JP2017052254A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

【課題】信頼性の向上した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】第１電極６０は凹部１２の少なくとも一方の並設方向において凹部の並設方向の寸法より小さい第１幅で形成され、圧電体層７０は、第１電極より並設方向の外側まで延設されて第１幅より大きく且つ凹部の並設方向の幅より小さい第２幅を有し、振動板５０は、酸化ジルコニウム層５２を含み、酸化ジルコニウム層の第１幅の第１電極に対向する領域を第１領域ｐ、酸化ジルコニウム層の第１領域ｐより並設方向の外側で圧電体層が設けられている領域に対向する領域を第２領域ｑ、酸化ジルコニウム層の第２領域ｑより外側で凹部に対向する領域を第３領域ｒとしたとき、酸化ジルコニウム層は、第１領域ｐの厚さ方向の少なくとも第１電極側が粒状の結晶を含み、第３領域ｒが柱状の結晶を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、酸化ジルコニウム層を含む振動板を具備する圧電素子を有する圧電デバイス、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。
圧電デバイスに用いられる圧電素子としては、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強誘電体層を、２つの電極で挟んで構成されたものがあり、このような圧電素子は、振動板の一部として酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）層を設けたものが知られている。
そして、スパッタリング法等により金属ジルコニウム層を形成し、金属ジルコニウム層を熱酸化することにより酸化ジルコニウム層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、振動板の下地層や第一電極との密着性に優れた酸化ジルコニウム層とするため、粒状の結晶粒としたものが用いられている（特許文献２、３参照）。
特開２００５−２９４４３８号公報 特開２０１３−２０２８５８号公報 特開２０１４−１７６９８５号公報
しかしながら、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、未だ信頼性が十分でないという問題がある。これは酸化ジルコニウム層と第１電極との密着性の問題だけでなく、酸化ジルコニウム層の靱性が十分でないという原因に基づく可能性がある。
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。
本発明はこのような事情に鑑み、信頼性の向上した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。
上記課題を解決する本発明の態様は、複数の凹部が設けられた基板と、前記基板の一方面側に設けられた振動板と、前記振動板の上方に設けられて、前記基板側から第１電極、圧電体層および第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、前記第１電極は前記凹部の少なくとも一方の並設方向において前記凹部の並設方向の寸法より小さい第１幅で形成され、前記圧電体層は、前記第１電極より前記並設方向の外側まで延設されて前記第１幅より大きく且つ前記凹部の前記並設方向の幅より小さい第２幅を有し、前記振動板は、酸化ジルコニウム層を含み、前記酸化ジルコニウム層の前記第１幅の前記第１電極に対向する領域を第１領域、前記酸化ジルコニウム層の前記第１領域より前記並設方向の外側で前記圧電体層が設けられている領域に対向する領域を第２領域、前記酸化ジルコニウム層の前記第２領域より前記並設方向の外側で前記凹部に対向する領域を第３領域としたとき、前記酸化ジルコニウム層は、前記第１領域の厚さ方向の少なくとも前記第１電極側が粒状の結晶を含み、前記第３領域が柱状の結晶を含む、ことを特徴とする圧電デバイスにある。
かかる態様では、酸化ジルコニウム層の第１電極と接触する部分は粒状の結晶として密着性を確保する一方、圧電素子を凹部側に変形した際の圧電素子を支持する腕部となる第３領域は柱状の結晶として靱性を確保し、破壊及び変位低下が防止され、より高い信頼性のある圧電デバイスを得ることができる。
ここで、前記酸化ジルコニウム層は、前記第２領域が粒状の結晶を含むことが好ましい。これによれば、第２領域の圧電体層と酸化ジルコニウム層との密着性が向上すると共に靱性も向上し、さらに信頼性が向上する。
前記酸化ジルコニウム層は、少なくとも前記第１領域において、厚さ方向の前記第１電極側に設けられた粒状の結晶を含む第１層と、前記基板側に設けられた柱状の結晶を含む第２層とを有することが好ましい。また、これによれば、第１領域の第１電極と酸化ジルコニウム層との密着性が向上すると共に靱性も向上し、さらに信頼性が向上する。
また、前記酸化ジルコニウム層は、前記第１領域の厚さが、前記第３領域の厚さより厚いことが好ましい。これによれば、圧電素子の部分の振動板が厚く、腕部が薄くなるので、変位効率が向上する。
また、前記酸化ジルコニウム層は、イットリウムを含むことが好ましい。これによれば、酸化ジルコニウム層の靱性が向上し、信頼性がさらに向上する。
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、信頼性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。
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、信頼性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。
また、本発明の他の態様は、複数の凹部が設けられた基板と、前記基板の一方面側に設けられた振動板と、前記振動板の上方に設けられて、前記基板側から第１電極、圧電体層および第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、前記第１電極は前記凹部の少なくとも一方の並設方向において前記凹部の並設方向の寸法より小さい第１幅で形成され、前記圧電体層は、前記第１電極より前記並設方向の外側まで延設されて前記第１幅より大きく且つ前記凹部の前記並設方向の幅より小さい第２幅を有し、前記振動板は、酸化ジルコニウム層を含み、前記酸化ジルコニウム層の前記第１幅の前記第１電極に対向する領域を第１領域、前記酸化ジルコニウム層の前記第１領域より前記並設方向の外側で前記圧電体層が設けられている領域に対向する領域を第２領域、前記酸化ジルコニウム層の前記第２領域より前記並設方向の外側で前記凹部に対向する領域を第３領域としたとき、前記酸化ジルコニウム層は、前記第１領域の厚さ方向の少なくとも前記第１電極側が粒状の結晶を含み、前記第３領域が柱状の結晶を含む、圧電デバイスの製造方法であって、前記酸化ジルコニウム層の前記粒状の結晶を含む部分は、液相法で形成し、前記酸化ジルコニウム層の前記柱状の結晶を含む部分は、気相法で形成したジルコニウム層を酸化して形成する、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、酸化ジルコニウム層の第１電極と接触する部分は粒状の結晶として密着性を確保する一方、圧電素子を凹部側に変形した際の圧電素子を支持する腕部となる第３領域は柱状の結晶として靱性を確保し、破壊及び変位低下が防止され、より高い信頼性のある圧電デバイスを製造することができる。
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。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。 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。 本発明の実施形態１に係る酸化ジルコニウムのＳＥＭ画像である。 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。 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。 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。 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。 本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの断面図である。 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。 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。
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斜視図であり、図２Ａは、インクジェット式記録ヘッドの平面図、図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ′線断面図であり、図３は、第１の方向Ｘの要部を拡大した断面図である。
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、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室１２が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向を、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。
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。
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、図３に示すように、流路形成基板１０上に形成された酸化物からなる酸化層５１と、酸化層５１上に液相法によって形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる酸化ジルコニウム層５２と、を具備する。
酸化層５１としては、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等を用いることができる。なお、本実施形態では、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、酸化層５１によって構成されている。このため、振動板５０の流路形成基板１０側には、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。このため、酸化シリコンである酸化層５１を設けるのが好ましいが、もちろん、流路の形状や製造方法等によっては、酸化層５１を設けずに、流路形成基板１０上に直接酸化ジルコニウム層５２を設けるようにしてもよい。
振動板５０上には、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とが形成されている。本実施形態では、振動板５０、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０で圧電素子３００が構成されている。この基板（流路形成基板１０）上に変形可能に設けられた圧電素子３００が本実施形態の圧電アクチュエーターとなる。
ここで、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、後述する能動部毎に電気的に独立する個別電極を構成する。そして第１電極６０は、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいては、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅（第１幅に相当する）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しない、または酸化しても、導電性を維持できる材料であることが必要であり、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。
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。
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。
圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側（本実施形態では、インク供給路側）における圧電体層７０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。圧力発生室１２の第２の方向Ｙの他端側における圧電体層７０の端部は、第１電極６０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置している。
なお、圧電体層７０の外側まで延設された第１電極６０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。図示は省略するが、このリード電極９０は、駆動回路等に繋がる接続配線が接続される端子部を構成する。
また、圧電体層７０には、各隔壁１１に対向する凹部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Ｘ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、圧電体層７０は、第１の方向Ｘの幅が圧力発生室１２の幅より小さい幅（第２幅に相当する）に切り分けられ、振動板５０の圧力発生室１２の幅方向端部に対向する部分（いわゆる振動板５０の腕部）の剛性が抑えられるため、圧電素子３００を良好に変位させることができる。
圧電体層７０としては、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）が挙げられる。圧電体層７０の材料としては、鉛（Ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）を含むもの、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。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等を用いることができる。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。
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。
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。なお、本実施形態では、圧電体層７０の形成時の内部応力は引張応力となっている。
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。
第２電極８０としては、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２電極８０は、複数材料の積層であってもよい。そして、第２電極８０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。
このような第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対側の面と、凹部７１の内面、つまり、圧電体層７０の側面と、振動板５０上とに亘って連続して設けられている。
また、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端側（インク供給路側）における第２電極８０の端部は、圧電体層７０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置している。つまり、圧電体層７０の第２の方向Ｙの端部は、第２電極８０よりも外側に突出して設けられている。
このような構成の圧電素子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。
本実施形態では、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の第２の方向Ｙにおいて圧力発生室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。
ここで、本実施形態では、図２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によって規定されており、且つ能動部３１０の第２の方向Ｙの端部は、圧力発生室１２に相対向する領域の外側、すなわち、非可撓部に設けられている。
そして、能動部３１０の第２の方向Ｙの外側、本実施形態では、インク供給路１３とは反対側には、第２電極８０が設けられていない非能動部が配置されている。
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。
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１及び図２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。
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。
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。
ここで、本実施形態の酸化ジルコニウム層５２の詳細を説明する。なお、図３は、圧力発生室１２の並設方向である第１の方向Ｘに沿った断面であり、図３において、第１電極６０の幅に対向する領域を第１領域ｐ、第１領域ｐの第１の方向Ｘの両側で圧電体層７０が存在する領域を第２領域ｑ、第２領域ｑの第１の方向Ｘの両側で圧力発生室１２に対応する領域を第３領域ｒとする。
酸化ジルコニウム層５２は、粒状の結晶を有する酸化ジルコニウム層５２１と、柱状又は柱状に近い結晶（本件では、両者を合わせて柱状の結晶という）を有する酸化ジルコニウム層５２２とからなる。粒状の結晶を有する酸化ジルコニウム層５２１は、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法等の液相法によって形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなり、第１領域ｐと、その両側の第２領域ｑの途中まで存在する。一方、柱状の結晶を有する酸化ジルコニウム層５２２は、スパッタリング法、ＣＶＤ法（化学蒸着法）等の気相法により形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなり、酸化ジルコニウム層５２１の第１の方向Ｘの外側の残りの第２領域ｑと第３領域ｒとに存在し、第３領域ｒの外側にも延設されている。
ここで、粒状の結晶を含む酸化ジルコニウム層５２１は、柱状の結晶を含む酸化ジルコニウム層５２２と比較して、表面粗さが柱状の結晶と比較して大きくなるため、下地（酸化層５１）や、この上に設けられた第１電極６０及び圧電体層７０との密着性が向上するものである。一方、柱状の結晶を含む酸化ジルコニウム層５２２は、酸化ジルコニウム層５２１と比較して靱性が高いものであり、繰り返し変形にも耐え、耐久性に優れるものである。
なお、粒状の結晶を有する酸化ジルコニウム層５２１の形成は、液相法に限定されるものではなく、気相法で形成してもよく、また、柱状の結晶を有する酸化ジルコニウム層５２２の形成は、気相法に限定されるものではなく、液相法によって形成してもよい。
以上説明したように、本実施形態の圧電デバイスは、酸化ジルコニウム層５２の第１電極と接触する部分は粒状の結晶として密着性を確保する一方、圧電素子を凹部側に変形した際の圧電素子を支持する腕部となる第３領域ｒは柱状の結晶として靱性を確保し、破壊及び変位低下が防止され、より高い信頼性のある圧電デバイスを得ることができる。ここで、粒状の酸化ジルコニウム層５２１は、第１電極６０に対応する領域である第１領域ｐからその外側の第２領域ｑの一部まで連続的に設けられているので、第１電極６０との密着性が確実に確保され、また、圧電体層７０の第１電極６０との境界部分との密着性が確保される。また、圧電素子の腕部に相当する第３領域ｒは、柱状の結晶を含む酸化ジルコニウム層５２２からのみなり、酸化ジルコニウム層５２２は、第３領域ｒの内側の第２領域ｑから連続して延設されているので、腕部の靱性が確実に向上し、破壊、変位不良などがより確実に防止され、信頼性が向上したものとなる。
また、粒状の結晶を有する酸化ジルコニウム層５２１上に形成された圧電体層７０は、柱状の結晶を有する酸化ジルコニウム層５２２上に形成された場合より、（１００）面の配向率が大きくなる。これは、酸化ジルコニウム層５２１の表面粗さが大きいことによるものである。これにより、圧電素子３００の変位効率がさらに向上する。
ここで、液相法によって形成した酸化ジルコニウムと、気相法によって形成した酸化ジルコニウムとの表面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した結果を図４に示す。
図４Ａに示すように、液相法によって形成した酸化ジルコニウムは、粒状の結晶となっている。これに対して、図４Ｂに示すように、気相法によって形成した酸化ジルコニウムは、下地側から圧電体層側に向かって形成された柱状の結晶となっている。
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５〜図８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。
まず、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。具体的には、図５Ａに示すように、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酸化層５１を形成する。
次に、図５Ｂに示すように、酸化層５１上にスパッタリングによって柱状の結晶を有する酸化ジルコニウム（ＺｒＯＸ）からなる酸化ジルコニウム層５２２を形成する。例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）をスパッタリングで成膜し、その後で熱処理、例えば９００℃でアニールすることで柱状のＺｒＯ２が形成できる。ＺｒＯ２の膜厚は、例えば２００ｎｍとすることができる。
次に、図５Ｃに示すように、酸化ジルコニウム層５２２をパターニングし、上述した第１領域ｐ及び第２領域ｑの一部に対応する領域の酸化ジルコニウム層５２２を除去する。このパターニングは、公知のドライエッチングやイオンミリングで行うことができる。
次に、図５Ｄに示すように、パターニングした酸化ジルコニウム層５２２上に液相法によって粒状の結晶を有する酸化ジルコニウム（ＺｒＯＸ）からなる酸化ジルコニウム層５２１を形成する。
より詳細には、まず、カルボン酸に、金属アルコキシド又は金属カルボン酸塩と増粘剤を加え、その後、水（Ｈ２Ｏ）を加えて、約７０℃で約２時間の加熱攪拌を行い、均一で透明な前駆体溶液を得る。この前駆体溶液をスピンコート法により、回転数１４００ｒｐｍで基板に塗布する（塗布工程）。次に、この基板に塗布された溶液を１６０℃〜２００℃に加熱して、約５分間乾燥し、乾燥膜を得る（乾燥工程）。そして、この乾燥膜を３７５℃〜４１５℃に加熱して、約５分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、乾燥膜に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることである。より厚い酸化ジルコニウム層５２を得たい場合は、脱脂工程後に、最初の塗布工程に戻り、次いで乾燥工程及び脱脂工程を繰り返し行ってもよい。この脱脂工程の後、乾燥膜を７５０℃〜８５０℃に加熱して約１０秒間〜３分間保持することによって結晶化させる（仮焼成工程）。なお、仮焼成工程においては、加熱時間が長いと表面が荒れ、焼成界面のボイドが発生し、エッチングできなくなる虞がある。このため、仮焼成工程はなるべく短時間が好ましい。さらに厚い酸化ジルコニウム層５２を得たい場合は、この仮焼成工程の後に、最初の塗布工程に戻り、次いで乾燥工程、脱脂工程及び仮焼成工程を繰り返し行ってもよい。そして、仮焼成工程の後、８００℃〜９５０℃に加熱して約１時間保持することによって、酸化ジルコニウム層５２１を形成する（本焼成工程）。なお、乾燥工程、脱脂工程、仮焼成工程及び本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（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置やホットプレート等が挙げられる。
このように液相法によって形成された酸化ジルコニウムからなる酸化ジルコニウム層５２１は、上述のように粒状の結晶構造を有する。
次に、図５Ｅに示すように、酸化ジルコニウム層５２１の全面をパターニングし、酸化ジルコニウム層５２２に積層された酸化ジルコニウム層５２１を除去し、酸化ジルコニウム５２２を露出させる。このパターニングは、公知のドライエッチングやイオンミリングで行うことができる。
次いで、図６Ａ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、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。密着層の成膜方法は、電極材料と同様である。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。結晶制御層の成膜方法は、電極材料と同様である。なお、絶縁性の結晶制御層は、圧電体層７０形成後、圧電体層７０と第１電極６０との間に存在しないことが望ましい。これは、結晶制御層と圧電体層７０のコンデンサの直列接続になるため、圧電体層７０に印加される電界が低下するためである。本実施形態のように、配向制御層としてチタンを用いることで、本来であれば酸化物（絶縁体）になる熱処理を受けるが、圧電体層７０中に取り込まれるため膜として存在しない。
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。
具体的には、図６Ｂ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。
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。
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。
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。
次に、図６Ｃ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上に亘って連続して形成される。
このように圧電体層７０を形成した際に、圧電体層７０に含まれる成分、例えば、鉛（Ｐｂ）やビスマス（Ｂｉ）の拡散は、酸化ジルコニウム層５２によって抑制される。
次に、図７Ａに示すように、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、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。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７Ｂ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、振動板５０上、及び第１電極６０上等に亘って第２電極８０を形成する。
次に、図示しないが、リード電極９０を形成すると共に所定形状にパターニングする（図２参照）。
次に、図８Ａ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（図２参照）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８Ｂに示すように、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜５５を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図８Ｃに示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５５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。
なお、本実施形態では、振動板５０の酸化ジルコニウム層５２のうち、第１領域ｐ及びその外側の第２領域ｑの一部に粒状の結晶を有する酸化ジルコニウム層５２１を設け、第２領域ｑの残りの一部と第３領域ｒに柱状の結晶からなる酸化ジルコニウム層５２２を設けるようにしたが、特にこれに限定されるものではない。以下に他の実施形態を示す。
（実施形態２）
図９は、実施形態２に係るインクジェット記録ヘッドの断面図であり、実施形態１と同一部分には同一符号を付し、実施形態１と変わった部分のみを説明する。
図９に示すように、酸化ジルコニウム層５２Ａは、第１電極６０に対応する第１領域ｐと、その外側の圧電体層７０に対応する領域である第２領域ｑとに設けられた第１層５２１Ａと、酸化層５１上に設けられ、第１領域ｐ、第２領域ｑ及び第３領域ｒ並びにその外側まで連続して設けられた第２層５２２Ａとからなり、第１層５２１Ａは、粒状の結晶を含む酸化ジルコニウムからなり、第２層５２２Ａは、柱状の結晶を含む酸化ジルコニウムからなる。
このような記録ヘッドを製造するには、図１０Ａに示すように、酸化層５１上に、気相法により第２層５２２Ａを積層した後、液相法により第１層５２１Ａを積層し、さらに、第１電極６０を設けてパターニングした後、圧電体層７０を積層する。その後、図１０Ｂに示すように、圧電体層７０と共に第１層５２１Ａをパターニングすることにより、酸化ジルコニウム層５２Ａを形成する。
かかる実施形態２では、第１領域ｐ及び第２領域ｑが、柱状の結晶構造の第２層５２２Ａと、粒状の結晶構造の第１層５２１Ａとの積層構造であり、第１層５２１Ａと、第１電極６０及び圧電体層７０との密着性が確保され、また、第３領域ｒが靱性の良好な第２層５２２Ａからなるので、信頼性が向上する。
また、第１領域ｐ及び第２領域ｑの酸化ジルコニウム層５２Ａの厚さが第３領域ｒの厚さより厚いので、圧電素子の部分の振動板が厚く、腕部が薄い構造となり、変位効率が向上し、高速駆動ができ、大ドットが吐出となるという効果を奏する。
（実施形態３）
図１１は、実施形態３に係るインクジェット記録ヘッドの断面図であり、実施形態１と同一部分には同一符号を付し、実施形態１と変わった部分のみを説明する。
図１１に示すように、酸化ジルコニウム層５２Ｂは、第１電極６０に対応する第１領域ｐに設けられた第１層５２１Ｂと、酸化層５１上に設けられ、第１領域ｐ、第２領域ｑ及び第３領域ｒ並びにその外側まで連続して設けられた第２層５２２Ｂとからなり、第１層５２１Ｂは、粒状の結晶を含む酸化ジルコニウムからなり、第２層５２２Ｂは、柱状の結晶を含む酸化ジルコニウムからなる。
このような記録ヘッドを製造するには、図１２Ａに示すように、酸化層５１上に、気相法により第２層５２２Ｂを積層した後、液相法により第１層５２１Ｂを積層し、さらに、第１電極６０を設けてパターニングする際に、第１電極６０と共に第２層５２２Ｂをパターニングし、その後、上述した実施形態同様なプロセスを実施し、酸化ジルコニウム層５２Ｂを形成する。
かかる実施形態３では、第１領域ｐが、柱状の結晶構造の第２層５２２Ｂと、粒状の結晶構造の第１層５２１Ｂとの積層構造であり、第１層５２１Ｂと、第１電極６０との密着性が確保され、また、第３領域ｒが靱性の良好な第２層５２２Ｂからなるので、信頼性が向上する。
また、第１領域ｐの酸化ジルコニウム層５２Ｂの厚さが第３領域ｒの厚さより厚いので、圧電素子の部分の振動板が厚く、腕部が薄い構造となり、変位効率が向上し、高速駆動ができ、大ドットが吐出となるという効果を奏する。
（その他）
以上、実施形態１〜３を示したが、これに限定されるものではない。また、酸化ジルコニウム層を構成する酸化ジルコニウムは、ＺｒＯ２に限定されず、イットリウムを添加したものでもよい。イットリウムを添加したジルコニアはイットリウム安定化ジルコニアとして知られており、靱性が向上し、特に、柱状の結晶を有する酸化ジルコニウムとして用いて好適である。また、粒状の結晶を有する酸化ジルコニウムとして用いてもよく、液相法で形成されるので、イットリウムを添加しやすいというメリットもある。
また、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩは、例えば、図１３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インクカートリッジ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。
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。
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。
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。
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インクカートリッジ２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、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。
（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。
例えば、上述した各実施形態では、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。また、例えば、上述した各実施形態では、第２電極８０を複数の能動部３１０の共通電極とし、第１電極６０を各能動部３１０の個別電極としたが、特にこれに限定されず、例えば、第１電極６０を複数の能動部３１０に共通する共通電極とし、第２電極８０を各能動部３１０の個別電極としてもよい。
さらに、例えば、上述した各実施形態では、塗布、乾燥及び脱脂した後、焼成して圧電体膜７４を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、塗布、乾燥及び脱脂する工程を複数回、例えば、２回繰り返し行った後、焼成することで圧電体膜７４を形成するようにしてもよい。
また、上述の各実施形態では、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。
さらに本発明は、このような液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）や超音波デバイスだけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエーター装置ないし圧電素子を利用した各種センサー類等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（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…酸化層、５２、５２Ａ、５２Ｂ…酸化ジルコニウム層、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、３００…圧電素子、５２１、５２１Ａ、５２１Ｂ…酸化ジルコニウム層（第１層）、５２２、５２２Ａ、５２２Ｂ…酸化ジルコニウム層（第２層）

Claims (8)

  1. 複数の凹部が設けられた基板と、
    前記基板の一方面側に設けられた振動板と、
    前記振動板の上方に設けられて、前記基板側から第１電極、圧電体層および第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、
    前記第１電極は前記凹部の少なくとも一方の並設方向において前記凹部の並設方向の寸法より小さい第１幅で形成され、前記圧電体層は、前記第１電極より前記並設方向の外側まで延設されて前記第１幅より大きく且つ前記凹部の前記並設方向の幅より小さい第２幅を有し、
    前記振動板は、酸化ジルコニウム層を含み、
    前記酸化ジルコニウム層の前記第１幅の前記第１電極に対向する領域を第１領域、前記酸化ジルコニウム層の前記第１領域より前記並設方向の外側で前記圧電体層が設けられている領域に対向する領域を第２領域、前記酸化ジルコニウム層の前記第２領域より前記並設方向の外側で前記凹部に対向する領域を第３領域としたとき、
    前記酸化ジルコニウム層は、前記第１領域の厚さ方向の少なくとも前記第１電極側が粒状の結晶を含み、前記第３領域が柱状の結晶を含む、ことを特徴とする圧電デバイス。
  2. 前記酸化ジルコニウム層は、前記第２領域が粒状の結晶を含むことを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
  3. 前記酸化ジルコニウム層は、少なくとも前記第１領域において、厚さ方向の前記第１電極側に設けられた粒状の結晶を含む第１層と、前記基板側に設けられた柱状の結晶を含む第２層とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の圧電デバイス。
  4. 前記酸化ジルコニウム層は、前記第１領域の厚さが、前記第３領域の厚さより厚い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。
  5. 前記酸化ジルコニウム層は、イットリウムを含む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。
  6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の圧電デバイスを具備し、前記凹部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。
  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。
  8. 複数の凹部が設けられた基板と、
    前記基板の一方面側に設けられた振動板と、
    前記振動板の上方に設けられて、前記基板側から第１電極、圧電体層および第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、
    前記第１電極は前記凹部の少なくとも一方の並設方向において前記凹部の並設方向の寸法より小さい第１幅で形成され、前記圧電体層は、前記第１電極より前記並設方向の外側まで延設されて前記第１幅より大きく且つ前記凹部の前記並設方向の幅より小さい第２幅を有し、
    前記振動板は、酸化ジルコニウム層を含み、
    前記酸化ジルコニウム層の前記第１幅の前記第１電極に対向する領域を第１領域、前記酸化ジルコニウム層の前記第１領域より前記並設方向の外側で前記圧電体層が設けられている領域に対向する領域を第２領域、前記酸化ジルコニウム層の前記第２領域より前記並設方向の外側で前記凹部に対向する領域を第３領域としたとき、
    前記酸化ジルコニウム層は、前記第１領域の厚さ方向の少なくとも前記第１電極側が粒状の結晶を含み、前記第３領域が柱状の結晶を含む、圧電デバイスの製造方法であって、
    前記酸化ジルコニウム層の前記粒状の結晶を含む部分は、液相法で形成し、
    前記酸化ジルコニウム層の前記柱状の結晶を含む部分は、気相法で形成したジルコニウム層を酸化して形成する、
    ことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
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