JP2016076525A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の確保と優れた変位特性とを両立する液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】振動板５０の流路形成基板とは反対面に、第１電極６０、圧電体層７０、第２電極８０の順に積層されてなる圧電素子３００と、を具備する。第１電極６０は、流路形成基板に設けられた圧力発生室に対応する領域において反対面に沿う少なくとも第１の方向Ｘが圧力発生室より狭い幅で形成される。圧電体層７０は、圧力発生室に対応する領域において第１電極６０及び少なくとも一部の振動板５０と重なるように積層されている。第２電極８０は、圧力発生室に対応する領域において圧電体層７０に重なるように積層されている。圧電素子７０の積層方向の厚みを圧電体層７０の厚みとして、第１電極６０上に位置する部分の圧電体層７０の第１厚みＤ１と、振動板５０上に位置する部分の圧電体層７０の第２厚みＤ２とが、第１厚みＤ１＞第２厚みＤ２の関係にある。【選択図】図４

Description

本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電デバイスに関する。

従来、液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例として、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えば流路形成基板の一方面側に設けられる振動板上に、下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子が設けられており、下電極が各圧力発生室に対応して設けられる個別電極とされ、上電極が複数の圧力発生室に亘って設けられる共通電極とされたものが知られている。

このような記録ヘッドとして、圧力発生室に対向する領域において圧電体層の上面及び端面が上電極（共通電極）によって覆われており、下電極（個別電極）の上面と圧電体層の上面との距離ｄ１と、下電極の端面と圧電体層の端面との距離ｄ２と、がｄ２≧ｄ１の関係を満たすように構成されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１７２８７８号公報

しかしながら、近年の液体噴射ヘッドの小型化等を背景に、記録ヘッドには、信頼性の確保と優れた変位特性との両立が強く求められている状況があった。特許文献１に記載のように、下電極が個別電極とされ、上電極が共通電極とされる記録ヘッドでは、その製造工程上、圧電体層の上面が平坦とされることが一般的であるが、このような記録ヘッドに対しても、信頼性の確保と優れた変位特性との両立の観点で改良が求められていた。尚、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに限定されず、他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し、また、圧電素子をアクチュエーターやセンサー等に利用した種々の圧電デバイス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、信頼性の確保と優れた変位特性とを両立できる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電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、ノズル開口に連通する圧力発生室をなす空間が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面に積層されて前記空間を封止する振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面に、第１電極、圧電体層、第２電極の順に積層されてなる圧電素子と、を具備し、前記第１電極は、前記空間に対応する領域において前記反対面に沿う少なくとも第１の方向が前記空間より狭い幅で形成され、前記圧電体層は、前記空間に対応する領域において前記第１電極および少なくとも一部の前記振動板と重なるように積層されており、前記第２電極は、前記空間に対応する領域において前記圧電体層に重なるように積層されており、前記圧電素子の積層方向の厚みを前記圧電体層の厚みとして、前記第１電極上に位置する部分の前記圧電体層の第１厚み（Ｄ１）と、前記振動板上に位置する部分の前記圧電体層の第２厚み（Ｄ２）とが、前記第１厚み（Ｄ１）＞前記第２厚み（Ｄ２）の関係にあ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、第１厚み（Ｄ１）を確保することができる分、駆動電圧の印加によって電極間に生じる電界強度を好適に小さなものとすることができる。そして、第１厚み（Ｄ１）をこのように好適に厚く確保しながら、第２厚み（Ｄ２）が不要に厚くはならないので、圧電素子の変位が過度に阻害されることも回避できる。よって、信頼性の確保と優れた変位特性とを両立できる。

ここで、前記第１厚み（Ｄ１）は、前記第１電極上に位置する部分の、少なくとも前記第１の方向中央を含む箇所の前記圧電体層の厚みであることが好ましい。これによれば、上記の第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係が少なくとも前記幅方向中央において満たされるようになり、駆動電圧の印加によって電極間に生じる電界強度を有効に小さなものとすることができる。よって、信頼性の確保と優れた変位特性とをより両立できる。

また、前記第１電極は、前記第１の方向中央に向かって上り傾斜する側面と、前記側面に連続する上面と、を有しており、前記第１厚み（Ｄ１）と、前記第１電極における前記第１の方向に位置する、前記側面及び前記上面との境界上における前記圧電体層の第３厚み（Ｄ３）との比（前記第１厚み（Ｄ１）／前記第３厚み（Ｄ３））が９０％以上であることが好ましい。これによれば、第１電極上に位置する部分の圧電体層の幅方向端部まで含めて、第１厚み（Ｄ１）が好適に厚く確保されるため、駆動電圧の印加によって生じる電極間に電界強度を確実に小さなものとすることができる。よって、信頼性の確保と優れた変位特性とを更に両立できる。

また、前記圧電体層は、前記第１の方向中央に向かって上り傾斜する第１側面と、前記第１側面に連続する第１上面と、を有しており、前記第１上面に、前記第１電極よりも前記第１の方向に置いて幅広、かつ前記振動板とは反対方向に凸である凸部を有していることが好ましい。これによれば、上記の第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係が満たされる構成を容易に実現できる。よって、信頼性の確保と優れた変位特性とを両立しやすくなる。

また、前記凸部は、前記第１の方向中央に向かって上り傾斜する第２側面と、前記第２側面に連続する第２上面と、からなり、前記第１厚み（Ｄ１）は、前記第１電極の前記上面と、前記圧電体層の前記凸部の前記第２上面と、の間の距離であり、前記第２厚み（Ｄ２）は、前記振動板と、前記圧電体層の前記第１上面と、の間の距離であることが好ましい。これによれば、第１厚み（Ｄ１）や第２厚み（Ｄ２）が適切に求められたものとなるため、信頼性の確保と優れた変位特性とを確実に両立できる。

また、前記圧電素子は、前記第１電極と同時にパターニングされてなり前記第１電極上に位置する第１圧電体層と、前記第１圧電体層及び前記第１電極を少なくとも前記第１の方向に覆う第２圧電体層と、からなり、第２圧電体層における前記凸部の第４厚み（Ｄ４）と、前記第１電極及び前記第１圧電体層の第５厚み（Ｄ５）とが、前記第５厚み（Ｄ５）＞前記第４厚み（Ｄ４）の関係にあることが好ましい。これによれば、第４厚み（Ｄ４）が過度に大きなものとされることを防止でき、その結果、上記の第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係を満たしつつ、第１厚み（Ｄ１）が過度に大きなものとされることで変位特性の低下が引き起こされることを防止できる。よって、信頼性の確保と優れた変位特性とを両立できる。

また、前記第１圧電体層の上面から前記第２圧電体層の前記凸部の前記第２上面までの該第２圧電体層の第６厚み（Ｄ６）と、前記第２厚み（Ｄ２）とが、前記第２厚み（Ｄ２）＞前記第６厚み（Ｄ６）の関係にあることが好ましい。これによれば、第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）＞第６厚み（Ｄ６）の関係が満たされるようになるため、第２厚み（Ｄ２）が過度に小さなものとされて必要以上の電界強度が発生することを防止できる。よって、信頼性の確保と優れた変位特性とを両立できる。

また、上記課題を解決する本発明の態様は、上記の何れか一つ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にある。かかる態様によれば、信頼性の確保と優れた変位特性とを両立できる。

また、上記課題を解決する本発明の態様は、少なくとも一つの空間が設けられた基板と、前記基板の一方面に積層されて前記空間を封止する振動板と、前記振動板の前記基板とは反対面に、第１電極、圧電体層、第２電極の順に積層されてなる圧電素子と、を具備し、前記第１電極は、前記空間に対応する領域において前記反対面に沿う少なくとも第１の方向が前記空間より狭い幅で形成され、前記圧電体層は、前記空間に対応する領域において前記第１電極および少なくとも一部の前記振動板と重なるように積層されており、前記第２電極は、前記空間に対応する領域において前記圧電体層に重なるように積層されており、前記圧電素子の積層方向を前記圧電体層の厚みとして、前記第１電極上に位置する部分の前記圧電体層の第１厚み（Ｄ１）と、前記振動板上に位置する部分の前記圧電体層の第２厚み（Ｄ２）とが、前記第１厚み（Ｄ１）＞前記第２厚み（Ｄ２）の関係にあることを特徴とする圧電デバイスにある。かかる態様によれば、信頼性の確保と優れた変位特性とを両立できる。

実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す図。 実施形態１に係る記録ヘッドを示す分解斜視図。 実施形態１に係る記録ヘッドを示す平面図及び断面図。 実施形態１に係る記録ヘッドを示す拡大断面図。 実施形態１に係る記録ヘッドを示す拡大断面図。 実施形態１に係る記録ヘッドの概略を示す平面図。 実施形態１に係る記録ヘッドを示す拡大断面図。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。 実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。 他の実施形態に係る記録ヘッドの構成例を説明する断面図。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略構成を示す図である。

図示するように、インクジェット式記録装置Ｉにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット式記録ヘッドユニット（ヘッドユニット）ＩＩでは、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ている。ヘッドユニットＩＩ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おり、例えば各々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されている。

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及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、ヘッドユニットＩＩを搭載したキャリッジ３が、キャリッジ軸５に沿って移動されるようになっている。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。尚、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。

このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッドとして、以下に説明する本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド（単に「記録ヘッド」と称することがある）が搭載されているため、信頼性の確保と優れた変位特性とを両立できるものとなっている。

以下、本実施形態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について、適宜図面を参照しながら詳述する。図２は、本実施形態の記録ヘッドの分解斜視図である。また、図３（ａ）は、流路形成基板の圧電素子側の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ′線に準ずる断面図である。

図示するように、流路形成基板１０には、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、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が並設されている。すなわち、流路形成基板１０には、ノズル開口２１に連通する圧力発生室１２をなす空間が設けられている。以降、この圧力発生室１２の並設方向を幅方向、又は第１の方向Ｘと称し、流路形成基板１０の厚み方向を第３の方向Ｚと称し、第１の方向Ｘ及び第３の方向Ｚの何れにも垂直な方向を第２の方向Ｙと称する。特許請求の範囲に記載の「第１の方向」は、上記の幅方向、又は第１の方向Ｘ（圧力発生室１２の並設方向）に相当するものである。

流路形成基板１０の圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側には、圧力発生室１２の片側を第１の方向Ｘから絞ることで開口面積を小さくしたインク供給路１３と、第１の方向Ｘにおいて圧力発生室１２と略同じ幅を有する連通路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の圧力発生室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形成されている。流路形成基板１０の一方面、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。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。

流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の一方面には振動板５０が形成されている。振動板５０は、ここでは流路形成基板１０上に設けられた弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた絶縁体膜５２と、により構成されている。ただし、前記の例に制限されず、流路形成基板１０の一部を薄く加工して弾性膜として使用することも可能である。絶縁体膜５２上には、例えばチタンからなる密着層（図示せず）を介して、第１電極６０、圧電体層７０、及び第２電極８０が順次積層され圧電素子３００が形成されている。ただし、密着層は省略することが可能である。

本実施形態では、圧電素子３００と該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板５０とを合わせてアクチュエーター装置と称する。また、振動板５０及び第１電極６０が振動板として作用するが、これに制限されない。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。流路形成基板１０上に第１電極６０を直接設ける場合には、第１電極６０及びインク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ことが好ましい。流路形成基板１０と振動板５０とは別体に限られず、一体として構成されていても構わない。

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おり、能動部毎に独立する個別電極として構成されている。尚、本明細書において、能動部は、圧電素子３００における第１電極６０及び第２電極８０で挟まれた領域を言う。

第１電極６０は、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち、第１電極６０は、圧力発生室１２がなす上記の空間に対応する領域において、反対面（流路形成基板１０とは反対の面）に沿う少なくとも第１の方向Ｘが上記の空間より狭い幅で形成されている。また、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の両端部は圧力発生室１２の外側まで形成されている。このように、第１電極６０は、第１の方向Ｘ以外の方向、例えば第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２がなす上記の空間よりも幅広に構成されていてもよい。ただし、前記の例に限定されず、第１電極６０は、第１の方向Ｘ以外の方向においても、その端部が上記の空間よりも内側に位置するように構成されていても構わない。第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の一端部側（第２の方向Ｙにおける連通路１４とは反対側）にはリード電極９０が接続されている。第１電極６０の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の貴金属が好適に用いられる。

圧電体層７０は、第１の方向Ｘにおいて、第１電極６０よりも広く、かつ圧力発生室１２よりも狭い幅で設けられている。すなわち、圧電体層７０は、圧力発生室１２をなす空間に対応する領域において該第１電極６０及び少なくとも一部の振動板５０と重なるように積層されている。また、第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０のノズル開口２１側の端部（図３（ｂ）の左側端部）は第１電極６０の端部よりも内側に位置しており、第１電極６０が露出した状態とされている。この第１電極６０の露出部分に、上記のリード電極９０が接続されている。一方、圧電体層７０のインク供給路１３側（図３（ｂ）の右側端部）は第１電極６０の端部よりも外側に位置しており、第１電極６０の端部が圧電体層７０によって覆われている。

このような圧電素子３００では、一般的には何れか一方の電極が共通電極とされ、他方の電極が圧力発生室１２毎のパターニングにより個別電極とされる。本実施形態では、第１電極６０が個別電極とされ、第２電極８０が共通電極とされている。第２電極８０を複数の圧力発生室１２に亘って連続して形成することで、この第２電極８０が共通電極とされている。

本実施形態では、圧電素子３００が、第１電極６０と同時にパターニングされてなり第１電極６０上に位置する第１圧電体層７１と、第１圧電体層７１及び第１電極６０を少なくとも幅方向に覆う第２圧電体層７２と、からなるように構成されている。そして、この第２圧電体層７２の上面に、第１電極６０よりも幅広、かつ振動板５０とは反対方向に凸である凸部８３を更に有するように構成されている。このような第１圧電体層７１や第２圧電体層７２は、所定の製造プロセスによって形成され、その境目は、例えば走査型電子顕微鏡による画像解析によって確認することができる。ただし、かかる境目の確認方法は前記の例に制限されない。

圧電体層７０は、第１電極６０上に設けられ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り、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造の結晶膜（ペロブスカイト型結晶）を用いることができる。例えば、Ａは鉛（Ｐｂ）を含み、Ｂはジルコニウム（Ｚｒ）及びチタン（Ｔｉ）のうちの少なくとも一方を含むものである。すなわち、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）Ｏ_３：ＰＺＴ）等を用いることができる。

ただし、圧電体層７０は前記の材料に限定されず、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ_３）、タンタル酸ナトリウム（ＮａＴａＯ_３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ_３）、チタン酸ビスマスナトリウム（（Ｂｉ_１／２Ｎａ_１／２）ＴｉＯ_３）、チタン酸ビスマスカリウム（（Ｂｉ_１／２Ｋ_１／２）ＴｉＯ_３）、鉄酸ビスマス（ＢｉＦｅＯ_３）、タンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９）、ニオブ酸ストロンチウムビスマス（ＳｒＢｉ_２Ｎｂ_２Ｏ_９）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２）及びこれらのうち少なくとも一つを成分として有する固溶体を用いることもできる。鉛を含まない圧電材料を用いれば、環境への負荷を低減できる。

このような圧電体層７０には、各隔壁１１に対応する凹部７５が形成されている。凹部７５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、又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。

第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面側にて、圧力発生室１２をなす空間に対応する領域において圧電体層７０に重なるように積層されており、各圧力発生室１２に共通する共通電極として構成されている。第２電極８０の材料も、第１電極６０の材料と同様に導電性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の貴金属が好適に用いられる。第２電極８０が、上記のような凸部８３を有する第２圧電体層７２に重なるように設けられている関係上、第２圧電体層７２の凸部８３に起因した凸部が、この第２電極８０の上面にも形成されるようになっている。

また、圧電素子３００が設けられた流路形成基板１０上、すなわち、振動板５０、第１電極６０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３２を有する保護基板３０が接着剤３５により接合されている。マニホールド部３２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、上記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が構成されている。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３２のみをマニホールドとしてもよい。更に、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及び保護基板３０の間に介在する弾性膜５１及び絶縁体膜５２に、マニホールド及び各圧力発生室１２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素子保持部３１が設けられている。尚、圧電素子保持部３１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、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の第１電極６０から引き出されたリード電極９０の端部が貫通孔３３内に露出するように設けられている。

保護基板３０上には、信号処理部として機能する駆動回路（図示せず）が固定されている。駆動回路は、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、プリンターコントローラー（図１に示す２００）に接続されている。駆動回路及びリード電極９０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を介して電気的に接続することができる。

また、保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２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、剛性が低い材料からなり、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構成できる。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。

このように、本実施形態の記録ヘッド１は、ノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が幅方向（第１の方向Ｘ）に複数形成された流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側の圧力発生室１２に対応する領域に設けられ、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０が積層されてなる圧電素子３００と、を具備し、第１電極６０は、圧力発生室１２に対応して個々に設けられるとともに、幅方向において圧力発生室１２より幅が細いものとされており、圧電体層７０は、圧力発生室１２に対応する領域において第１電極６０に重なるように積層されており、第２電極８０は、幅方向に亘って連続して圧電体層７０に重なるように積層されているものである。

ここで、本実施形態の記録ヘッド１に搭載される圧電素子３００の構成例について更に詳述する。図４は、図３（ｂ）の拡大図である。図中、Ｄ１〜Ｄ７は、圧電体層７０に関する膜厚であり、特にこのうちＤ１〜Ｄ６は、圧電体層７０の第３の方向Ｚにおける膜厚である。

圧電素子３００では、該圧電素子３００の積層方向（図２〜７等に示す第３の方向Ｚ）の厚みを圧電体層７０の厚みとして、第１電極６０上に位置する部分（Ｗ１）の圧電体層７０の第１厚み（Ｄ１）と、第１電極６０より幅方向側にあり振動板５０上に位置する部分（Ｗ２）の圧電体層７０の第１厚み（Ｄ２）とが、第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係にある。これによれば、第１厚み（Ｄ１）が確保される分、第１電極６０や第２電極８０への駆動電圧の印加によって電極間に生じる電界強度を好適に小さなものとすることができる。そして、第１厚み（Ｄ１）の厚みをこのように好適に厚く確保しながら、第２厚み（Ｄ２）が不要に厚くはならないので、圧電素子３００の変位が過度に阻害されることも回避できる。

すなわち、従来において、下電極が個別電極とされ上電極が共通電極とされる記録ヘッドでは、その製造工程上、圧電体層の上面が平坦とされることが一般的であり、また仮に下電極が形成されている分だけ圧電体層の上面が凸になるとしても、その凸の厚さは下電極の厚さに等しくなるはずである。一方、変位特性の面では、本願で言う第２厚み（Ｄ２）の部分は変位動作に対しては負荷になるので第２厚み（Ｄ２）は薄いほど理想的である。しかし、安易に第２厚み（Ｄ２）を薄くすれば同時に第１厚み（Ｄ１）も薄くなるため、第１厚み（Ｄ１）の厚みが薄くなり過ぎて、電界強度が強くなり過ぎたり、或いは必要な剛性が不足したりするなどを招いてしまう虞があった。そのため従来は、余分な厚みが含まれた第２厚み（Ｄ２）になっていた。しかし、本実施形態では、所定の製造プロセスによって圧電素子３００を形成するようにして、上記の第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係を満足できるものとなっている。

この第１厚み（Ｄ１）は、第１電極６０上に位置する部分（Ｗ１）の幅方向中央の圧電体層７０の厚みである。これによれば、上記の第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係が少なくとも幅方向中央において満たされるようになり、駆動電圧の印加によって生じる電界強度を有効に小さなものとすることができる。ただし、第１厚み（Ｄ１）は、幅方向中央の圧電体層７０のみの厚みに限定されず、少なくとも幅方向中央を含む箇所の圧電体層７０の厚みであればよい。この場合、幅方向中央を含む複数個所での測定平均値等を用いることができる。これによれば、第１厚み（Ｄ１）の測定の起算点や終点となる面に荒さがあり、一点の測定点のみでは信頼性を確保しにくいときに有利となる。

また、第１電極６０は、幅方向中央に向かって上り傾斜する側面６０ａと、側面６０ａに連続する上面６０ｂと、を有しており、第１厚み（Ｄ１）と、第１電極６０における幅方向に位置する、側面６０ａ及び上面６０ｂとの境界上における圧電体層７０の第３厚み（Ｄ３）との比（第１厚み（Ｄ１）／第３厚み（Ｄ３））が９０％以上であるように構成されている。これによれば、第１電極６０上に位置する部分（Ｗ１）の圧電体層７０の幅方向端部まで含めて、第１厚み（Ｄ１）が好適に大きいものとされる。

ここで、圧電体層７０は、幅方向中央に向かって上り傾斜する第１側面７２ａと、第１側面７２ａに連続する第１上面７２ｂと、を有しており、第１上面７２ｂに、第１電極６０よりも幅広、かつ振動板５０とは反対方向に凸である凸部８３を有するように構成されている。具体的に、本実施形態の記録ヘッド１に搭載される圧電素子３００は、第１電極６０と同時にパターニングされてなり第１電極６０上に位置する第１圧電体層７１と、第１圧電体層７１及び第１電極６０を少なくとも幅方向に覆う第２圧電体層７２と、からなるように構成されている。そして、凸部８３が、幅方向中央に向かって上り傾斜する第２側面７２ｃと、第２側面７２ｃに連続する第２上面７２ｄと、からなるように構成されている。

言い換えれば、圧電体層７０のうち、第１圧電体層７１及び第１電極６０を少なくとも幅方向に覆う第２圧電体層７２が、幅方向中央に向かって上り傾斜する第１側面７２ａと、第１側面７２ａに連続する第１上面７２ｂと、この第１上面７２ｂから幅方向中央に向かって更に上り傾斜する第２側面７２ｃと、第２側面７２ｃに連続する第２上面７２ｄと、を有するように構成されている。このような第２側面７２ｃと第２側面７２ｃとによって形成される凸部８３を具備するようにすることで、上記の第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係が満たされやすくなる。

第１圧電体層７１は、例えば一層の圧電体膜からなるものである。第１電極６０の側面６０ａと振動板５０とは所定の鋭角θ１を成しており、第１圧電体層７１の側面７１ａと振動板５０とも上記と同様の所定の鋭角θ１を成している。つまり、第１電極６０と同時にパターニングされることで、第１圧電体層７１の側面７１ａが、第１電極６０の側面６０ａに対して連続かつ平行なものとされている。

また、第２圧電体層７２は、例えば複数層の圧電体膜から製造されてなるものである。第２圧電体層７２の第１上面７２ｂから更に幅方向中央に向かって上り傾斜する第２側面７２ｃは、振動板５０とは所定の鋭角θ２を成している。

第２圧電体層７２の第２側面７２ｃと振動板５０との成す鋭角θ２は、第１電極６０の側面６０ａ等と振動板５０との成す鋭角θ１よりも小さなものとされており、第２圧電体層７２の第２側面７２ｃが、第１電極６０の側面６０ａよりも、緩やかに振動板５０側から立ち上がるようになっている。このような態様において、上記の厚み関係を実現するため、第２圧電体層７２の第２側面７２ｃの起伏開始位置Ｕ１は、第１電極６０の側面６０ａの起伏開始位置Ｕ２よりも外側となるように形成されている。

また、第２圧電体層７２における凸部８３の第４厚み（Ｄ４）と、第１電極６０及び第１圧電体層７１の第５厚み（Ｄ５）とが、第５厚み（Ｄ５）＞第４厚み（Ｄ４）の関係にあるように構成されている。これによれば、第４厚み（Ｄ４）が過度に大きなものとされることを防止でき、その結果、上記の第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係を満たしつつ、第１厚み（Ｄ１）が過度に大きなものとされることを防止できる。

そして、第１圧電体層７１の上面から第２圧電体層７２の凸部８３の第２上面７２ｄまでの該第２圧電体層７２の第６厚み（Ｄ６）と、第２厚み（Ｄ２）とが、第２厚み（Ｄ２）＞第６厚み（Ｄ６）の関係にあるように構成されている。これによれば、第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）＞第６厚み（Ｄ６）の関係が満たされるようになり、第２厚み（Ｄ２）が過度に小さなものとされて必要以上の電界強度が発生することを防止できる。本実施形態では、第２圧電体層７２の第１側面７２ａ及び第１上面７２ｂの境界位置Ｕ３よりも、第１圧電体層７１の側面７１ａ及び上面７１ｂの境界位置Ｕ４が幅方向中央側に位置するようにされているため、第１電極６０上において、第１圧電体層７１の上面７１ｂ上に位置する第２圧電体層７２の第６厚み（Ｄ６）が確保されるようになり、第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係が確実に満たされるようになっている。

第１厚み（Ｄ１）の算出に際して、第１電極６０上に位置する部分（Ｗ１）の圧電体層７０であっても、場所によっては、その上端側が第２圧電体層７２の第２側面７２ｃとなるところがあり、この場合、第１厚み（Ｄ１）を適切なものとして求めにくくなる。同様に、第２厚み（Ｄ２）の算出に際して、第１電極６０より幅方向側にあり振動板５０上に位置する部分（Ｗ２）の圧電体層７０であっても、場所によっては、その上端側が第２圧電体層７２の第１側面７２ａとなるところがあり、この場合、第２厚み（Ｄ２）を適切なものとして求めにくくなる。これらの場合、第１厚み（Ｄ１）を、第１電極６０の上面６０ｂと、第２圧電体層７２の凸部８３の第２上面７２ｄと、の間の距離とし、第２厚み（Ｄ２）を、振動板５０と、第２圧電体層７２の第１上面７２ｂと、の間の距離とすればよい。これによれば、第１厚み（Ｄ１）や第２厚み（Ｄ２）を適切に求めることができる。

このような厚み範囲は、例えば以下の通りである。すなわち、第１厚み（Ｄ１）は７００〜５０００ｎｍとすることができ、第２厚み（Ｄ２）は６００〜５０００ｎｍとすることができる。また、第１電極６０の厚みは５０〜２５０ｎｍとすることができ、第１圧電体層７１の厚みは１００〜４００ｎｍとすることができる。

ちなみに、第２圧電体層７２の第１側面７２ａも、振動板５０に対して同じ鋭角θ１を成すように構成されている。したがって、互いに平行である第１電極６０の側面６０ａ及び第１圧電体層７１の側面７１ａに対して、第２圧電体層７２の第１側面７２ａも更に平行に位置するようにされている。そして、第１電極６０の側面６０ａ及び第１圧電体層７１の側面７１ａと、第２圧電体層７２の第１側面７２ａと、の法線長さを第７厚み（Ｄ７）と称すると、第７厚み（Ｄ７）＞第１厚み（Ｄ１）であるように構成されている。これにより、第２圧電体層７２の幅方向端部側において、第２圧電体層７２が過度に薄くなる事態を回避でき、第１電極６０及び第２電極８０が近接して必要以上の電界強度が発生することを防止できる。

以上、本実施形態の圧電素子３００の構成について詳述したが、その構成は前記の例に制限されず、本発明の要旨を変更しない範囲において、第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）とされており、好ましくは第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）＞第３厚み（Ｄ３）とされていれば、各辺の幾何学的関係や各側面の起伏位置は変更可能である。

図５は、このような厚み関係を有する圧電素子３００を実現するための、各部の長さ比の一例を説明するための図である。尚、図５は図４に対応しており、矢印範囲及び数値によって各部の長さ比の一例が表されている。

図示するように、厚さ方向（第３の方向Ｚ）に関しては、第１厚み（Ｄ１）を約１０とすると、第２厚み（Ｄ２）を約９、第３厚み（Ｄ３）を約９．６、第４厚み（Ｄ４）を約２、第５厚み（Ｄ５）を約４、第６厚み（Ｄ６）を約７として構成することができる。

また、上記の第１厚み（Ｄ１）を約１０とすると、幅方向（第１の方向Ｘ）に関しては、第１電極６０の側面（図４の側面６０ａ）及び第１圧電体層７１の側面（図４の側面７１ａ）を第１の方向Ｘに平行な方向に投影した長さを約２、第２圧電体層７２の第１側面（図４の第１側面７２ａ）を第１の方向Ｘに平行な方向に投影した長さを約２．５、第２圧電体層７２の第１上面（図４の第１上面７２ｂ）の長さを約２．５、第２圧電体層７２の第２側面（図４の第２側面７２ｃ）を第１の方向Ｘに平行な方向に投影した長さを約４、第２圧電体層７２の第２上面（図４の第２上面７２ｄ）の長さを約１８として構成することができる。尚、上記の第１電極６０の側面６０ａ及び第１圧電体層７１の側面７１ａと、第２圧電体層７２の第１側面７２ａと、の法線長さである第７厚み（Ｄ７）は、約１１．２として構成することができる。

以上、図４〜図５を用いて詳述した圧電素子３００の態様は、記録ヘッド１における各隔壁１１に対応する凹部７５がその幅方向両側に存在するものである。一方、その幅方向両側に凹部７５が存在しないような場所においても、上記の厚み関係は実現可能である。図６は、記録ヘッド１の流路形成基板１０の圧電素子３００側の概略を示す平面図である。Ｂ−Ｂ′線で図示するような、第２の方向Ｙにおける凹部７５を越えた場所においても、上記の厚み関係が満たされる。

図７は、図６のＢ−Ｂ′線に準ずる断面図である。図４〜図５の例と比べて、その幅方向両側に凹部７５が存在しない分、第２圧電体層７２の側面（図４に示す第１側面７２ａ）は形成されず、その結果、法線長さである上記の第７厚み（Ｄ７）を観念しにくいが、図７に示す態様においても、第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係、好ましくは第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）＞第３厚み（Ｄ３）の関係が満たされるように構成でき、これにより、信頼性の確保と優れた変位特性との両立を図ることができる。

次に、本実施形態の記録ヘッドの製造方法について説明する。図８〜図１１は、記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。

図８（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の表面に弾性膜５１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二酸化シリコンからなる弾性膜５１を形成した。もちろん、弾性膜５１の材料は、二酸化シリコンに限定されず、窒化シリコン膜、ポリシリコン膜、有機膜（ポリイミド、パリレンなど）等にしてもよい。弾性膜５１の形成方法は熱酸化に限定されず、スパッタリング法、ＣＶＤ法、スピンコート法等によって形成してもよい。

次いで、図８（ｂ）に示すように、弾性膜５１上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５２を形成する。もちろん、絶縁体膜５２は、酸化ジルコニウムに限定されず、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミン酸ランタン（ＬａＡｌＯ_３）等を用いるようにしてもよい。絶縁体膜５２を形成する方法としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等が挙げられる。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８（ｃ）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、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、図示していないが密着層としてチタンを用いている。尚、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。密着層の成膜方法は、電極材料と同様である。

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・分散したいわゆる塗布溶液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、いわゆる液相法を用いて圧電体層７０を形成している。

液相法としては、ゾル−ゲル法やＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ) 法等が挙げられるが、前記の例に限定されない。液相法によれば、塗布後の塗布溶液の流動を利用して、所定の厚み関係を満足する圧電体層７０を好適に得ることができる。ただし、圧電体層７０の製造方法は液相法に限定されず、例えば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。液相法以外の方法によって圧電体層７０を形成する場合、必要に応じて圧電体層７０を所定の厚さ関係を満足するように加工すればよい。もちろん、液相法を用いた上で圧電体層７０を所定形状に加工するプロセスを実施することも可能ではある。

本実施形態では、所定の塗布溶液を用い、比較的少ない積層数で圧電体膜７４を積層し、圧電体層７０を形成するようにしている。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及び圧電体膜７４を同時にパターニングする。尚、第１電極６０及び圧電体膜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。

圧電体膜７４の形成方法は以下の通りである。すなわち、第１電極６０が形成された流路形成基板用ウェハー１１０上に金属錯体を含む塗布溶液を塗布する（塗布工程）。次いで、この圧電体前駆体膜を所定温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）。次に、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結晶化させ、圧電体膜７４を形成する（焼成工程）。尚、このような乾燥工程、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、ホットプレートや、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ装置などを用いることができる。

その後、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。ちなみに、２層目以降の圧電体膜７４は、振動板５０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の上面上に亘って連続して形成するようにした。本実施形態では、計５層の圧電体膜７４からなる圧電体層７０を形成したが、前記の例に制限されず、圧電体層７０を所定の厚さ関係を満足するように製造できればよい。

ここで、本実施形態では、従来のものと比べて低粘度である塗布溶液を用い、２層目以降の圧電体膜７４を比較的厚い態様で塗布できるようにされている。その結果、塗布〜脱脂までの回数や、焼成の回数が大きく低減されることとなる。このような低粘度の塗布溶液としては、例えば粘度範囲が約４．０〜９．０ＭＰａ、好ましくは約５．５〜７．５ＭＰａであるものが挙げられる。

次に、図９（ｃ）に示すように、圧電体層７０をパターニングして凹部７５等を形成する。本実施形態では、圧電体層７０上に所定形状のマスク（図示なし）を設け、このマスクを介して圧電体層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。尚、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であっても、エッチング液を用いたウェットエッチングであってもよい。

次に、図１０（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の一方面側（圧電体層７０が形成された面側）に亘って、圧電体層７０のパターニングした側面上、第１電極６０上、及び振動板５０上に亘って第２電極８０を形成するとともにパターニングする。各圧電素子３００の幅方向の間の振動板５０上にも第２電極８０を形成するようにしてある。尚、本実施形態では、圧電体層７０をパターニングした後、第２電極８０を形成するとともにパターニングするようにしたが、特にこれに限定されず、圧電体層７０をパターニングする前に第２電極８０を形成した後、第２電極８０と圧電体層７０とのパターニングを行うようにしてもよい。

次に、リード電極９０を形成するとともに所定形状にパターニングする。そして、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、図１０（ｂ）に示すように、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、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図１０（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜を介して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を接合するとともに、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２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、本実施形態の記録ヘッド１とする。

以下、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。尚、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）
ゾル−ゲル法により圧電体層７０を形成する上で、比較的低粘度である塗布溶液［１］を用いた。ゾル−ゲル法では、塗布工程〜焼成工程をそれぞれ１回ずつ実施して、第１圧電体層７１となる圧電体膜７４を１８０ｎｍ形成した。そして、塗布工程〜焼成工程を１回ずつ実施するのを５サイクル繰り返し、３４０ｎｍの圧電体膜７４を５層形成した。計６層の圧電体膜７４からなり、上記の厚みの関係を有する圧電素子３００を得て、この圧電素子３００を具備するように液体噴射ヘッドを製造した。

（比較例１）
ゾル−ゲル法により圧電体層７０を形成する上で、比較的高粘度である従来の塗布溶液［２］を用いた。ゾル−ゲル法では、塗布工程〜焼成工程をそれぞれ１回ずつ実施し、第１圧電体層となる圧電体膜７４を１７０ｎｍ形成した。そして、塗布工程〜脱脂工程を３回実施した後に焼成工程を１回実施するのを３サイクル、塗布工程〜脱脂工程を２回実施した後に焼成工程を１回実施するのを１サイクル繰り返し、１６０ｎｍの圧電体膜７４を１１層形成した。計１２層の圧電体膜７４からなる圧電素子を得て、この圧電素子を具備するように液体噴射ヘッドを製造した。

各ゾルの組成、圧電素子を形成する上での構成、厚み等を表１に示す。

表１から分かるように、実施例１では、比較的低粘度である塗布溶液［１］を用いることで、塗布〜焼成工程の繰り返しを大きく削減でき、それでいて通常使用可能な範囲の膜厚を得ることができた。塗布回数の低減により、コストダウンをも図られるものと予想される。また、塗布溶液［１］を用いれば、粘度が比較的高い塗布溶液を薄塗り・多層塗りしないで所望の圧電素子３００を得ることができるため、クラック発生防止や膜厚均一性にも優れる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電デバイスとなる。

（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記のものに限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、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。流路形成基板１０に設けられる圧力発生室１２をなす空間は複数に限られず、デバイスの用途等に応じては単数であってもよい。

さらに、上記の実施形態では、第１の方向Ｘにおいて圧電体層７０が圧力発生室１２の内側に配置される態様であったが、これに制限されない。例えば図１１に示すように、第１の方向Ｘにおいて各圧電素子３００の間の振動板５０上にも圧電体層７０Ａを延設するようにし、この振動板５０上に延設された圧電体層７０Ａ上にも、第２電極８０Ａを形成するようにしてもよい。かかる態様であっても、本発明の要旨を変更しない範囲において上記の厚さ関係を満たすことで、信頼性の確保と変形特性の向上とを両立できる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電デバイスが提供される。

尚、上記の実施形態では、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。

また、本発明にかかる圧電素子は、液体噴射ヘッドに用いられる圧電素子に限定されず、他の圧電デバイスにも用いることができる。このような圧電デバイスは、少なくとも一つの空間が設けられた基板１０と、基板１０の一方面に積層されて上記空間を封止する振動板５０と、振動板５０の基板１０とは反対面に、第１電極６０、圧電体層７０、第２電極８０の順に積層されてなる圧電素子３００と、を具備し、第１電極６０は、上記空間に対応する領域において反対面に沿う少なくとも第１の方向が上記空間より狭い幅で形成され、圧電体層７０は、上記空間に対応する領域において第１電極６０及び少なくとも一部の振動板５０と重なるように積層されており、第２電極８０は、上記空間に対応する領域において圧電体層７０に重なるように積層されており、圧電素子３００の積層方向を圧電体層７０の厚みとして、第１電極６０上に位置する部分の圧電体層７０の第１厚み（Ｄ１）と、振動板５０上に位置する部分の圧電体層７０の第２厚み（Ｄ２）とが、第１厚み（Ｄ１）＞第２厚み（Ｄ２）の関係にあるような構成により実現できる。この種の他の圧電デバイスとしては、例えば、超音波発信器等の超音波デバイス、超音波モーター、温度−電気変換器、圧力−電気変換器、強誘電体トランジスター、圧電トランス、赤外線等の有害光線の遮断フィルター、量子ドット形成によるフォトニック結晶効果を使用した光学フィルター、薄膜の光干渉を利用した光学フィルター等のフィルターなどが挙げられる。また、センサーとして用いられる圧電素子、強誘電体メモリーとして用いられる圧電素子にも本発明は適用可能である。圧電素子が用いられるセンサーとしては、例えば、赤外線センサー、超音波センサー、感熱センサー、圧力センサー、焦電センサー、及びジャイロセンサー（角速度センサー）等が挙げられる。

その他、本実施形態の圧電素子３００は、強誘電体素子として好適に用いることもできる。好適に用いることができる強誘電体素子としては、強誘電体トランジスター（ＦｅＦＥＴ）、強誘電体演算回路（ＦｅＬｏｇｉｃ）及び強誘電体キャパシター等が挙げられる。さらに、本実施形態の圧電素子３００は、良好な焦電特性を示すことから、焦電素子に好適に用いることができる。好適に用いることができる焦電素子としては、温度検出器、生体検出器、赤外線検出器、テラヘルツ検出器及び熱−電気変換器等が挙げられる。

Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 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、 ５３ マスク膜、 ６０ 第１電極、 ６０ａ，７１ａ 側面、 ６０ｂ，７１ｂ 上面、 ７２ａ 第１側面、 ７２ｂ 第１上面、 ７２ｃ 第２側面、 ７２ｄ 第２上面、 ７０，７０Ａ 圧電体層、 ７１ 第１圧電体層、 ７２ 第２圧電体層、 ７４ 圧電体膜、 ７５ 凹部、 ８０，８０Ａ 第２電極、 ８３ 凸部、 ９０ リード電極、 １００ マニホールド、 １１０ 流路形成基板用ウェハー、 １３０ 保護基板用ウェハー、 ３００ 圧電素子

Claims (9)

1. ノズル開口に連通する圧力発生室をなす空間が設けられた流路形成基板と、
   前記流路形成基板の一方面に積層されて前記空間を封止する振動板と、
   前記振動板の前記流路形成基板とは反対面に、第１電極、圧電体層、第２電極の順に積層されてなる圧電素子と、を具備し、
   前記第１電極は、前記空間に対応する領域において前記反対面に沿う少なくとも第１の方向が前記空間より狭い幅で形成され、
   前記圧電体層は、前記空間に対応する領域において前記第１電極及び少なくとも一部の前記振動板と重なるように積層されており、
   前記第２電極は、前記空間に対応する領域において前記圧電体層に重なるように積層されており、
   前記圧電素子の積層方向の厚みを前記圧電体層の厚みとして、前記第１電極上に位置する部分の前記圧電体層の第１厚み（Ｄ１）と、前記振動板上に位置する部分の前記圧電体層の第２厚み（Ｄ２）とが、前記第１厚み（Ｄ１）＞前記第２厚み（Ｄ２）の関係にあること
   を特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記第１厚み（Ｄ１）は、前記第１電極上に位置する部分の、少なくとも前記第１の方向中央を含む箇所の前記圧電体層の厚みであること
   を特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記第１電極は、前記第１の方向中央に向かって上り傾斜する側面と、前記側面に連続する上面と、を有しており、
   前記第１厚み（Ｄ１）と、前記第１電極における前記第１の方向に位置する、前記側面及び前記上面との境界上における前記圧電体層の第３厚み（Ｄ３）との比（前記第１厚み（Ｄ１）／前記第３厚み（Ｄ３））が９０％以上であること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記圧電体層は、前記第１の方向中央に向かって上り傾斜する第１側面と、前記第１側面に連続する第１上面と、を有しており、
   前記第１上面に、前記第１電極よりも前記第１の方向において幅広、かつ前記振動板とは反対方向に凸である凸部を有していること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記凸部は、前記第１の方向中央に向かって上り傾斜する第２側面と、前記第２側面に連続する第２上面と、からなり、
   前記第１厚み（Ｄ１）は、前記第１電極の前記上面と、前記圧電体層の前記凸部の前記第２上面と、の間の距離であり、前記第２厚み（Ｄ２）は、前記振動板と、前記圧電体層の前記第１上面と、の間の距離であること
   を特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記圧電素子は、前記第１電極と同時にパターニングされてなり前記第１電極上に位置する第１圧電体層と、前記第１圧電体層及び前記第１電極を少なくとも前記第１の方向に覆う第２圧電体層と、からなり、
   第２圧電体層における前記凸部の第４厚み（Ｄ４）と、前記第１電極及び前記第１圧電体層の第５厚み（Ｄ５）とが、前記第５厚み（Ｄ５）＞前記第４厚み（Ｄ４）の関係にあること
   を特徴とする請求項４又は５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記第１圧電体層の上面から前記第２圧電体層の前記凸部の前記第２上面までの該第２圧電体層の第６厚み（Ｄ６）と、前記第２厚み（Ｄ２）とが、前記第２厚み（Ｄ２）＞前記第６厚み（Ｄ６）の関係にあること
   を特徴とする請求項６に記載の液体噴射ヘッド。
8. 請求項１〜７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。
9. 少なくとも一つの空間が設けられた基板と、
   前記基板の一方面に積層されて前記空間を封止する振動板と、
   前記振動板の前記基板とは反対面に、第１電極、圧電体層、第２電極の順に積層されてなる圧電素子と、を具備し、
   前記第１電極は、前記空間に対応する領域において前記反対面に沿う少なくとも第１の方向が前記空間より狭い幅で形成され、
   前記圧電体層は、前記空間に対応する領域において前記第１電極および少なくとも一部の前記振動板と重なるように積層されており、
   前記第２電極は、前記空間に対応する領域において前記圧電体層に重なるように積層されており、
   前記圧電素子の積層方向を前記圧電体層の厚みとして、前記第１電極上に位置する部分の前記圧電体層の第１厚み（Ｄ１）と、前記振動板上に位置する部分の前記圧電体層の第２厚み（Ｄ２）とが、前記第１厚み（Ｄ１）＞前記第２厚み（Ｄ２）の関係にあること
   を特徴とする圧電デバイス。

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