信用超音波トランスデューサー３０２とにそれぞれ配線（図示略）が接続され、各配線はフレキシブルプリント基板（図示略）を介して制御基板（図示略）の端子部（図示略）に接続されている。制御基板には演算部、記憶部などからなる制御部（図示略）が設けられている。制御部は、発信用超音波トランスデューサー３０１に入力する入力信号を制御すると共に、受信用超音波トランスデューサー３０２から出力された出力信号を処理するように構成されている。
このように、本願の超音波デバイス２００では、バルク型圧電体セラミックスなどを利用したセンサーに比べてＭＥＭＳの技術を用いて作成した圧電素子３００を狭いピッチ（高分解能）で配置でき、且つ駆動電圧が低いため、デバイスと該デバイスを搭載する装置の小型化、薄型化と省エネルギー化に効果がある。また、圧電素子３００間の製造ばらつきが少ないため、認識精度が高くなる効果もある。
また、圧電体層７０の膜厚を薄くすることによって変位特性を向上させ、超音波の発信と受信の効率を向上できる効果が得られる。
さらに、本実施形態では、圧電体層７０として第１圧電体部７１、第２圧電体部７２及び第３圧電体部７３を有するものを用いることで、駆動の初期において変位量が高く、繰り返し駆動を行っても変位量の低下が少なく（変位低下率が小さく）、繰り返し駆動を行っても破壊され難い信頼性の高い超音波トランスデューサーを実現できる。
（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、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
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、第１電極６０にランタンニッケル酸化物からなる第１金属酸化膜を設け、第１電極６０上に圧電体層７０を焼成により形成することで、第１金属酸化膜に含まれる成分を圧電体層７０に拡散させて、第１圧電体部７１及び第２圧電体部７２を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電体膜７５を形成する際に、予めランタン（Ｌａ）やニッケル（Ｎｉ）等を含むように形成してもよい。つまり、圧電体層７０をゾル−ゲル法によって形成する場合には、ランタン及びニッケルの何れか一方又は両方を添加したゾルを用いれば、第１圧電体部７１、第２圧電体部７２及び第３圧電体部７３を容易に形成することができる。もちろん、圧電体層７０は、ゾル−ゲル法に限定されず、スパッタリング法で形成する場合であっても、第１圧電体部７１、第２圧電体部７２及び第３圧電体部７３毎に焼成を行えば、積層方向で組成の異なる圧電体層７０を容易に形成することができる。
また、第２電極８０に第２金属酸化膜８１を設けない場合や、ポストアニール工程を行わない場合であっても同様に、圧電体層７０を形成する際にニッケルやランタン等を添加すれば、第３圧電体部７３（第２圧電体部７２）を容易に形成することができる。もちろん、第１金属酸化膜６３、第２金属酸化膜８１の何れか一方を設け、これにより所望の材料が拡散されない部分の圧電体層７０だけ、上述したようにランタンやニッケル等を添加するようにしてもよい。
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。
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や超音波センサーに搭載される圧電素子に限られず、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。
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、基板開口部、 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、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 振動板、 ５１ 弾性膜、 ５２ 絶縁体膜、 ６０ 第１電極、 ６１ 密着層、 ６２ 導電層、 ６３ 第１金属酸化膜、 ７０ 圧電体層、 ７１ 第１圧電体部、 ７２ 第２圧電体部、 ７３ 第３圧電体部、 ８０ 第２電極、 ８１ 第２金属酸化膜、 ８２ 導電層、 ９０ リード電極、 １００ マニホールド、 １２０ 駆動回路、 ２００ 超音波デバイス、 ３００ 圧電素子、 ３０１ 発信用超音波トランスデューサー、 ３０２ 受信用超音波トランスデューサー
Claims (8)
- 第１電極、圧電体層、第２電極を有する圧電素子を具備し、
前記圧電体層は、前記第１電極側から前記第２電極側に向かって共通する前記圧電材料で形成された第１圧電体部、第２圧電体部及び第３圧電体部を具備し、
第１圧電体部及び第３圧電体部は前記圧電材料に加えてニッケル及びランタンを含み、
第２圧電体部は前記圧電材料に加えてニッケルのみを含むことを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 前記第１電極は、前記圧電体層側にランタンニッケル酸化物を主成分とする第１金属酸化膜を有することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
- 前記第２電極は、前記圧電体層側にランタンニッケル酸化物を主成分とする第２金属酸化膜を有することを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
- 前記圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニウムを含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
- 請求項１〜４の何れか一項に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。
- 第１電極、圧電体層及び第２電極が積層された圧電素子であって、
前記圧電体層は、前記第１電極側から前記第２電極側に向かって共通する圧電材料で形成された第１圧電体部、第２圧電体部及び第３圧電体部を具備し、
第１圧電体部及び第３圧電体部は前記圧電材料に加えてニッケル及びランタンを含み、
第２圧電体部は前記圧電材料に加えてニッケルのみを含むことを特徴とする圧電素子。 - 請求項６記載の圧電素子を具備する超音波トランスデューサー。
- 開口を有する基板と、
前記基板上に設けられた請求項７記載の超音波トランスデューサーと、
を具備することを特徴とする超音波デバイス。
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|---|---|---|---|---|
| JP2020012159A (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社アルバック | Ｐｚｔ素子、ｐｚｔ素子製造方法 |
| CN114932751A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-23 | 西北工业大学 | 一种超声聚焦喷印气溶胶油墨颗粒的装置及方法 |
-
2013
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