JP6874463B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Description

本発明は、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、及び液体噴射装置に関する。
従来、振動膜等の駆動部を振動させる圧電素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、圧電素子を備えた超音波デバイスが開示されている。この超音波デバイスは、複数の開口を有する基体の各開口に振動膜が設けられており、各振動膜上に下電極、圧電体層、上電極が積層された圧電素子が設けられる。また、基体の表面には、複数本の第一導電膜が列方向に設けられ、複数本の第二導電膜が行方向に設けられている。第一導電膜は、振動膜上で下電極を形成し、第二導電膜は、振動膜上で上電極を形成している。
特開２０１５−６６２０２号公報
ところで、上記特許文献１のような圧電素子では、基体上に第一導電層上に圧電体層の形成素材を形成し、当該形成素材をイオンミリング等によりエッチングすることで、圧電体層をパターニングする。この圧電体層のエッチング時に、第一導電層の一部はオーバーエッチングによって削られる。特に、圧電体層のエッジ部分では、エッチングレートが大きくなり、第一導電層が断線してしまうことがある。このように第一導電層が断線すると、圧電素子の機能が低下したり、駆動不能となったりし、圧電素子の信頼性が低下するとの課題があった。
本発明は、信頼性の高い圧電素子、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、及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
本発明の一適用例に係る圧電素子は、第一電極層、圧電体層、及び第二電極層が順に積層された圧電素子であって、前記第一電極層は、前記第一電極層、前記圧電体層、及び前記第二電極層の積層方向から見た平面視において、前記圧電体層に重なる第一部分と、前記第一部分から少なくとも一部が離間し、かつ前記圧電体層に重ならない第二部分とを有し、前記第二電極層は、前記平面視において、前記圧電体層に重なる第三部分と、前記第三部分から離間する第四部分とを有し、前記第四部分は、前記第一部分及び前記第二部分に接していることを特徴とする。
本適用例では、第一電極層は、平面視で圧電体層と重なる第一部分と、圧電体層と重ならず、第一部分から一部が離間した第二部分とを備える。また、第二電極層は、圧電体層と重なって、第一部分とともに圧電体層を挟み込む第三部分と、第三部分から離間した第四部分とを備える。そして、第四部分は、第一電極層の第一部分と第二部分とに接している。このため、第一電極層の第一部分及び第二部分は、第二電極層の第四部分により導通されることになり、第一部分と第二部分とが断線する不都合を抑制できる。したがって、第一電極層の第二部分から第一部分に、圧電素子を駆動させる信号を適切に入力することができ、信頼性の高い圧電素子を提供することができる。
また、第二電極層の第四部分は第三部分から離れて配置されているので、第一電極層と第二電極層とが、第四部分を介して導通されることがなく、第一電極層の第一部分と第二電極層の第三部分とにより、圧電体層に適切に駆動電圧を印加して駆動させることができる。
本適用例の圧電素子において、前記第四部分は、前記第一部分及び前記第二部分の離間部分を埋めることが好ましい。
本適用例では、第四部分は、第一部分と第二部分との間の離間している部分を埋めるように設けられている。このため、第一部分と第二部分との断線をより確実に抑制でき、圧電素子の信頼性をより高くできる。
本発明の一適用例に係る圧電素子は、第一電極層、圧電体層、及び第二電極層が順に積層された圧電素子であって、前記第一電極層及び前記第二電極層は、前記第一電極層、前記圧電体層、及び前記第二電極層の積層方向から見た平面視において、前記圧電体層に重なり、前記第一電極層から一部が離間し、前記平面視において前記圧電体層と重ならない第一導電層と、前記第二電極層から離間する第二導電層と、を備え、前記第二導電層は、前記第一電極層及び前記第一導電層に接していることを特徴とする。
本適用例では、第一電極層に対して第一導電層から信号を入力して圧電体層を駆動させる。この際、第一電極層と第一導電層とは、第二導電層に接しているので、第一電極層と第一導電層との間が離間している場合でも、第二導電層を介して、第一電極層及び第一導電層を導通させることができる。つまり、本適用例においても、第一電極層と、第一導電層との間の断線を抑制でき、信頼性の高い圧電素子を提供することができる。
本適用例の圧電素子において、前記第二導電層は、前記第二電極層よりも厚み寸法が大きいことが好ましい。
本適用例では、第二導電層が第二電極層よりも厚み寸法が大きいので、第一電極層と導電層との間の電気抵抗値を低減でき、所望の電圧値の信号を第一電極層に印加することが可能となる。また、第二電極層は、第二導電層よりも厚み寸法が小さいので、第一電極層及び第二電極層の間に電圧を印加した際の圧電体層の変位量を大きくすることができる。
本適用例の圧電素子において、前記第二導電層は、前記第一電極層及び前記第一導電層の間の離間部分を埋めることが好ましい。
本適用例では、第二導電層は、第一電極層と第一導電層との間の離間している部分を埋めるように設けられている。このため、第一電極層と第二導電層との断線をより確実に抑制でき、圧電素子の信頼性をより高くできる。
本発明に係る一適用例に係る圧電アクチュエーターは、上述したような圧電素子と、前記圧電素子により駆動される駆動部と、を備えることを特徴とする。
本適用例では、上述したような圧電素子により駆動部を駆動させる。ここで、圧電素子は、上記適用例と同様に、第一電極層に対して適切に信号を入力することができ、圧電素子の信頼性を高めることができる。よって、圧電アクチュエーターにおける信頼性も高めることができる。
本発明に係る一適用例に係る超音波探触子は、上述したしたような圧電アクチュエーターと、前記圧電アクチュエーターを収納する筐体と、を備え、前記圧電素子は、前記駆動部を駆動して超音波を送受信することを特徴とする。
本適用例の超音波探触子は、圧電アクチュエーターを筐体内に収納し、圧電素子により駆動部（振動部）を振動させることで、超音波の送受信を実施することができる。ここで、圧電アクチュエーターは、上記適用例と同様に、第一電極層に対して適切に信号を入力することが可能な圧電素子を備え、圧電アクチュエーターの信頼性を高めることができる。よって、このような圧電アクチュエーターを有する超音波探触子における信頼性も高めることができる。
本発明に係る一適用例の超音波装置は、上述したような圧電アクチュエーターと、前記圧電アクチュエーターを制御する制御部と、を備え、前記圧電素子は、前記駆動部を駆動して超音波を送受信することを特徴とする。
本適用例の超音波装置は、制御部により圧電アクチュエーターを制御して駆動部を駆動させることで超音波の送受信を行うことができ、制御部は、超音波の受信結果に基づいて、例えば被検体の内部断層像を形成したり、被検体の内部構造の診断を行ったりすることができる。ここで、圧電アクチュエーターは、上記適用例と同様に、第一電極層に対して適切に信号を入力することが可能な圧電素子を備え、圧電アクチュエーターの信頼性を高めることができる。よって、このような圧電アクチュエーターを有する超音波装置における信頼性も高めることができる。
本発明に係る一適用例の電子機器は、上述したような圧電素子と、前記圧電素子を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
本適用例の電子機器は、制御部により圧電アクチュエーターを制御して駆動部を駆動させることで、各種作業を実施する。このような電子機器としては、例えば、駆動部を駆動させることで対象物を変位させる駆動装置の他、駆動部の変位を圧電素子で検出する変位検出センサーなどとして広く用いることができる。ここで、圧電アクチュエーターは、上記適用例と同様に、第一電極層に対して適切に信号を入力することが可能な圧電素子を備え、圧電アクチュエーターの信頼性を高めることができる。よって、このような圧電アクチュエーターを有する電子機器における信頼性も高めることができる。
本発明の一適用例に係る液体噴射ヘッドは、上述したような圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする。
本適用例の液体噴射ヘッドでは、圧電アクチュエーターにより駆動部を駆動させることで、例えばタンク内に貯留されている液体を、噴射口から噴射させることができる。ここで、圧電アクチュエーターは、上記適用例と同様に、第一電極層に対して適切に信号を入力することが可能な圧電素子を備え、圧電アクチュエーターの信頼性を高めることができる。よって、このような圧電アクチュエーターを有する液体噴射ヘッドにおける信頼性も高めることができる。
本発明の一適用例に係る液体噴射装置は、上述したような液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
本適用例では、液体噴射装置は、上述のように信頼性の高い液体噴射ヘッドであり、これにより、液体噴射装置における信頼性も高めることができる。
第一実施形態の超音波測定装置の概略構成を示す斜視図。 第一実施形態の超音波プローブの概略構成を示す断面図。 第一実施形態の超音波デバイスを構成する素子基板の一部を封止板側から見た平面図。 図３に示すＡ−Ａ線で切断した超音波デバイスの断面図。 第一実施形態の素子基板に設けられる超音波トランスデューサーを、封止板側から見た平面図。 図５に示すＢ−Ｂ線で切断した超音波トランスデューサーの一部の断面図。 第一実施形態の振動膜上に形成された下部電極本体部と、下部電極接続部との境界近傍の一例を示す図。 第一実施形態の振動膜上に形成された下部電極本体部と、下部電極接続部との境界近傍の他の一例を示す図。 第一実施形態の圧電素子の製造方法を示すフローチャート。 図９の各ステップの圧電素子の製造過程を示す図。 第二実施形態の超音波トランスデューサーの一部を示す断面図。 第二実施形態の圧電素子の製造方法を示すフローチャート。 図１２のステップＳ１１以降における圧電素子の製造過程を示す図。 第三実施形態に係るプリンターの外観の構成例を示す図。 第三実施形態のプリンターが備える記録ヘッドの分解斜視図。
［第一実施形態］
以下、第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、超音波測定装置１の概略構成を示す斜視図である。
超音波測定装置１は、超音波装置に相当し、図１に示すように、超音波プローブ２と、超音波プローブ２にケーブル３を介して電気的に接続された制御装置１０と、を備える。
この超音波測定装置１は、超音波プローブ２が生体（例えば人体）の表面に接触された状態で、超音波プローブ２から生体内に超音波を送出する。また、生体内の器官にて反射された超音波を超音波プローブ２にて受信し、その受信信号に基づいて、例えば生体内の内部断層画像を取得したり、生体内の器官の状態（例えば血流等）を測定したりする。
［１．制御装置の構成］
制御装置１０は、制御部に相当し、例えば、図１に示すように、ボタンやタッチパネル等を含む操作部１１と、表示部１２と、を備える。また、制御装置１０は、図示は省略するが、メモリー等により構成された記憶部と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された演算部と、を備える。制御装置１０は、記憶部に記憶された各種プログラムを、演算部に実行させることにより、超音波測定装置１を制御する。例えば、制御装置１０は、超音波プローブ２の駆動を制御するための指令を出力したり、超音波プローブ２から入力された受信信号に基づいて、生体の内部構造の画像を形成して表示部１２に表示させたり、血流等の生体情報を測定して表示部１２に表示させたりする。このような制御装置１０としては、例えば、タブレット端末やスマートフォン、パーソナルコンピューター等の端末装置を用いることができ、超音波プローブ２を操作するための専用端末装置を用いてもよい。
［２．超音波プローブの構成］
図２は、超音波プローブ２の概略構成を示す断面図である。
超音波プローブ２は、超音波探触子に相当し、図２に示すように、筐体２１と、筐体２１内部に収納された超音波デバイス２２と、超音波デバイス２２を制御するためのドライバー回路等が設けられた回路基板２３と、を備える。なお、超音波デバイス２２と、回路基板２３とにより超音波センサー２４が構成される。
［２−１．筐体の構成］
筐体２１は、図１に示すように、例えば平面視矩形状の箱状に形成され、厚み方向に直交する一面（センサー面２１Ａ）には、センサー窓２１Ｂが設けられており、超音波デバイス２２の一部が露出している。また、筐体２１の一部（図１に示す例では側面）には、筐体２１の内部の回路基板２３に接続されるケーブル３が挿通されており、当該ケーブル３により、超音波プローブ２と制御装置１０とが接続される。なお、超音波プローブ２と制御装置１０との接続構成としては、これに限定されず、例えば超音波プローブ２と制御装置１０とが無線通信により接続されていてもよく、さらに、超音波プローブ２内に制御装置１０の各種構成が設けられていてもよい。
［２−２．回路基板の構成］
回路基板２３は、後述する超音波デバイス２２の信号端子５１Ｐ（図３参照）及び共通端子５２Ｐ（図３参照）と電気的に接続され、制御装置１０の制御に基づいて超音波デバイス２２を制御する。
具体的には、回路基板２３は、送信回路や受信回路等を備えている。送信回路は、超音波デバイス２２に超音波送信させる駆動信号を出力する。受信回路は、超音波を受信した超音波デバイス２２から出力された受信信号を取得し、当該受信信号の増幅処理、Ａ−Ｄ変換処理、整相加算処理等を実施して制御装置１０に出力する。
［２−３．超音波デバイスの構成］
図３は、超音波デバイス２２を構成する素子基板４１の一部を封止板４２側から見た平面図である。図４は、図３に示すＡ−Ａ線で切断した超音波デバイス２２の断面図である。なお、図３は、説明の便宜上、超音波トランスデューサーＴｒの配置数を減らしているが、実際には、より多くの超音波トランスデューサーＴｒが配置されている。
超音波デバイス２２は、図２及び図４に示すように、素子基板４１と、封止板４２（基板）と、音響レンズ４４とを備えている。
また、この超音波デバイス２２は、図３に示すように、互いに交差（本実施形態では、直交を例示）するＸ方向（スキャン方向）及びＹ方向（スライス方向）に沿って、複数の超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ状に配置されている。本実施形態では、Ｙ方向に配置された複数の超音波トランスデューサーＴｒにより、１ＣＨ（チャネル）の送受信列Ｃｈが構成される。また、当該１ＣＨの送受信列ＣｈがＸ方向に沿って複数並んで配置されることで、１次元アレイ構造の超音波デバイス２２が構成される。ここで、超音波トランスデューサーＴｒが配置される領域をアレイ領域Ａｒ１とする。
［２−３−１．素子基板の構成］
素子基板４１は、図４に示すように、基板本体部４１１と、基板本体部４１１の封止板４２側（−Ｚ側）に設けられる振動膜４１２と、を備える。また、振動膜４１２には、複数の圧電素子５が設けられている。
基板本体部４１１は、振動膜４１２を支持する基板であり、例えばＳｉ等の半導体基板で構成される。基板本体部４１１には、各々の超音波トランスデューサーＴｒに対応した開口部４１１Ａが設けられる。
本実施形態では、各開口部４１１Ａは、基板本体部４１１の基板厚み方向を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の一端側（封止板４２側）を閉塞するように振動膜４１２が設けられている。
振動膜４１２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、基板本体部４１１の封止板４２側に設けられる。振動膜４１２の厚み寸法は、基板本体部４１１に対して十分小さい厚み寸法となる。この振動膜４１２は、開口部４１１Ａを構成する壁部４１１Ｂにより支持され、開口部４１１Ａの封止板４２側を閉塞する。振動膜４１２のうち、平面視で開口部４１１Ａと重なる部分は、可撓部４１２Ａを構成する。つまり、開口部４１１Ａは、振動膜４１２の振動領域である可撓部４１２Ａの外縁を規定する。
可撓部４１２Ａの封止板４２側の面には、圧電素子５が設けられている。なお、後に詳述するが、圧電素子５は、下部電極５１、圧電膜６、及び上部電極５２が順に積層された積層体として構成される。この可撓部４１２Ａは、圧電素子５により駆動される駆動部に相当し、可撓部４１２Ａと、圧電素子５とにより、圧電アクチュエーターである超音波トランスデューサーＴｒが構成される。
このような超音波トランスデューサーＴｒでは、下部電極５１及び上部電極５２の間に所定周波数のパルス波電圧が印加されることにより、開口部４１１Ａの開口領域内の振動膜４１２の可撓部４１２Ａを振動させて、開口部４１１Ａ側から超音波を送信する。また、対象物から反射され、開口部４１１Ａから入射する超音波により可撓部４１２Ａが振動されると、圧電膜６の上下で電位差が発生する。したがって、下部電極５１及び上部電極５２間に発生する前記電位差を検出することにより、超音波を検出、つまり受信する。
ここで、下部電極５１は、第一電極層に相当し、図３に示すように、Ｙ方向に沿って直線状に形成され、１ＣＨの送受信列Ｃｈを構成する。この下部電極５１の両端部（±Ｙ側端部）は、アレイ領域Ａｒ１の±Ｙ側に設けられた端子領域Ａｒ２（図３では、−Ｙ側の端子領域Ａｒ２のみ図示）まで延設する。そして、下部電極５１の端子領域Ａｒ２における先端は、回路基板２３に電気接続される信号端子５１Ｐを構成する。
また、上部電極５２は、第二電極層に相当し、Ｘ方向に沿って直線状に形成されている。上部電極５２の±Ｘ側端部は共通電極線５２Ｓに接続される。この共通電極線５２Ｓは、Ｙ方向に沿って複数配置された上部電極５２同士を結線する。また、共通電極線５２Ｓの両端部（±Ｙ側端部）は、端子領域Ａｒ２において、回路基板２３に電気接続される共通端子５２Ｐを構成する。この共通端子５２Ｐは、例えば、回路基板２３の基準電位回路（図示省略）に接続され、基準電位に設定される。
なお、圧電素子５のより詳細な説明については、後述する。
［２−３−２．封止板の構成］
図２及び図４に示す封止板４２は、厚み方向から見た際の平面形状が例えば素子基板４１と同形状に形成され、Ｓｉ等の半導体基板や、絶縁体基板により構成される。なお、封止板４２の材質や厚みは、超音波トランスデューサーＴｒの周波数特性に影響を及ぼすため、超音波トランスデューサーＴｒにて送受信する超音波の中心周波数に基づいて設定することが好ましい。
封止板４２は、素子基板４１のアレイ領域Ａｒ１に対向する領域には、開口部４１１Ａに対応した複数の凹溝４２１を有する（図４参照）。これにより、振動膜４１２のうち可撓部４１２Ａが形成される領域（開口部４１１Ａ内）では、素子基板４１との間に所定寸法のギャップが設けられることになり、振動膜４１２の振動が阻害されない。また、１つの超音波トランスデューサーＴｒからの背面波が、他の隣接する超音波トランスデューサーＴｒに入射される不都合（クロストーク）の発生を抑制できる。
また、封止板４２は、素子基板４１の端子領域Ａｒ２に対向する位置に、各端子５１Ｐ，５２Ｐを回路基板２３に接続する接続部が設けられる。接続部としては、例えば、素子基板４１に設けられた開口部と、当該開口部を介して各端子５１Ｐ，５２Ｐと回路基板２３とを接続するＦＰＣ（Flexible printed circuits）やケーブル線、ワイヤー等の配線部材と、を含む構成が例示される。
［２−３−３．音響層及び音響レンズの構成］
音響層４３は、図４に示すように、素子基板４１の封止板４２とは反対側に設けられ、開口部４１１Ａ内に充填されている。
音響レンズ４４は、素子基板４１の封止板４２とは反対側、すなわち素子基板４１及び音響層４３の＋Ｚ側に配置される。音響レンズ４４は、生体表面に密着され、超音波トランスデューサーＴｒから送信された超音波を生体内で収束させる。また、音響レンズ４４は、生体内で反射した超音波を、音響層４３を介して超音波トランスデューサーＴｒに伝搬させる。
［２−３−４．圧電素子の構成］
次に、圧電素子５の構成について、より詳細に説明する。
図５は、素子基板４１に設けられる超音波トランスデューサーＴｒを、封止板４２側から見た平面図である。図６は、図５に示すＢ−Ｂ線で切断した超音波トランスデューサーＴｒの一部の断面図である。
圧電素子５は、上述したように、順に積層された下部電極５１と、圧電膜６、及び上部電極５２と、を備え、このうち、積層方向から見た平面視において、下部電極５１、圧電膜６、及び上部電極５２が重なる部分が能動部５０を構成する。この能動部５０は、下部電極５１及び上部電極５２への電圧印加によって変形する部分であり、可撓部４１２Ａ上に位置して、超音波トランスデューサーＴｒを構成する。
圧電膜６は、圧電体層に相当し、例えば、ペロブスカイト構造を有する遷移金属酸化物、具体的には、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒを含むチタン酸ジルコン酸鉛を用いて形成される。
圧電膜６は、平面視において、例えば略矩形状の外形を有し、可撓部４１２Ａと重なる位置に、下部電極５１の一部を覆うように設けられる。この圧電膜６は、圧電本体部６１と、圧電外周部６２と、を有する。
圧電本体部６１は、図５に示すように、下部電極５１及び上部電極５２（後述する接続電極部５２３を除く）の双方と重なり合う部分であり、能動部５０を構成する。
圧電外周部６２は、平面視において、圧電本体部６１の外側に連続する部分であり、下部電極５１及び上部電極５２（後述する接続電極部５２３を除く）のいずれか一方、又は双方が重ならない部分である。
下部電極５１は、第一電極層に相当し、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｕ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ、ＴｉＷ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属材料により構成されている。この下部電極５１は、図５に示すように、下部電極本体部５１１と、下部電極接続部５１２と、を備える。
下部電極本体部５１１は、第一部分に相当し、平面視において圧電膜６と重なり合う。下部電極本体部５１１のうち、圧電膜６（圧電本体部６１）及び上部電極５２（上部電極本体部５２１）と重なる部分は、能動部５０を構成する。
下部電極接続部５１２は、第二部分に相当し、下部電極本体部５１１の±Ｙ側のそれぞれからＹ方向に沿って延出し、圧電膜６と重なり合わない部分である。この下部電極接続部５１２は、送受信列Ｃｈに含まれる複数の超音波トランスデューサーＴｒの隣り合う下部電極本体部５１１同士を接続する。
上部電極５２は、第二電極層に相当し、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｕ、Ｎｉ、ＮｉＣｒ、ＴｉＷ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属材料により構成されている。この上部電極５２は、図５に示すように、上部電極本体部５２１と、上部電極接続部５２２と、接続電極部５２３と、を備える。
上部電極本体部５２１は、第三部分に相当し、平面視において、下部電極本体部５１１及び圧電本体部６１と重なって能動部５０を構成する。
上部電極接続部５２２は、上部電極本体部５２１の±Ｘ側のそれぞれからＸ方向に沿って連続して延設され、Ｘ方向において隣り合う上部電極本体部５２１を接続する。本実施形態では、上部電極本体部５２１の±Ｙ側の端縁５２１Ａと、上部電極接続部５２２の±Ｙ側の端縁５２２Ａとが直線で連続する。
接続電極部５２３は、第四部分に相当し、圧電膜６の圧電外周部６２の±Ｙ側から、下部電極接続部５１２に亘って設けられる。また、接続電極部５２３は、図３に示すように、Ｙ方向に隣り合う超音波トランスデューサーＴｒの圧電外周部６２間に亘って設けられていてもよい。
ここで、＋Ｙ側に配置される接続電極部５２３の−Ｙ側の端縁５２３Ａは、上部電極本体部５２１及び上部電極接続部５２２の＋Ｙ側の端縁５２１Ａ，５２２Ａから所定寸法だけ＋Ｙ側に位置する。また、−Ｙ側に配置される接続電極部５２３の＋Ｙ側の端縁５２３Ａは、上部電極本体部５２１及び上部電極接続部５２２の−Ｙ側の端縁５２１Ａ，５２２Ａから所定寸法だけ−Ｙ側に位置する。つまり、接続電極部５２３は、上部電極本体部５２１や上部電極接続部５２２から離れて配置されている。
図７及び図８は、振動膜４１２上に形成された下部電極本体部５１１と、下部電極接続部５１２との境界近傍の一例を示す図である。
ところで、本実施形態では、下部電極本体部５１１と下部電極接続部５１２との間は、図７や図８に示すように、少なくとも一部が離間する形状となる。
つまり、本実施形態の圧電素子５は、下部電極５１を形成した後、圧電膜６を形成する圧電層６０（図１０参照）を成膜し、圧電層６０をドライエッチング（イオンミリング）によりパターニングする。
この際、圧電層６０が、超音波トランスデューサーＴｒの形成位置以外に残留すると、超音波デバイス２２の性能が低下するおそれがある。例えば、超音波トランスデューサーＴｒ以外の位置で、可撓部４１２Ａ上に圧電層６０が残留していると、可撓部４１２Ａの応力バランスが不均一となり、送受信可能な超音波の周波数や音圧に影響が出る。このため、超音波トランスデューサーＴｒを構成する位置以外の圧電層６０が残留しないように、十分な長い時間をかけてエッチング処理を行う必要がある。しかしながら、圧電膜６の外縁（エッジ部）では、他の位置に比べてエッチングレートが大きくなり、下部電極接続部５１２の下部電極本体部５１１との接続部がオーバーエッチングされる。
このため、図７に示すように、下部電極接続部５１２の下部電極本体部５１１側は、少なくとも一部が下部電極本体部５１１から離間する形状となる（隙間部５１２Ａが形成される）。また、オーバーエッチングが進行すると、例えば図８に示すように、下部電極本体部５１１と、下部電極接続部５１２とが離れる形状となる場合もある。図７に示すような形状となると、下部電極接続部５１２の電気抵抗が増大し、下部電極本体部５１１に適正な信号を入力できず、また、図８に示すような形状となると、下部電極本体部５１１と下部電極接続部５１２とが断線されてしまう。
なお、本発明における断線とは、図８に示すような下部電極接続部５１２が下部電極本体部５１１から離間する形状に限られず、図７に示すような下部電極接続部５１２の一部が下部電極本体部５１１から離間する形状まで含まれる。
これに対して、本実施形態では、図６に示すように、上部電極５２の接続電極部５２３が、隙間部５１２Ａ上に積層されて、下部電極本体部５１１と、下部電極接続部５１２との双方に接する。具体的には、隙間部５１２Ａに形成された下部電極本体部５１１と下部電極接続部５１２との離間部分が、接続電極部５２３により埋められる。
これにより、本実施形態では、圧電膜６を形成するための圧電層６０が超音波トランスデューサーＴｒ以外の領域で残留せず、かつ、下部電極本体部５１１と下部電極接続部５１２との間の隙間部５１２Ａでの電気抵抗の増大や断線が抑制される。
［２−３−５．圧電素子の製造方法］
次に、上述したような圧電素子５の製造方法について説明する。
図９は、圧電素子５の製造方法を示すフローチャートであり、図１０は、図９の各ステップにおける圧電素子５の製造過程を示す図である。
圧電素子５を製造するためには、先ず、下部電極を形成する（ステップＳ１）。このステップＳ１では、振動膜４１２が形成された素子基板４１の振動膜４１２上に、下部電極５１を構成する電極材料により下部電極層を成膜する。そして、エッチングにより下部電極層をパターニングし、図１０の１番目に示すように、下部電極５１を形成する。
次に、圧電層成膜を形成する（ステップＳ２）。このステップＳ２では、図１０の２番目に示すように、振動膜４１２上に、下部電極５１を覆う圧電層６０（ＰＺＴ）を形成する。圧電層６０の形成では、例えば溶液法により、振動膜４１２上にＰＺＴ溶液を塗布する塗布工程と、塗布されたＰＺＴ溶液を焼成する焼成工程とを複数回実施し、所望厚みの圧電層６０を形成する。
この後、圧電層６０をエッチングし、所望の形状にパターニングする（ステップＳ３）。ステップＳ３では、圧電層６０を、ドライエッチング（イオンミリング）によりエッチングし、図１０の３番目に示すように、圧電膜６を形成する。この際、圧電膜６のエッジ部に沿ってオーバーエッチングが進行し、下部電極接続部５１２の下部電極本体部５１１側に、図７や図８に示すような隙間部５１２Ａが形成される。
次に、上部電極５２を形成するための電極材料の上部電極層５２０を成膜する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、振動膜４１２上に、下部電極５１、圧電膜６を覆う上部電極層５２０を、例えばスパッタリング等により形成する。この際、図１０の４番目に示すように、ステップＳ３で形成された隙間部５１２Ａが上部電極層５２０により埋められる。
この後、上部電極層５２０をエッチングし、上部電極５２をパターニングする（ステップＳ５）。これにより、図１０の５番目に示すように、上部電極本体部５２１及び上部電極接続部５２２とは離れた位置に接続電極部５２３が形成される。この接続電極部５２３により隙間部５１２Ａが埋められていることで、下部電極５１の下部電極本体部５１１と下部電極接続部５１２とが接続電極部５２３により接し、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２が導通する。
なお、超音波トランスデューサーＴｒを製造する場合、この後、素子基板４１を振動膜４１２とは反対側の面からエッチング処理し、開口部４１１Ａを形成する。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、圧電素子５を構成する下部電極５１は、平面視で圧電膜６と重なる下部電極本体部５１１と、圧電膜６と重ならない下部電極接続部５１２とを有する。下部電極接続部５１２の下部電極本体部５１１側には、隙間部５１２Ａが形成されることで、下部電極接続部５１２は、下部電極本体部５１１から一部が離間する。一方、圧電素子５を構成する上部電極５２は、下部電極本体部５１１及び圧電本体部６１と重なって能動部５０を構成する上部電極本体部５２１と、上部電極本体部５２１から離れて設けられる接続電極部５２３を含んで構成されている。接続電極部５２３は、圧電膜６の圧電外周部６２から下部電極接続部５１２に亘って形成され、下部電極本体部５１１と下部電極接続部５１２とに接する。
このため、接続電極部５２３により、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２が導通されることになり、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２が断線する不都合を抑制できる。したがって、能動部５０を構成する下部電極本体部５１１に、下部電極接続部５１２から適切に駆動信号を入力することができ、圧電素子５の信頼性を向上できる。これにより、圧電素子５を有する超音波トランスデューサーＴｒや超音波プローブ２、超音波測定装置１における機器信頼性も高めることができる。
また、接続電極部５２３は、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２の間の隙間を埋めるように設けられているので、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２の断線をより確実に抑制でき、圧電素子５の信頼性をより高くできる。
本実施形態では、接続電極部５２３は、ステップＳ５において、上部電極層５２０をエッチングすることで、上部電極本体部５２１や上部電極接続部５２２と同時に形成することができ、製造効率性も高めることができる。
［第二実施形態］
以下、第二実施形態について説明する。
第一実施形態の圧電素子５では、ステップＳ５において、上部電極５２の一部である接続電極部５２３を、上部電極本体部５２１から離れた位置に形成し、当該接続電極部５２３により、下部電極本体部５１１と、下部電極接続部５１２を導通させた。これに対して、第二実施形態では、上部電極５２とは異なる電極により、下部電極本体部５１１と、下部電極接続部５１２とを導通させる点で、上記第一実施形態と相違する。なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図１１は、第二実施形態の超音波トランスデューサーＴｒの一例を示す断面図である。
本実施形態の超音波トランスデューサーＴｒは、第一実施形態と同様、駆動部である可撓部４１２Ａと、圧電素子５とにより構成されている。本実施形態の圧電素子５は、下部電極５１と、圧電膜６と、上部電極５２とを順に積層することで構成されている。
ここで、下部電極５１は、下部電極本体部５１１と、下部電極接続部５１２とにより構成されている。上記第一実施形態と同様、下部電極接続部５１２は、下部電極本体部５１１から少なくとも一部が離間しており、下部電極本体部５１１側に隙間部５１２Ａが形成されている。
本実施形態において、下部電極本体部５１１は、第一電極層に相当し、下部電極接続部５１２は、第一導電層に相当する。下部電極接続部５１２は、第一実施形態と同様、ステップＳ１で、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２が同時に形成される。そして、ステップＳ３において、圧電膜６をパターニングする際に、下部電極接続部５１２の下部電極本体部５１１側の端部がオーバーエッチングされることで、下部電極接続部５１２が下部電極本体部５１１から離間して隙間部５１２Ａが形成される。
上部電極５２は、上部電極本体部５２１と、上部電極接続部５２２とを備える。この上部電極本体部５２１は、本実施形態において、第二電極層に相当する。これらの上部電極本体部５２１及び上部電極接続部５２２の構成は上記第一実施形態と同一である。
そして、本実施形態では、上記の上部電極５２とは独立して、別途、第二導電層である接続電極５３が設けられる。この接続電極５３は、例えば、上部電極５２と同一の電極材料により形成されており、圧電膜６の圧電外周部６２から下部電極接続部５１２に亘って形成される。そして、接続電極５３は、下部電極接続部５１２の隙間部５１２Ａを埋めて下部電極本体部５１１と下部電極接続部５１２とに接する。
なお、接続電極５３は、第一実施形態における接続電極部５２３と同様に、Ｙ方向に隣り合う超音波トランスデューサーＴｒの圧電外周部６２間に亘って設けられ、当該超音波トランスデューサーＴｒ間に配置される下部電極接続部５１２を覆って設けられてもよい。
また、本実施形態では、この接続電極５３は、上部電極５２に比べて、厚み寸法が大きく形成されている。このような構成では、能動部５０と重なり合う上部電極５２の厚み寸法が小さくなることで、能動部５０の変位量を大きくすることができるので、超音波トランスデューサーＴｒの送受信感度を向上させることができる。また、接続電極５３の厚み寸法が大きくなることで、下部電極接続部５１２の電気抵抗を低減でき、下部電極本体部５１１に入力する駆動信号の電圧降下を抑制することができる。
図１２は、第二実施形態の圧電素子５の製造方法を示すフローチャートである。
第二実施形態の圧電素子５は、第一実施形態と略同一の製造方法により製造することができる。つまり、本実施形態では、図１２に示すように、先ず、ステップＳ１により、振動膜４１２上に下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２を含む下部電極５１を形成する。
次に、ステップＳ２により、振動膜４１２上に、下部電極５１を覆う圧電層６０を成膜する。そして、ステップＳ３により、図１０の３番目に示すように、圧電層６０をエッチングして圧電膜６を形成する。この際、上記第一実施形態と同様に、圧電膜６のエッジ部に沿ってオーバーエッチングが進行し、下部電極接続部５１２の下部電極本体部５１１側に、図７や図８に示すような隙間部５１２Ａが形成される。
その後、ステップＳ４を実施して、上部電極５２を形成するための上部電極層５２０を成膜する。この際、上部電極５２の膜厚寸法に合わせて上部電極層５２０を成膜する。
図１３は、図１２のステップＳ１１以降における圧電素子５の製造過程を示す図である。
この後、上部電極層５２０に対して、エッチングを用いたパターニングを行い、図１３の１番目に示すように、上部電極本体部５２１及び上部電極接続部５２２を有する上部電極５２を形成する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１では、下部電極接続部５１２は、隙間部５１２Ａにおいて、少なくとも一部が下部電極本体部５１１から離間している。
そして、本実施形態では、ステップＳ１１の後に、図１３の２番目に示すように、さらに上部電極５２と同一の電極材料を用いて、振動膜４１２上に電極層５３０を成膜する（ステップＳ１２）。この際、上部電極５２よりも大きい膜厚寸法で電極層５３０を成膜する。
この後、電極層５３０に対して、エッチングを用いたパターニングを行い、図１３の３番目に示すように、接続電極５３を形成する（ステップＳ１３）。この接続電極５３により隙間部５１２Ａが埋められ、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２が導通する。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の圧電素子５では、下部電極接続部５１２の下部電極本体部５１１側に隙間部５１２Ａが形成されることで、下部電極接続部５１２の一部が下部電極本体部５１１から離間する。また、圧電素子５の能動部５０を構成する上部電極５２（上部電極本体部５２１）から離れて、上部電極５２から独立した接続電極５３が設けられ、この接続電極５３は、圧電膜６の圧電外周部６２から下部電極接続部５１２に亘って形成され、下部電極本体部５１１と下部電極接続部５１２とに接する。
このため、接続電極５３により、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２が導通されることになり、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２が断線する不都合を抑制できる。したがって、能動部５０を構成する下部電極本体部５１１に、下部電極接続部５１２から適切に駆動信号を入力することができ、圧電素子５の信頼性を向上できる。
また、接続電極５３は、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２の間の隙間を埋めるように設けられているので、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２の断線をより確実に抑制でき、圧電素子の信頼性をより高くできる。
そして、本実施形態では、接続電極５３は、上部電極５２よりも厚み寸法が大きく形成されている。このため、接続電極５３により覆われる下部電極接続部５１２の電気抵抗が低減し、下部電極接続部５１２から下部電極本体部５１１に入力される駆動信号の電圧降下等の影響を抑制できる。また、上部電極５２の厚み寸法を薄くできるので、その分、能動部５０の厚み寸法も薄くでき、能動部５０の変位量を大きくすることができる。このため、超音波トランスデューサーＴｒにおける超音波の送受信感度を向上させることができる。
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。
上述した第一実施形態では、圧電素子５を有する超音波デバイス２２を筐体２１内に収納した超音波プローブ２、及び当該超音波プローブ２を備えて超音波測定を実施する超音波測定装置１の構成を例示した。これに対し、圧電素子５及び圧電素子５を備える圧電アクチュエーターとしては、その他の電子機器に対しても適用可能であり、第三実施形態では、当該他の電子機器の一例である液体噴射装置について説明する。
図１４は、本発明の圧電素子を備える記録装置の一適用例であるプリンター１００の外観の構成例を示す図である。また、図１５は、プリンター１００が備える記録ヘッド７０を模式的に示す分解斜視図である。
プリンター１００は、液体噴射装置に相当し、図１４に示すように、メディアを供給する供給ユニット１１０と、メディアを搬送する搬送ユニット１２０と、記録ヘッド７０が取り付けられるキャリッジ１３０と、キャリッジ１３０を移動させるキャリッジ移動ユニット１４０と、プリンター１００を制御する制御ユニット（図示略）とを備える。このプリンター１００は、例えばパーソナルコンピューター等の外部機器から入力された印刷データに基づいて、各ユニット１１０，１２０，１４０及びキャリッジ１３０を制御し、メディアＭに画像を印刷する。
供給ユニット１１０は、メディアＭを画像形成位置に供給する。例えば、供給ユニット１１０は、メディアＭが巻装されたロール体１１１、ロール駆動モーター（図示略）、及びロール駆動輪列（図示略）等を備える。そして、制御ユニットからの指令に基づいて、ロール駆動モーターが回転駆動され、ロール駆動モーターの回転力がロール駆動輪列を介してロール体１１１に伝達される。これにより、ロール体１１１が回転し、ロール体１１１に巻装された紙面がβ方向（副走査方向）における下流側（＋β側）に供給される。
搬送ユニット１２０は、供給ユニット１１０から供給されたメディアＭを、β方向に沿って搬送する。例えば、搬送ユニット１２０は、搬送ローラー１２１と、搬送ローラー１２１とメディアＭを挟んで配置され、搬送ローラー１２１に従動する従動ローラー（図示略）と、搬送ローラー１２１のβ方向の下流側に設けられたプラテン１２２と、を備える。搬送ローラー１２１は、図示略の搬送モーターからの駆動力が伝達され、制御ユニット（図示略）の制御により搬送モーターが駆動されると、その回転力により回転駆動されて、従動ローラーとの間にメディアＭを挟み込んだ状態でβ方向に沿って搬送する。
キャリッジ１３０は、メディアＭに対して画像を印刷する記録ヘッド７０等が取り付けられる。記録ヘッド７０等は、ケーブル１３１を介して制御ユニットに接続される。記録ヘッド７０については後述する。キャリッジ１３０は、キャリッジ移動ユニット１４０によって、β方向に交差するα方向（主走査方向）に沿って移動可能に設けられている。
キャリッジ移動ユニット１４０は、キャリッジ１３０をα方向に沿って往復移動させる。例えば、キャリッジ移動ユニット１４０は、キャリッジガイド軸１４１と、キャリッジモーター１４２と、タイミングベルト１４３とを備える。キャリッジガイド軸１４１は、α方向に沿って配置され、両端部がプリンター１００の筐体に固定される。キャリッジモーター１４２は、タイミングベルト１４３を駆動させる。タイミングベルト１４３は、キャリッジガイド軸１４１と略平行に支持され、キャリッジ１３０の一部が固定される。制御ユニットの指令に基づいてキャリッジモーター１４２が駆動されると、タイミングベルト１４３が正逆走行され、タイミングベルト１４３に固定されたキャリッジ１３０が、キャリッジガイド軸１４１にガイドされて往復移動する。
記録ヘッド７０は、液体噴射ヘッドに相当し、インクタンク（図示略）から供給されたインクを、α方向及びβ方向に交差するγ方向に噴射してメディアＭに画像を形成する。記録ヘッド７０は、図１５に示すように、圧力室形成基板７１と、ノズルプレート７２と、アクチュエーターユニット７３と、封止板７４と等を備える。
圧力室形成基板７１は、例えば、シリコン単結晶基板等からなる板材である。この圧力室形成基板７１には、複数の圧力室７１１と、これら圧力室７１１にインクを供給するインク供給路７１２と、インク供給路７１２を介して各圧力室７１１に連通する連通部７１３と、が形成されている。
複数の圧力室７１１は、後述するようにノズルプレート７２に形成されたノズル列を構成する各ノズル７２１に、一対一に対応して設けられている。すなわち、各圧力室７１１は、ノズル列方向に沿って、ノズル７２１の形成ピッチと同じピッチで形成されている。
連通部７１３は、複数の圧力室７１１に沿って形成されている。この連通部７１３は、後述する振動板７３１の連通開口部７３４及び封止板７４の液室空部７４２と連通し、インクタンク（図示略）から供給されたインクが充填される。連通部７１３に充填されたインクは、インク供給路７１２を介して圧力室７１１に供給される。すなわち、連通部７１３は、各圧力室７１１に共通なインク室であるリザーバー（共通液室）を構成する。
なお、インク供給路７１２は、圧力室７１１よりも狭い幅で形成されており、連通部７１３から圧力室７１１に流入するインクに対して流路抵抗となる部分である。
ノズルプレート７２は、複数のノズル７２１からなるノズル列が形成され、圧力室形成基板７１の一方の面（アクチュエーターユニット７３とは反対側の面）に接合される。複数のノズル７２１は、ドット形成密度（例えば、３００ｄｐｉ）に相当するピッチで形成されている。なお、ノズルプレート７２は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、又はステンレス鋼等からなる。
アクチュエーターユニット７３は、圧力室形成基板７１のノズルプレート７２とは反対側に設けられた振動板７３１（駆動部）と、振動板７３１に積層された圧電素子５とを含み構成される。
振動板７３１は、圧力室形成基板７１の上に形成された弾性膜７３２と、この弾性膜７３２上に形成された絶縁体膜７３３と、を含む。なお、弾性膜７３２としては、例えば、厚さが３００〜２０００ｎｍの二酸化シリコン（ＳｉＯ２）が好適に用いられる。また、絶縁体膜７３３としては、例えば、厚さが３０〜６００ｎｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）が好適に用いられる。この振動板７３１の圧力室７１１を閉塞する領域は、圧電素子５の駆動によってノズル７２１に対して接離する方向に撓み変形が許容される領域（可撓部）である。なお、振動板７３１における圧力室形成基板７１の連通部７１３に対応する部分には、当該連通部７１３と連通する連通開口部７３４が設けられている。
圧電素子５は、上記第一実施形態又は第二実施形態と同様の構成を有する。この圧電素子５は、圧力室７１１に対応する位置に設けられ、振動板７３１の圧力室７１１を閉塞する領域である可撓部とともに圧電アクチュエーターを構成する。なお、図示を省略するが、下部電極５１及び上部電極５２は、リード電極７３５によって端子領域に形成された電極端子に接続される。
なお、図１５では、一方向に沿って配置された複数の圧電素子５の非被覆部に亘る溝部が形成されている構成を例示しているが、これに限定されず、各圧電素子５に個別に溝部が形成されてもよい。
封止板７４は、アクチュエーターユニット７３の圧力室形成基板７１とは反対側の面に接合されている。この封止板７４のアクチュエーターユニット７３側の面には、圧電素子５を収容可能な収容空部７４１が形成されている。また、封止板７４の連通開口部７３４及び連通部７１３に対応する領域には、液室空部７４２が設けられている。液室空部７４２は、連通開口部７３４及び連通部７１３と連通し、各圧力室７１１に共通のインク室となるリザーバーを構成する。なお、図示しないが、封止板７４には、アクチュエーターユニット７３の端子領域に対応する位置に、厚さ方向に貫通する配線開口部が設けられている。この配線開口部内に、上記端子領域の電極端子が露出される。これら電極端子は、プリンター本体に接続された図示しない配線部材に接続される。
このような構成の記録ヘッド７０では、インクカートリッジからインクを取り込み、リザーバー、インク供給路７１２、圧力室７１１、及びノズル７２１に至るまでの流路内がインクで満たされる。そして、プリンター本体側からの駆動信号の供給により、圧力室７１１に対応するそれぞれの圧電素子５が駆動されると、振動板７３１の圧力室７１１に対応する領域（可撓部）が変位し、圧力室７１１内に圧力変動が生じる。この圧力変動を制御することで、ノズル７２１からインクが噴射される。
上記のようなプリンター１００では、記録ヘッド７０に上記実施形態にて説明した圧電素子５が設けられているので、記録ヘッド７０の機器信頼性を高くでき、かつプリンター１００の機器信頼性も高めることができる。
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
上記第二実施形態において、第一電極層である下部電極本体部５１１と、第一導電層である下部電極接続部５１２とが、ステップＳ１において同時に形成される例を示すが、これに限定されない。例えば、振動膜４１２に電極材料を成膜した後、第一電極層である下部電極本体部５１１をエッチングにより形成する。この後、再度電極材料を成膜して、第一導電層である下部電極接続部５１２をエッチングにパターニングする。このような構成では、下部電極本体部５１１と、下部電極接続部５１２とを異なる厚み寸法に形成することもできる。例えば、能動部５０として駆動させる下部電極本体部５１１を、下部電極接続部５１２に比べて厚み寸法を小さくすることができ、下部電極接続部５１２を、電気抵抗の低減のために厚み寸法を大きくすることができる。
第二実施形態において、ステップＳ４及びステップＳ１１で上部電極５２を形成した後、ステップＳ１２及びステップＳ１３で接続電極５３を形成した。これに対して、例えば、ステップＳ１２及びステップＳ１３を先に実施して接続電極５３を形成した後、ステップＳ４及びステップＳ１１を実施して上部電極５２を形成してもよい。
上記各実施形態では、下部電極本体部５１１と、下部電極接続部５１２との隙間（隙間部５１２Ａ）を、接続電極部５２３（又は接続電極５３）により埋めることで、下部電極本体部５１１及び下部電極接続部５１２を導通させる例を示したが、これに限定されない。
例えば、接続電極部５２３（又は接続電極５３）が、ＸＹ平面内で、下部電極本体部５１１の一部と重なって＋Ｘ側に延設される第一延設部、下部電極接続部５１２の一部と重なって＋Ｘ側に延設される第二延設部、及び第一延設部と第二延設部とを接続する接続部とを備える構成などとしてもよい。
また、接続電極部５２３（又は接続電極５３）が、圧電膜６の上面（素子基板４１とは反対側の面）の圧電外周部６２から、下部電極接続部５１２に亘って設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、接続電極部５２３（又は接続電極５３）は、圧電膜６の外縁部で、上面から下面（素子基板４１側の面）まで傾斜する傾斜面から、下部電極接続部５１２に亘って設けられていてもよい。さらに、接続電極部５２３（又は接続電極５３）が、圧電膜６と重ならず、ピンポイントで、隙間部５１２Ａ上に設けられて、下部電極本体部５１１と下部電極接続部５１２とに接する構成などとしてもよい。
上記各実施形態では、下部電極５１、上部電極５２、及び接続電極５３が金属材料で形成されていたが、これに限定されない。例えば、上部電極５２及び接続電極５３は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）等の酸化スズ系導電材料、酸化亜鉛系導電材料、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）、ニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ３）、元素ドープチタン酸ストロンチウム等の酸化物導電材料や、導電性ポリマー等を用いて形成されてもよい。
上記各実施形態では、平面視において、開口部４１１Ａ（可撓部４１２Ａ）の外周縁よりも内側に、圧電素子５の能動部５０が形成されていたが、これに限定されない。例えば、能動部５０の外周縁が、開口部４１１Ａ（可撓部４１２Ａ）の外周縁の外側に位置してもよい。
上記各実施形態では、振動膜４１２の基板本体部４１１（開口部４１１Ａ）とは反対側に圧電素子５及び封止板４２が設けられ、基板本体部４１１に音響層４３及び音響レンズ４４が設けられ、基板本体部４１１側の面から超音波の送受信が行われる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、振動膜４１２の基板本体部４１１とは反対側に圧電素子５、音響層４３及び音響レンズ４４が設けられ、基板本体部４１１側に封止板４２（補強板）が設けられ、基板本体部４１１とは反対側の面から超音波の送受信が行われる構成としてもよい。
上記各実施形態では、電子機器として、生体内の器官を測定対象とする超音波測定装置１及びプリンター１００を例示したが、これに限定されない。例えば、各種構造物を測定対象として、当該構造物の欠陥の検出や老朽化の検査を行う測定機に、上記実施形態及び各変形例の構成を適用することができる。また、例えば、半導体パッケージやウェハ等を測定対象として、当該測定対象の欠陥を検出する測定機についても同様である。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
１…超音波測定装置（超音波装置、電子機器）、２…超音波プローブ（超音波探触子）、５…圧電素子、６…圧電膜、１０…制御装置（制御部）、２１…筐体、４１…素子基板、４２…封止板、４３…音響層、４４…音響レンズ、５０…能動部、５１…下部電極（第一電極層）、５２…上部電極（第二電極層）、５３…接続電極（第二導電層）、６０…圧電層、６１…圧電本体部、６２…圧電外周部、７０…記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、１００…プリンター（液体噴射装置、電子機器）、４１１…基板本体部、４１１Ａ…開口部、４１１Ｂ…壁部、４１２…振動膜、４１２Ａ…可撓部（駆動部）、５１１…下部電極本体部（第一部分、第一電極層）、５１２…下部電極接続部（第二部分、第一導電層）、５１２Ａ…隙間部、５２０…上部電極層、５２１…上部電極本体部（第三部分、第二電極層）、５２１Ａ…端縁、５２２…上部電極接続部、５２２Ａ…端縁、５２３…接続電極部（第四部分）、５２３Ａ…端縁、５３０…電極層、Ｔｒ…超音波トランスデューサー（圧電アクチュエーター）。

Claims (12)

  1. 第一電極層、圧電体層、及び第二電極層が順に積層された圧電素子であって、
    前記第一電極層は、前記第一電極層、前記圧電体層、及び前記第二電極層の積層方向から見た平面視において、前記圧電体層に重なる第一部分と、前記第一部分から少なくとも一部が離間し、かつ前記圧電体層に重ならない第二部分とを有し、
    前記第二電極層は、前記平面視において、前記圧電体層に重なる第三部分と、前記第三部分とは非導通の第四部分とを有し、
    前記第四部分は、前記第一部分及び前記第二部分に接している
    ことを特徴とする圧電素子。
  2. 請求項１に記載の圧電素子において、
    前記第四部分は、前記第一部分及び前記第二部分の離間部分を埋める
    ことを特徴とする圧電素子。
  3. 第一電極層、圧電体層、及び第二電極層が順に積層された圧電素子であって、
    前記第一電極層及び前記第二電極層は、前記第一電極層、前記圧電体層、及び前記第二電極層の積層方向から見た平面視において、前記圧電体層に重なり、
    前記第一電極層から一部が離間し、前記平面視において前記圧電体層と重ならない第一導電層と、
    前記第二電極層とは非導通の第二導電層と、を備え、
    前記第二導電層は、前記第一電極層及び前記第一導電層に接している
    ことを特徴とする圧電素子。
  4. 請求項３に記載の圧電素子において、
    前記第二導電層は、前記第二電極層よりも厚み寸法が大きい
    ことを特徴とする圧電素子。
  5. 請求項３又は請求項４に記載の圧電素子において、
    前記第二導電層は、前記第一電極層及び前記第一導電層の間の離間部分を埋める
    ことを特徴とする圧電素子。
  6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電素子と、
    前記圧電素子により駆動される駆動部と、を備える
    ことを特徴とする圧電アクチュエーター。
  7. 請求項６に記載の圧電アクチュエーターと、
    前記圧電アクチュエーターを収納する筐体と、を備え、
    前記圧電素子は、前記駆動部を駆動して超音波を送受信する
    ことを特徴とする超音波探触子。
  8. 請求項６に記載の圧電アクチュエーターと、
    前記圧電アクチュエーターを制御する制御部と、を備え、
    前記圧電素子は、前記駆動部を駆動して超音波を送受信する
    ことを特徴とする超音波装置。
  9. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電素子と、
    前記圧電素子を制御する制御部と、を備える
    ことを特徴とする電子機器。
  10. 請求項６に記載の圧電アクチュエーターを備えることを特徴とする液体噴射ヘッド。
  11. 請求項１０に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
  12. 第一電極層、圧電体層、第二電極層が順に積層された圧電素子であって、
    前記第一電極層は、前記第一電極層、前記圧電体層、及び前記第二電極層の積層方向から見た平面視において、前記圧電体層に重なる第一部分と、前記第一部分から少なくとも一部が離間し、かつ前記圧電体層に重ならない第二部分とを有し、
    前記平面視において、前記圧電体層上の前記第二電極層から離れた位置から前記第二部分に亘って設けられる接続電極部を備え、
    前記接続電極部は、前記第一部分及び前記第二部分に接している
    ことを特徴とする圧電素子。
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