JP6060672B2 - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びその製造方法 - Google Patents

液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射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、液体噴射ヘッド等に搭載される圧電素子及びその製造方法に関する。
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。
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。
ここで、圧電素子は、振動板上に設けられた第１電極、圧電体層及び第２電極を具備し、第１電極及び第２電極には、駆動ＩＣ等に接続された配線と接続するための配線層が接続されたものがある（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開２００８−１１４３７０号公報 特開２００９−１７２８７８号公報 特開２００９−１９６３２９号公報
しかしながら、配線層として、ニッケルクロム等の密着層を用いて、密着層をウェットエッチングによりパターニングすると、密着層をウェットエッチングする際に用いるエッチャントとして酸を用いるため、酸によって密着層と電極の間に電蝕が発生し、電極の剥離や配線層の剥離等が発生する虞があるという問題がある。
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、液体噴射ヘッドに搭載される圧電素子に限定されず、他のデバイスに搭載さ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、電極や配線層の剥離を抑制した液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びそ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、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、該流路形成基板に設けられて、圧電体層と電極と該電極に接続された配線層とを具備する圧電素子とを具備し、前記配線層がニッケル、クロム、チタン及びタングステンから選択される少なくとも一種を含む密着層と、該密着層上に設けられた導電層と、を具備し、少なくとも前記電極上の前記配線層と当該電極との間には、絶縁性を有する絶縁膜を有し、前記圧電素子の前記電極と前記配線層とが、前記絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して接続されてい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、絶縁膜を設けることで、電極が覆われているため、配線層をウェットエッチングする際の酸のエッチング液によって密着層と電極の間に電蝕が発生するのを抑制することができる。したがって、電極及び配線層の剥離を抑制することができる。
ここで、前記電極が、前記流路形成基板側に設けられた第１電極と、前記圧電体層の前記流路形成基板とは反対側に設けられた第２電極と、であることが好ましい。これによれば、流路形成基板上に成膜及びリソグラフィ法によって圧電素子を高精度に形成することができる。
また、前記第２電極が、前記圧電体層側に設けられた第１層と、該第１層とは反対側に設けられた第２層と、を具備し、前記絶縁膜と前記第２層とが同時にパターニングされていることが好ましい。これによれば、圧電体層と第１層とを成膜した後、同時にパターニングすることにより、圧電体層表面をパターニング時のレジスト塗布、剥離によるダメージから保護することができる。また、第１層を形成した後、圧電体層を再加熱処理（ポストアニール）することができ、再加熱処理によって圧電体層の圧電特性を向上することができる。また、絶縁膜と第２層とを同時にパターニングすることで、個別にエッチングする場合に比べてエッチング工程を削減することができ、コストを低減することができる。
また、前記絶縁膜が酸化チタンであってもよい。
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、電極や配線の剥離を抑制して信頼性の高い液体噴射装置を実現できる。
また、本発明の他の態様は、圧電体層と、電極と、該電極に接続された配線層と、を具備し、前記配線層がニッケル、クロム、チタン及びタングステンから選択される少なくとも一種を含む密着層と、該密着層上に設けられた導電層と、を具備し、少なくとも前記電極上の前記配線層と当該電極の間には、絶縁性を有する絶縁膜を有し、前記電極と前記配線層とが、当該絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して接続さ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、絶縁膜を設けることで、電極が覆われているため、配線層をウェットエッチングする際の酸のエッチング液によって密着層と電極の間に電蝕が発生するのを抑制することができる。したがって、配線層の剥離を抑制することができる。
さらに、本発明の他の態様は、圧電体層と、電極と、該電極に接続された配線層と、を具備し、露出された前記電極の少なくとも前記配線層が形成される領域に絶縁性を有する絶縁膜を形成すると共に、当該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、該絶縁膜上及び前記コンタクトホール内の前記電極上にニッケル、クロム、チタン及びタングステンから選択される少なくとも一種を含む密着層を形成する工程と、該密着層上に導電層を形成して、密着層及び導電層を有する前記配線層を形成する工程と、少なくとも前記密着層をウェットエッチングすることにより、前記配線層をパターニングする工程と、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、絶縁膜を設けることで、電極が覆われているため、配線層をウェットエッチングする際の酸のエッチング液によって密着層と電極の間に電蝕が発生するのを抑制することができる。したがって、配線層の剥離を抑制することができる。
また、前記電極が、前記圧電体層の一方面側に設けられた第１電極と、前記圧電体層の前記第１電極とは反対の他方面側に設けられた第２電極と、を具備し、前記第２電極が、前記圧電体層側の第１層と、該第１層の前記圧電体層とは反対側に設けられた第２層と、を具備し、前記絶縁膜を形成する工程では、前記第２層上に亘って前記絶縁膜を形成した後、前記第２層と前記絶縁体膜とを同時にパターニングすることが好ましい。これによれば、圧電体層と第１層とを成膜した後、同時にパターニングすることにより、圧電体層表面をパターニング時のレジスト塗布、剥離によるダメージから保護することができる。また、第１層を形成した後、圧電体層を再加熱処理（ポストアニール）することができ、再加熱処理によって圧電体層の圧電特性を向上することができる。また、絶縁膜と第２層とを同時にパターニングすることで、個別にエッチングする場合に比べてエッチング工程を削減することができ、コストを低減することができる。
また、前記絶縁膜を形成する工程では、前記第２層上に亘ってチタンからなるチタン層を形成し、前記第２層と前記チタン層とをレジストマスクを介してエッチングしてパターニングすると共に、該レジストマスクをアッシングにより除去することで、前記チタン層を酸化させて酸化チタンからなる前記絶縁膜を形成することが好ましい。これによれば、酸化チタンからなる絶縁膜を容易に形成することができる。
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流路形成基板の平面図である。 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。 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要部を拡大した断面図である。 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。 本発明の一実施形態に係る液体噴射装置を示す概略図である。
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。
（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、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。
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、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。
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。
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。
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。
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。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。非鉛系の圧電材料としては、例えば、鉄酸ビスマス（（ＢｉＦｅＯ３）、略「ＢＦＯ」）、チタン酸バリウム（（ＢａＴｉＯ３）、略「ＢＴ」）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）（ＮｂＯ3）、略「ＫＮＮ」）、ニオブ酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（ＮｂＯ3））、ニオブ酸タンタル酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（Ｎｂ，Ｔａ)Ｏ3）、チタン酸ビスマスカリウム（（Ｂｉ1/2Ｋ1/2）ＴｉＯ3、略「ＢＫＴ」）、チタン酸ビスマスナトリウム（（Ｂｉ1/2Ｎａ1/2）ＴｉＯ3、略「ＢＮＴ」）、マンガン酸ビスマス（ＢｉＭｎＯ3、略「ＢＭ」）、ビスマス、カリウム、チタン及び鉄を含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（ｘ［（ＢｉｘＫ１−ｘ）ＴｉＯ3］−（１−ｘ）［ＢｉＦｅＯ3］、略「ＢＫＴ−ＢＦ」）、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（（１−ｘ）[ＢｉＦｅＯ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３]、略「ＢＦＯ−ＢＴ」）や、これにマンガン、コバルト、クロムなどの金属を添加したもの（（１−ｘ）[Ｂｉ（Ｆｅ１−ｙＭｙ）Ｏ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３]（Ｍは、Ｍｎ、ＣｏまたはＣｒ））等が挙げられる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
また、第２電極８０上には、絶縁性を有する絶縁膜２００が設けられている。絶縁膜２００としては、絶縁性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）、酸化タンタル（ＴａＯＸ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯＸ）等の無機絶縁材料、又は、ポリイミド（ＰＩ）等の有機絶縁材料を用いることができる。
本実施形態では、絶縁膜２００は、平面視した際に、第２電極８０の第２層８２と略同じ形状となるように形成されている。すなわち、絶縁膜２００は、圧電体層７０から突出して設けられた第１電極６０上と、圧電体層７０上に設けられた第２電極８０上とに設けられている。ちなみに、本実施形態の絶縁膜２００は、第１電極６０と第２電極８０との電流のリーク（沿面放電）を抑制するためのものではなく、詳しくは後述する製造方法においてリード電極９０の密着層１９１をエッチングによりパターニングする際に電極を覆っていればいいため、最終的には、配線層であるリード電極９０と電極（本実施形態では、第２電極８０の第２層８２）との間の領域以外の領域の絶縁膜２００を除去して、電極とリード電極９０との間のみに設けられていてもよい。
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、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。
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。
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。
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。
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上に設けられており、絶縁膜２００を厚さ方向に貫通する第１コンタクトホール２０１を介して第１電極６０と電気的に接続されている。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と同一層からなるが第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。
共通リード電極９２は、第２電極８０上（圧電体層７０上の第２電極８０上）に設けられており、絶縁膜２００を厚さ方向に貫通する２つの第２コンタクトホール２０２を介して第２電極８０と電気的に接続されている。また、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。
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。
このようなリード電極９０は、詳しくは後述するが、流路形成基板１０の一方面の全面に亘って形成した後、ウェットエッチングすることで所定の形状にパターニングされて形成される。
このとき、本実施形態の密着層１９１は、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）で形成されているため、密着層１９１をエッチングするエッチング液（エッチャント）は、例えば、硝酸セリウムアンモニウム等の酸が用いられる。このとき、絶縁膜２００で電極（第１電極６０や第２電極８０）を覆うことで、密着層１９１と電極の間に電蝕が発生するのを抑制することができ、リード電極９０の剥離を抑制することができる。ちなみに、電極（第１電極６０や第２電極８０）を露出した状態で、密着層１９１をエッチングすると、酸によって密着層１９１と電極の間には電蝕が発生し、リード電極９０が剥離してしまう虞がある。
なお、密着層１９１の材料として、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）以外の材料、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）等であっても、エッチャントとしては酸が用いられ、また電極に適した材料が、一般的にイオン化傾向の低い材料であるため、密着層１９１と電極の間に電蝕が発生するという同様の問題が生じるが、本実施形態のように絶縁膜２００を設けることで、リード電極９０の剥離を抑制することができる。
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、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１０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、図５（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５（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、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６（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。
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（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。
次に、図６（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、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。
次に、図６（ｃ）に示すように、圧電体層７０上に第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。
次に、図７（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。
次に、図７（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。
次に、絶縁膜２００を形成する。絶縁膜２００としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、酸化シリコン（ＳｉＯＸ）、酸化タンタル（ＴａＯＸ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯＸ）等の無機絶縁材料、又は、ポリイミド（ＰＩ）等の有機絶縁材料を用いることができる。また、絶縁膜２００の形成方法は、スピンコート法などの液相法、またはスパッタリング法、ＣＶＤ法等の気相法、またはそれらと熱酸化処理の組み合わせの何れであってもよい。
本実施形態では、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の一方面側に亘ってチタン（Ｔｉ）からなるチタン層２１０を形成した後、図７（ｄ）に示すように、第２電極８０（第１層８１及び第２層８２）と、チタン層２１０とを所定の形状にパターニングする。具体的には、チタン層２１０上にレジスト等のマスクを所定形状に形成し（図示なし）、マスクを介してチタン層２１０をドライエッチングした後、マスクをアッシングによって剥離する。この第２電極８０及びチタン層２１０をドライエッチングする際に用いたレジストマスクを剥離する際に、酸素（Ｏ２）によるプラズマ処理が行われることで、チタン層２１０は酸化されて酸化チタン（ＴｉＯＸ）からなる絶縁膜２００となる。
なお、第２電極８０とチタン層２１０とのドライエッチングとしては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等を用いることで、第２電極８０とチタン層２１０（絶縁膜２００）とを同時にパターニングすることができる。
このように、第２電極８０上に酸化し易い材料、上述した例では、チタン（Ｔｉ）を用いたチタン層２１０を形成した後、酸化することで酸化チタン（ＴｉＯＸ）からなる絶縁膜２００を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、酸化しやすい材料であれば、チタン以外の材料であってもよい。
また、絶縁膜２００の形成方法は特にこれに限定されず、第２電極８０上に酸化チタン等の絶縁性を有する材料の絶縁膜２００を直接形成してもよい。
このように、第２電極８０と絶縁膜２００とを同時にエッチングすることで、絶縁膜２００と第２層８２とは同じ領域に、すなわち、平面視した際に同じ形状で重なるように配置される。ちなみに、第２層８２及び絶縁膜２００は、第１層８１上と、圧電体層７０によって覆われていない第１電極６０上と、圧電体層７０の側面上及び凹部７１内の振動板５０上等に形成する。
もちろん、第２電極８０のエッチングによるパターニングと、絶縁膜２００のエッチングによるパターニングとは、別工程で行うようにしてもよいが、同一工程で行うことで、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
また、この工程では、圧電体層７０上の一部の第２電極８０及び絶縁膜２００を厚さ方向に完全に除去して、除去部８３を形成する。この工程によって、第２電極８０によって規定された能動部３１０と非能動部とが形成される。
次に、図８（ａ）に示すように、絶縁膜２００をエッチングして第１コンタクトホール２０１及び第２コンタクトホール２０２等を形成する。本実施形態では、絶縁膜２００をドライエッチングすることで、第１コンタクトホール２０１及び第２コンタクトホール２０２等を形成した。
次に、図８（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ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）からなる密着層１９１と、金（Ａｕ）からなる導電層１９２とを形成することで、配線層であるリード電極９０を形成する。このとき、絶縁膜２００の第１コンタクトホール２０１及び第２コンタクトホール２０２を介して、第１電極６０（第２層８２）及び第２電極８０とリード電極９０とが電気的に接続される。
次に、図８（ｃ）に示すように、導電層１９２をウェットエッチングすることで、パターニングする。すなわち、導電層１９２上に所定形状のマスクを形成し（図示なし）、マスクを介して導電層１９２をウェットエッチングする。
次に、図８（ｄ）に示すように、密着層１９１を酸を用いてウェットエッチングすることによりパターニングする。すなわち、導電層１９２をマスクとして、密着層１９１をウェットエッチングする。これにより、個別リード電極９１及び共通リード電極９２が形成される。
このとき、密着層１９１をエッチングするエッチャントとして酸を用いているものの、電極（第２層８２）は、絶縁膜２００によって覆われているため、密着層１９１と電極（第２層８２）との間に電蝕が発生するのを抑制することができる。つまり、密着層１９１をウェットエッチングする際に、電極（第１電極６０や第２電極８０）が露出していると、酸からなるエッチング液（エッチャント）によって密着層１９１と電極の間に電蝕が発生する。本実施形態では、電極が露出しないように絶縁膜２００で覆うことで、エッチャントとして酸を用いても密着層と電極の間に電蝕が発生するのを抑制することができる。したがって、密着層１９１と電極（第１電極６０上の第２層８２及び第２電極８０）との間に電蝕が発生するのを抑制して、電蝕によってリード電極９０が剥離するのを抑制することができる。
次に、図９（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。
次いで、図９（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９（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。
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。
このように、少なくとも配線層であるリード電極９０（個別リード電極９１及び共通リード電極９２）と電極（第１電極６０上の第２層８２と第２電極８０）との間に絶縁性を有する絶縁膜２００を設けることで、リード電極９０の密着層１９１をウェットエッチングする際に密着層１９１と電極の間に電蝕が発生するのを抑制して、リード電極９０の剥離が発生するのを抑制することができる。ちなみに、リード電極９０をウェットエッチングではなく、密着層１９１と電極の間に電蝕が発生しないドライエッチングでパターニングする方法も考えられるが、ドライエッチングでは、第１電極６０、第２電極８０及び振動板５０等がオーバーエッチングされる虞があり、変位特性や電気特性に悪影響を与えてしまう虞がある。また、ウェットエッチングではバッチ処理が行えるのに対し、ドライエッチングではバッチ処理が行えないため、高コストになってしまう。すなわち、リード電極９０をウェットエッチングによって形成することで、第１電極６０、第２電極８０及び振動板５０等がオーバーエッチングされて変位特性や電気特性（断線や電気抵抗が増大）に影響を与えるのを抑制することができると共に、コストを低減することができる。
また、本実施形態の絶縁膜２００は、圧電素子３００の第１電極６０と第２電極８０との電流のリークを抑制する保護膜とは異なり、密着層１９１をウェットエッチングしてパターニングする際に用いるエッチャントの酸により密着層１９１と電極の間に電蝕が発生するのを抑制するために設けたものである。したがって、密着層１９１をウェットエッチングした後は、絶縁膜２００のリード電極９０と電極との間の領域以外の部分を除去するようにしてもよい。すなわち、従来の第１電極を共通電極とし、第２電極を個別電極とした圧電素子に設ける保護膜は、第１電極６０と第２電極８０との電流のリークを抑制するために設けるものであるため、第１電極６０と第２電極８０とが露出して近接して設けられた部分に必要となる。これに対して、本実施形態の絶縁膜２００は、密着層１９１をウェットエッチングする際に電極（第１電極６０上の第２層８２や第２電極８０）が露出しないように設けるものであるため、その後の工程で、リード電極９０と電極との間の領域以外の絶縁膜２００を除去してしまっても特に問題ない。特に、本実施形態では、第２電極８０を複数の能動部３１０の共通電極とすることで、第２電極８０（第２層８２）によって、第１電極６０と第２電極８０とが露出して近接して設けられた部分が存在しないため、従来のリーク電流を抑制する保護膜が不要である。また、リード電極９０と電極との間の領域以外の絶縁膜２００を除去するということは、能動部３１０上の絶縁膜２００を除去することになるため、絶縁膜２００を設けることによる能動部３１０の変位の阻害を抑制して、優れた変位量を得ることができるという効果を奏する。
（実施形態２）
図１０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及びそのＣ−Ｃ′線断面図である。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。
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩに搭載される圧電素子３００は、第１電極６０が複数の能動部３１０に亘って連続して設けられた共通電極となっており、第２電極８０が各能動部３１０に個別に設けられた個別電極となっている。
具体的には、第１電極６０は、第２の方向Ｙにおいて、圧力発生室１２の幅よりも幅狭に設けられており、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。
また、圧電体層７０は、第１電極６０の第２の方向Ｙの端部を覆うように、第１電極６０の外側まで延設されている。
また、圧電体層７０は、第１の方向Ｘにおいて互いに隣り合う能動部３１０の間で、能動部３１０よりも薄い厚さで連続して設けられている。すなわち、第１の方向Ｘで互いに隣り合う能動部３１０の間において、第１電極６０は完全に圧電体層７０によって覆われている。
さらに、第２電極８０は、圧力発生室１２に対応して切り分けられて設けられている。
このような圧電素子３００では、能動部３１０の第２の方向Ｙの端部が第１電極６０の端部によって規定されている。また、能動部３１０の第１の方向Ｘの端部が、第２電極８０の端部によって規定されている。
また、このような圧電素子３００には、絶縁膜２００が設けられている。絶縁膜２００は、本実施形態では、本実施形態では、第２電極８０上に設けられている。
また、絶縁膜２００上には、個別リード電極９１が形成されている。この個別リード電極９１は、絶縁膜２００を厚さ方向に貫通する第３コンタクトホール２０３を介して第２電極８０と電気的に接続されている。
第１の方向Ｘの両端側の圧電体層７０上には、共通リード電極９２が形成されている。この共通リード電極９２は、圧電体層７０を厚さ方向に貫通した第４コンタクトホール２０４を介して第１電極６０と電気的に接続されている。
このような構成では、第１電極６０が露出されていないため、従来の圧電素子３００を覆う保護膜が不要となる。
そして、絶縁膜２００によって、第２電極８０を覆うことで、リード電極９０（個別リード電極９１及び共通リード電極９２）をウェットエッチングする際の酸からなるエッチング液によってリード電極９０と第２電極８０との間に電蝕が発生するのを抑制することができ、リード電極９０の剥離を抑制することができる。
ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩの製造方法について、図１１〜図１２を参照して説明する。なお、上述した実施形態１と同様の製造工程については、説明は省略する。
図１１（ａ）に示すように、上述した実施形態１と同様に、流路形成基板用ウェハー１１０に振動板５０、第１電極６０及び圧電体層７０を形成する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、圧電体層７０上に第２電極８０を形成する。
次に、図１１（ｃ）に示すように、第２電極８０上にチタン（Ｔｉ）からなるチタン層２１０を形成する。
そして、図１１（ｄ）に示すように、チタン層２１０、第２電極８０及び圧電体層７０を所定形状にパターニングする。チタン層２１０、第２電極８０及び圧電体層７０のパターニングは、ドライエッチングによって同時に行うことができるが、ウェットエッチング等で個別に行うようにしてもよい。
なお、本実施形態では、チタン層２１０上にレジスト等からなるマスクを所定形状に形成した後、チタン層２１０、第２電極８０及び圧電体層７０をドライエッチングすることで、チタン層２１０、第２電極８０及び圧電体層７０を同時にパターニングした。そして、その後にマスクを剥離することで、チタン層２１０を酸化させて酸化チタン（ＴｉＯＸ）からなる絶縁膜２００を形成した。
もちろん、上述した実施形態１と同様に、絶縁膜２００の材料は特にこれに限定されるものではない。また、チタン層２１０を設けずに、絶縁性を有する絶縁膜２００を直接第２電極８０上に形成するようにしてもよい。
次に、図１２（ａ）に示すように、絶縁膜２００及び第２電極８０に第３コンタクトホール２０３及び第４コンタクトホール２０４（図示なし）を形成する。具体的には、絶縁膜２００及び圧電体層７０上に所定形状のマスクを形成し、マスクを介して絶縁膜２００及び圧電体層７０をエッチングする。
次に、図１２（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の一方面側に密着層１９１と導電層１９２とを形成し、配線層であるリード電極９０を形成する。
次に、図１２（ｃ）に示すように、導電層１９２をウェットエッチングすることで、パターニングする。すなわち、導電層１９２上に所定形状のマスクを形成し（図示なし）、マスクを介して導電層１９２をウェットエッチングする。
次に、図１２（ｄ）に示すように、密着層１９１を酸を用いてウェットエッチングすることによりパターニングする。すなわち、導電層１９２をマスクとして、密着層１９１をウェットエッチングする。これにより、個別リード電極９１及び共通リード電極９２が形成される。
このとき、密着層１９１をエッチングするエッチャントとして酸を用いているものの、電極（第２電極８０）は、絶縁膜２００によって覆われているため、密着層１９１と電極の間に電蝕が発生するのを抑制することができる。つまり、密着層１９１をウェットエッチングする際に、電極（第１電極６０や第２電極８０）が露出していると、酸からなるエッチング液（エッチャント）によって密着層１９１と電極の間に電蝕が発生する。本実施形態では、電極、特に第２電極８０が露出しないように絶縁膜２００で覆うことで、エッチャントとして酸を用いても密着層１９１と電極の間に電蝕が発生するのを抑制することができる。したがって、密着層１９１と電極（第２電極８０）との間に電蝕が発生するのを抑制してリード電極９０が剥離するのを抑制することができる。
その後は、上述した実施形態１と同様に、保護基板３０となる保護基板用ウェハー１３０を接合し、流路形成基板用ウェハー１１０に圧力発生室１２等を形成した後、ノズルプレート２０、コンプライアンス基板４０頭を接合する。その後、チップサイズの流路形成基板１０等に分割することで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩとする。
なお、本実施形態では、絶縁膜２００を第２電極８０上に亘って設けたが、特にこれに限定されず、絶縁膜２００のリード電極９０が形成されていない領域を除去するようにしてもよい。
また、本実施形態では、第１電極６０を複数の能動部３１０の共通電極とするため、例えば、弾性膜５１及び絶縁体膜５２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、上述した実施形態１のように第１電極６０が個別電極として設けられた場合であっても、また、第１電極６０が共通電極として設けられた場合であっても、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。つまり、基板（流路形成基板１０）上に第１電極６０が設けられているとは、基板の直上も、間に他の部材が介在した状態（上方）も含むものである。
（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、上述した実施形態１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、上述した実施形態１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。もちろん、実施形態２の第２電極８０を２層以上に積層したものとしてもよい。
また、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。
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。
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 絶縁膜、 ２０１ 第１コンタクトホール、 ２０２ 第２コンタクトホール、 ２０３ 第３コンタクトホール、 ２０４ 第４コンタクトホール、 ３００ 圧電素子、 ３１０ 能動部

Claims (6)

  1. 液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、
    該流路形成基板に設けられて、圧電体層と電極と該電極に接続された配線層とを具備する圧電素子とを具備し、
    前記電極は、前記流路形成基板側に設けられた第１電極と、前記圧電体層の前記流路形成基板とは反対側に設けられた第２電極とを有し、
    前記配線層がニッケル、クロム、チタン及びタングステンから選択される少なくとも一種を含む密着層と、該密着層上に設けられた導電層と、を具備し、
    少なくとも前記第２電極上の前記配線層と当該第２電極との間には、絶縁性を有する絶縁膜を有し、前記圧電素子の前記第２電極と前記配線層とが、前記絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して接続され、
    前記圧電体層上に、前記配線層、前記絶縁膜、前記第２電極を厚さ方向に貫通して切断する除去部を有していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
  2. 前記絶縁膜が酸化チタン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. 請求項１〜２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。
  4. 圧電体層と、電極と、該電極に接続された配線層と、を具備し、
    前記電極は、前記圧電体層上に設けられた第２電極と、前記圧電体層の前記第２電極とは反対側に設けられた第１電極とを有し、 前記配線層がニッケル、クロム、チタン及びタングステンから選択される少なくとも一種を含む密着層と、該密着層上に設けられた導電層と、を具備し、
    少なくとも前記第２電極上の前記配線層と当該電極の間には、絶縁性を有する絶縁膜を有し、前記第２電極と前記配線層とが、当該絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して接続され、
    前記圧電体層上に、前記配線層、前記絶縁膜、前記第２電極を厚さ方向に貫通して切断する除去部を有していることを特徴とする圧電素子。
  5. 圧電体層と、電極と、該電極に接続された配線層と、を具備し、
    露出された前記電極の少なくとも前記配線層が形成される領域に絶縁性を有する絶縁膜を形成すると共に、当該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
    該絶縁膜上及び前記コンタクトホール内の前記電極上にニッケル、クロム、チタン及びタングステンから選択される少なくとも一種を含む密着層を形成する工程と、
    該密着層上に導電層を形成して、密着層及び導電層を有する前記配線層を形成する工程と、
    少なくとも前記密着層をウェットエッチングすることにより、前記配線層をパターニングする工程と、を具備し、
    前記電極が、前記圧電体層の一方面側に設けられた第１電極と、前記圧電体層の前記第１電極とは反対の他方面側に設けられた第２電極と、を具備し、
    前記第２電極が、前記圧電体層側の第１層と、該第１層の前記圧電体層とは反対側に設けられた第２層と、を具備し、
    前記絶縁膜を形成する工程では、前記第２層上に亘って前記絶縁膜を形成した後、前記第２層と前記絶縁体膜とを同時にパターニングすることを特徴とする圧電素子の製造方法。
  6. 前記絶縁膜を形成する工程では、前記第２層上に亘ってチタンからなるチタン層を形成し、前記第２層と前記チタン層とをレジストマスクを介してエッチングしてパターニングすると共に、該レジストマスクをアッシングにより除去することで、前記チタン層を酸化させて酸化チタンからなる前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項５記載の圧電素子の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4324653A1 (en) * 2022-08-19 2024-02-21 Toshiba TEC Kabushiki Kaisha Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013081022A (ja) * 2011-10-03 2013-05-02 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 水晶振動子及びその製造方法
JP6379808B2 (ja) * 2014-07-30 2018-08-29 セイコーエプソン株式会社 圧電素子の製造方法、液体吐出ヘッドの製造方法、および液体吐出装置の製造方法
CN105375812A (zh) 2014-08-13 2016-03-02 精工爱普生株式会社 压电驱动装置及其驱动方法、机器人及其驱动方法
JP6413461B2 (ja) * 2014-08-13 2018-10-31 セイコーエプソン株式会社 圧電駆動装置及びその駆動方法、ロボット及びその駆動方法
JP6402547B2 (ja) * 2014-09-08 2018-10-10 セイコーエプソン株式会社 圧電素子、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置
JP6413803B2 (ja) * 2015-01-29 2018-10-31 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
JP6443146B2 (ja) * 2015-03-16 2018-12-26 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス
US20170092838A1 (en) * 2015-09-29 2017-03-30 Seiko Epson Corporation Piezoelectric driving apparatus, method of manufacturing the same, motor, robot, and pump
DE112016004905B4 (de) * 2015-10-27 2023-07-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelektrische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer piezoelektrischen Vorrichtung
JP6641943B2 (ja) * 2015-12-03 2020-02-05 セイコーエプソン株式会社 モーター用圧電駆動装置およびその製造方法、モーター、ロボット、ならびにポンプ
CN106384782A (zh) * 2016-11-02 2017-02-08 清华大学 一种多层金属电极材料及其制备方法
JP6891506B2 (ja) 2017-01-17 2021-06-18 セイコーエプソン株式会社 圧電素子、圧電アクチュエーター、超音波探触子、超音波装置、電子機器、液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置
CN109318594B (zh) * 2017-07-31 2020-09-01 精工爱普生株式会社 液体喷射头、液体喷射装置以及压电器件
JP7009818B2 (ja) * 2017-07-31 2022-01-26 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
US10672960B2 (en) 2017-10-19 2020-06-02 Lumileds Llc Light emitting device package with a coating layer
CN110239221B (zh) * 2018-03-09 2021-03-09 上海锐尔发数码科技有限公司 一种喷墨打印装置
JP2019162801A (ja) 2018-03-20 2019-09-26 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2022154911A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイス、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
GB2606721A (en) * 2021-05-17 2022-11-23 Xaar Technology Ltd Electrical component

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1086361A (ja) * 1996-09-19 1998-04-07 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド
JPH10199861A (ja) * 1997-01-14 1998-07-31 Sony Corp 配線形成方法
JP4453655B2 (ja) * 2003-09-24 2010-04-21 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置
JP2006231909A (ja) * 2005-01-26 2006-09-07 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2006205427A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2006255972A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP4873132B2 (ja) * 2005-03-24 2012-02-08 セイコーエプソン株式会社 アクチュエータ装置の製造方法
JP4849240B2 (ja) 2006-10-31 2012-01-11 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射ヘッド
JP5278654B2 (ja) 2008-01-24 2013-09-04 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2009190247A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
JP5007823B2 (ja) 2008-02-25 2012-08-22 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッドの製造方法
JP2011088311A (ja) * 2009-10-21 2011-05-06 Seiko Epson Corp アクチュエーターの製造方法および液体噴射ヘッドの製造方法
JP5510205B2 (ja) * 2010-09-03 2014-06-04 セイコーエプソン株式会社 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置および圧電素子の製造方法
JP2012161958A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5754178B2 (ja) * 2011-03-07 2015-07-29 株式会社リコー インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
JP5708098B2 (ja) * 2011-03-18 2015-04-30 株式会社リコー 液体吐出ヘッド、液体吐出装置および画像形成装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4324653A1 (en) * 2022-08-19 2024-02-21 Toshiba TEC Kabushiki Kaisha Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus

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