圧電素子
【課題】絶縁膜と第２電極との密着性が向上した圧電素子を提供することを目的とする。
を提供する。
【解決手段】圧電素子３００は、第１電極６０と、第１電極上に設けられた圧電体層７０
と、圧電体層上に設けられた第２電極８０と、第２電極上に設けられた絶縁膜（保護膜）
１００とを具備し、第２電極の絶縁膜と接触する領域に、凹凸部８３が設けられている。
を提供する。
【解決手段】圧電素子３００は、第１電極６０と、第１電極上に設けられた圧電体層７０
と、圧電体層上に設けられた第２電極８０と、第２電極上に設けられた絶縁膜（保護膜）
１００とを具備し、第２電極の絶縁膜と接触する領域に、凹凸部８３が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１電極と第２電極との間に圧電体層を設けた圧電素子は、第１電極と第２電極との間
に電圧を印加することにより撓み変形する。このような圧電素子は、例えば、液体噴射ヘ
ッドにおける圧力発生手段として用いられている。液体噴射ヘッドの代表例としては、圧
電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式
記録ヘッドがある。
【０００３】
ここで、圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易い。また、圧電
体層表面で第１電極と第２電極との間でリークが発生することもある。そこで、このよう
な圧電素子の破壊を防止すると共に圧電素子の変形を阻害しないように、圧電素子を構成
する圧電体層の側面と第２電極の表面を耐湿性の絶縁膜（保護膜）で覆うと共に、第２電
極の表面の中央部が露出するようにこの保護膜に開口を設けたものが知られている（例え
ば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１６４２９号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、圧電素子が撓み変形した際に、保護膜が第２電
極から剥がれてしまうことがあるという問題がある。このように保護膜の第２電極からの
剥がれが生じると、絶縁性を確保できず、かつ、剥がれた保護膜が異物となってしまう可
能性がある。
【０００６】
このような剥がれは、第２電極と保護膜との熱膨張係数差等から、撓み変形とは関係な
く保護膜を有する圧電素子で生じる問題である。ただし、インクを吐出するために圧電素
子の大きな撓み変形が要求されるインクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドでは
、特に問題となりやすいと考えられる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、保護膜と第２電極との密着性が向上した圧電素子を提
供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電素子は、第１電極と、前記第１電極上に設けられた圧電体層と、該圧電体
層上に設けられた第２電極と、該第２電極上に設けられた絶縁膜とを具備し、前記第２電
極の前記絶縁膜と接触する領域に、凹凸部が設けられていることを特徴とする。
本発明では、第２電極の絶縁膜と接触する領域には、凹凸部が設けられていることで、
第２電極と絶縁膜との密着性を向上させることができる。
【０００９】
前記絶縁膜には、前記第２電極を露出させる開口が設けられており、該第２電極の該開
口から露出する領域は平坦面であることが好ましい。開口から露出する領域が平坦面であ
り、凹部が設けられていないことで、開口形成時のオーバーエッチングによる断線を防止
することができる。
【００１０】
前記第２電極の周縁部には、前記凹凸部を構成する凸部が形成されていることが好まし
い。凸部が形成されていることで、第２電極の強度を保持することができ、また、凹凸部
形成時の位置合わせ精度への要求を緩めることができる。
【００１１】
前記凹凸部を構成する凸部は、前記第２電極の長手方向及び短手方向にそれぞれ複数離
間して延設され、互いに交差して格子状となるように配されていることが好ましい。この
ように構成されていることで、接触面積を増加させてより第２電極と保護膜との密着性を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】記録ヘッドの（ａ）要部平面図（ｂ）断面図である。
【図３】記録ヘッドの（ａ）Ｘ−Ｘ線での断面図（ｂ）Ｙ―Ｙ線での断面図である。
【図４】本実施形態にかかる第２電極の上面模式図である。
【図５】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図６】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図７】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図８】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図９】本実施形態に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解
斜視図であり、図２（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの要部平面図であり、図２（
ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【００１４】
図示するように、インクジェット式記録ヘッドＩの流路形成基板１０は、シリコン単結
晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、
厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、隔壁１１に
よって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成
基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３
と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２に設けられたインク供給路１４を介して連通
されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部と連通して各圧力発
生室１２の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する。インク供給路１４は、圧
力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入する
インクの流路抵抗を一定に保持している。
【００１５】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反
対側の端部近傍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、後述する
マスク膜を介して接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。
【００１６】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、二酸化シリコンか
らなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例
えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５５が積層形成されている。ま
た、絶縁体膜５５上には、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とからなる圧
電素子３００が形成されている。
【００１７】
ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分
をいう。さらには、本実施形態では、圧電素子３００は、後述する保護膜１００も含むも
のである。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極
及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここでは
パターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の
印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施形態では、第１電
極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電素子３００の個別電極とし
ているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても
、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部３２０が形成されていることになる。
【００１８】
また、本実施形態では、第１電極６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を圧力発生室
１２に相対向する領域内に設けることで、圧電素子３００の実質的な駆動部となる圧電体
能動部３２０の長手方向の端部（長さ）を規定している。また、圧電体層７０及び第２電
極８０の圧力発生室１２の幅方向の端部を圧力発生室１２に相対向する領域内に設けるこ
とで、圧電体能動部３２０の短手方向の端部（幅）を規定している。すなわち、圧電体能
動部３２０は、パターニングされた第１電極６０及び第２電極８０によって、圧力発生室
１２に相対向する領域にのみ設けられていることになる。
【００１９】
なお、本実施形態では、第１電極６０を複数の圧電素子３００の並設方向に亘って設け
、第１電極６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を、圧力発生室１２に相対向する位置
となるように設けた。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６
０が圧電素子３００と共に変形する振動板として作用するが、勿論これに限定されるもの
ではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５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。
【００２０】
そして、圧電素子３００を構成する第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０（圧
電体能動部３２０）は、耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜（絶縁膜）１００によっ
て覆われている。具体的には、保護膜１００は、圧電体層７０の側面と第２電極８０の上
面の周縁を覆うように設けられている。すなわち、第２電極８０の上面の主要部は、保護
膜１００が設けられておらず、第２電極８０の上面の主要部を露出するための開口部１０
１が設けられている。開口部１０１は、保護膜１００を厚さ方向に貫通して圧電素子３０
０の長手方向（圧力発生室１２の長手方向）に沿って矩形状に開口するものであり、例え
ば、流路形成基板１０上の全面に亘って保護膜１００を形成した後、選択的にパターニン
グすることで形成することができる。
【００２１】
このように圧電素子３００を保護膜１００で覆うことにより、大気中の水分等に起因す
る圧電素子３００の破壊を抑制することができる。ここで、このような保護膜１００の材
料としては、耐湿性を有する材料であればよいが、例えば、公知の絶縁性無機材料または
絶縁性樹脂材料などが好適に用いられる。公知の絶縁性無機材料としては、例えば、酸化
シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等を
用いるのが好ましく、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）
、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いるのが好ましい。公知の絶縁性樹脂材料として
は、例えば、公知の感光性樹脂材料を用いてもよいし、非感光性樹脂材料を用いてもよい
。絶縁性樹脂材料が、感光性樹脂材料である場合、公知の不飽和結合含有重合性化合物、
光重合開始剤等も含んでいてもよい。具体的には、絶縁性樹脂材料は、フォトレジストで
あってもよいし、ポリイミド、サイクロテン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリビニ
ルアルコール誘導体等の樹脂組成物であってもよい。保護膜１００の材料として酸化アル
ミニウムを用いた場合、保護膜１００の膜厚を１００ｎｍ程度と比較的薄くしても、高湿
度環境下での水分透過を十分に防ぐことができる。また、保護膜１００に開口部１０１が
設けられていることで、圧電素子３００の変位を阻害することがなく、インク吐出特性を
良好に保持することができる。
【００２２】
ここで、保護膜１００は、例えば熱膨張係数の違いや圧電素子３００駆動時の変位など
により第２電極８０から剥がれてしまうことが考えられるので、このような保護膜１００
の第２電極８０からの剥がれを抑制するために、本実施形態では、第２電極８０の保護膜
との接触領域には、凹凸が設けてある。この点について、図３を用いて説明する。
【００２３】
図３（ａ）は、図２（ａ）におけるＸ−Ｘ線での断面図であり、図３（ｂ）は図２（ａ
）におけるＹ−Ｙ線での断面図である。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、第２電極８０の上面（圧電体層７０が設けられている面とは
逆側の面）には、凹部８１が形成されることで相対的に凸部８２が同時に形成されている
凹凸部８３が形成されている。このように第２電極８０の上面に凹凸部８３が形成されて
いることで、第２電極８０の表面積が増大して第２電極８０と第２電極８０上に形成され
た保護膜１００との密着性が向上する。これにより、第２電極８０からの保護膜１００の
剥がれを抑制することができる。
【００２５】
この凹凸部８３は、第２電極８０の上面のうち、保護膜１００と接触する領域に形成さ
れている。即ち、図３（ｂ）に示すように、第２電極８０の開口１０１から露出する領域
（第２電極８０の開口１０１と対向する領域）には凹凸部８３は設けられていない。この
ように、第２電極８０の開口１０１に露出する領域に凹凸部８３が設けられていないこと
で、詳しくは後述するが、凹部８１作製時の作製精度が向上し、これにより変位特性が安
定する。
【００２６】
図４に示すように、凹部８１は、上面視において矩形状である。第２電極８０の上面に
形成された凹部８１は、第２電極８０上面に第２電極８０の長手方向及び短手方向に複数
離間して整列した状態、いわゆるマトリクス状となるように形成されている。これにより
、凸部８２は上面視では縦横方向（第２電極の長手方向及び短手方向）に複数の直線部が
離間して延設され互いに交差（直交）していわゆる格子状となるように形成されている。
そして、第２電極８０の上面の保護膜の開口１０１から露出する領域には、凹凸部８３が
設けられていないので平坦面となっている。
【００２７】
また、図３に示すように、凸部８２の厚みＨ２は、従来の第２電極８０と同一の厚みと
なるように構成されている。凹部８１の厚みＨ１は、従来の第２電極８０の厚みよりも薄
く、本実施形態では半分程度となっている。このように従来の第２電極８０の厚みよりも
薄い凹部８１が設けられていることで、第２電極８０と保護膜１００との密着性を向上さ
せると共に、第２電極８０の剛性が低下するので圧電素子３００の駆動時の圧電素子の変
位を阻害せず、変位特性を向上させることが可能である。
【００２８】
また、凹凸部８３では、この凸部８２が第２電極８０の周縁部に位置するように設けら
れている。このように凸部８２が第２電極８０の周縁部に設けられていることで、第２電
極８０の端部が厚くなるので、第２電極８０の強度が高まり、また、詳しくは後述するが
、凹部８１作製時の作製精度が向上し、これにより変位特性が安定するため好ましい。
【００２９】
なお、本実施形態では、保護膜１００を図２（ａ）に示すように、複数の圧電素子３０
０（圧電体能動部３２０）に亘って連続して設けるようにしたが、特にこれに限定されず
、例えば、保護膜１００を各圧電素子３００毎に設けるようにしてもよい。
【００３０】
保護膜１００上には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている
。リード電極９０は、保護膜１００に設けられた別の開口部１００ａを介して一端部が第
２電極８０に接続される。
【００３１】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、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を
有する保護基板３０が、接着剤３５によって接合されている。なお、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、当該空間は密封
されていても、密封されていなくてもよい。
【００３２】
また、保護基板３０には、連通部１３に対向する領域にリザーバー部３２が設けられて
おり、このリザーバー部３２は、上述したように、流路形成基板１０の連通部１３と連通
されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１１１を構成している。また
、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバー部３２との間の領域には、保護基板３
０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に第１電極６０の一部
及びリード電極９０の先端部が露出されている。この先端部は、後述する圧電素子３００
を駆動する駆動回路と接続配線を介して接続されている。
【００３３】
また、保護基板３０上には、圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が固定さ
れている。この駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等
を用いることができる。そして、駆動回路２００とリード電極９０とはボンディングワイ
ヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００３４】
保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス
、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一
材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３５】
保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０
が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚
さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４
１によってリザーバー部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（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この
固定板４２のリザーバーに対向する領域は、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、リザーバー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。
【００３６】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給
手段からインクを取り込み、リザーバー１１１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２００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれ
ぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、第１電極６０及
び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズ
ル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３７】
（製造方法）
本発明の圧電素子の製造方法について、液体噴射ヘッドに設けられている場合を例にと
り説明する。
【００３８】
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１１
０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる二酸化シリコン膜
５１を形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１
）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図５（ｃ）に示す
ように、絶縁体膜５５上の全面に第１電極６０を形成すると共に、図示しないが所定形状
にパターニングする。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と
してチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変
化が少ない材料であることが望ましい。このため、第１電極６０の材料としては白金、イ
リジウム等が好適に用いられる。
【００３９】
次に、図６（ａ）に示すように、第１電極６０上に圧電体層７０及び第２電極８０を順
次積層形成する。圧電体層７０は、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・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 Decomp
osition）法、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 Va
por Deposition）法等を用いてもよい。また、第２電極８０は、導電性の高い金属、例え
ば、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。この第２電極８０は、従来の第２電極
と同一の厚みとなるように（例えば厚さ１０〜１００ｎｍであり、本実施形態では５０ｎ
ｍとした）形成する。
【００４０】
次に、図６（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニング
することで、圧電素子３００を形成する。具体的には、圧電体層７０及び第２電極８０を
パターニングすることで、流路形成基板用ウェハー１１０の各圧力発生室１２が形成され
る領域に相対向する領域に圧電素子３００を形成する。
【００４１】
この後、本実施形態における凹凸部８３を第２電極８０の上面に形成する。図７（ａ）
に示すように、第２電極８０の上面にレジスト等からなるマスクパターン８４を形成する
。そして、図７（ｂ）に示すようにこのマスクパターン８４を介して第２電極８０の上面
をエッチングすることで、凹凸部８３を形成する。具体的には、凸部８２の形状と同一の
形状のマスクパターン８４を形成してこのマスクパターン８４を介して所定時間エッチン
グすることで、凹部８１を形成する。これにより、第２電極の上面には凹凸部８３が形成
される。エッチング方法としては、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング
（ＲＩＥ）等のドライエッチングにより行うことができ、本実施形態ではドライエッチン
グである。
【００４２】
この場合に、本実施形態では、凹凸部８３の凸部８２が第２電極８０の端部に位置する
ように形成されている。これにより、マスクパターン８４の位置合わせ精度が多少低くて
凹部８１を形成するためのマスクパターンの位置がずれたとしても、第２電極８０の上面
以外の場所をエッチングすることが防止でき、作製精度が向上する。
【００４３】
次いで、その後、マスクパターン８４を除去した後に、図７（ｃ）に示すように、保護
膜１００を形成する。保護膜１００の形成方法は特に限定されず、公知の成膜方法を用い
ることができる。公知の成膜方法としては、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などの蒸着法、スパッタ
リング法、ＭＯＤ法、ゾル−ゲル法、スピンコート法等が挙げられる。その後、保護膜１
００にマスクを設けてエッチングして開口部１０１を形成する。なお、保護膜１００のエ
ッチングは、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）等のドライ
エッチングにより行うことができる。この場合に、本実施形態では、第２電極８０の開口
部１０１に対向する領域には凹凸部８３を形成していない。即ち、第２電極８０の開口部
１０１に対向する領域は、凹部が形成されていないことで第２電極８０の厚みが従来と同
一であるので、開口部１０１を形成した場合にオーバーエッチングが発生したとしても断
線などが生じることがなく、作製が容易であり、作製精度が向上し、これにより変位特性
が安定する。
【００４４】
その後は、リード電極を形成後、流路形成基板用ウェハーの圧電素子側に、シリコンウ
ェハーであり複数の保護基板となる保護基板用ウェハーを接着剤を介して接合し、流路形
成基板用ウェハー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を異方性エ
ッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子に対応する圧力発生室等を形
成する。
【００４５】
その後は、流路形成基板用ウェハー及び保護基板用ウェハー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
ェハーの保護基板用ウェハーとは反対側の面にノズル開口が穿設されたノズルプレートを
接合すると共に、保護基板用ウェハーにコンプライアンス基板を接合し、流路形成基板用
ウェハー等を図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Ｉとする。
【００４６】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定される
ものではない。例えば、上述した実施形態では、凹凸部８３は格子状となった凸部８２に
より構成されていたが、これに限定されない。凹部（もしくは凸部）が形成されることで
凹凸が形成されていればよい。例えば、凹凸部８３は上面視において第２電極８０の長手
方向に沿ったストライプ状であってもよい。また、凹部８１は、本実施形態では上面視に
おいて矩形状であったが、これに限定されず、例えば円形状であってもよい。もちろん、
凹凸部８３の凹部と凸部とが逆になるように構成されていてもよい。ただし、本実施形態
で示したように、凸部８２が第２電極８０の上面の端部に設けられている方が変位を阻害
せずに強度が高まるため好ましい。
【００４７】
また、上述した実施形態では、凸部８２の厚さは保護膜１００の開口と対向する領域の
第２電極の厚さと同一であったが、これに限定されない。例えば、図８（ａ）に示す実施
形態では、保護膜１００の開口１０１に対向する領域の第２電極８０の厚みよりも、保護
膜１００に接触する領域に形成された凸部８２の厚みが薄い。具体的には、従来の第２電
極８０の厚みよりも保護膜１００の開口１０１に対向する領域の第２電極８０の厚みが厚
く、凸部８２の厚みが第２電極８０の従来の厚みと同一である。このように構成されてい
ても、開口から露出する部分の厚みが第２電極８０の従来の厚みと同程度あることで、開
口１０１を形成する場合に第２電極８０がオーバーエッチされてしまったとしても、断線
をより防止することが可能である。この場合に、第２電極の剛性は上昇するが、凹部８１
が従来の第２電極の厚みよりも薄くなることで、圧電素子３００全体では、変位特性が劣
化することはない。
【００４８】
また、図８（ｂ）に示す実施形態では、保護膜１００の開口１０１に対向する領域の第
２電極８０の厚みよりも、保護膜１００に接触する領域に形成された凸部８２の厚みが厚
い。この場合であっても、第２電極８０の厚みが従来の第２電極８０の厚みと同一であれ
ば、開口１０１を形成する場合に第２電極８０がオーバーエッチされてしまったとしても
、断線の可能性を防止することが可能である。
【００４９】
また、上述した各実施形態では、第２電極８０上面の開口１０１から露出する領域には
凹凸部８３が設けられておらず、平坦面とされていたがこれに限定されない。例えば、上
面全面に亘って凹凸部８３が設けられていて、第２電極８０上面の開口１０１から露出す
る領域にも凹凸部８３が形成されていてもよい。この場合には、第２電極８０上面の開口
１０１から露出する領域の凹部８１における厚みが少なくとも従来の第２電極８０と同一
の厚みであれば断線の可能性も生じないので好ましい。
【００５０】
また、上述した各実施形態では、保護膜１００には開口１０１を設けているが、これに
限定されない。保護膜１００に開口１０１を設けず、第２電極８０の全面に凹凸部８３を
設けても良い。保護膜１００に開口１０１を設けるのは、保護膜を設けることで圧電素子
の剛性が上昇してしまい圧電素子の変位特性が低下するのを抑制するためであるが、凹部
８１が形成されていることで、第２電極の剛性が低下しているため、保護膜で圧電素子３
００の全面を覆ったとしても、圧電素子の変位特性を低下させない。さらに、この場合に
は開口を設けないのでオーバーエッチの可能性がないため、第２電極８０全体を薄く形成
することができる。これにより、第２電極８０を圧電素子の変位特性が低下することを抑
制できる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、凹部８１を形成することにより相対的に凸部８２を形成
して凹凸部８３としたが、これに限定されない。凸部を形成することにより相対的に凹部
８１を形成して凹凸部８３としてもよい。例えば、第２電極の上面に凹部に対応するマス
クパターンを形成し、次いでマスクパターンを介して第２電極の材料を積層させ最後にマ
スクパターンをリフトオフすることにより凸部を形成して、これにより相対的に凹部を形
成しても良い。
【００５２】
また、上述した実施形態では、圧電素子保持部３１を有する保護基板３０を設けるよう
にしたが、圧電素子３００は保護膜１００によって覆われて外部環境に起因する破壊が防
止されているため、保護基板３０を厚さ方向に貫通する圧電素子保持部としてもよく、ま
た保護基板を設けなくてもよい。
【００５３】
また、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩは、インクカートリッジ等と連通す
るインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装
置ＩＩに搭載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である
。
【００５４】
図９に示すように、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１Ａ及
び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、
この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付け
られたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ
及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出する
ものとしている。
【００５５】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキ
ャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５
に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙
等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになって
いる。
【００５６】
また、上述した実施形態１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、本発明の圧電素子は、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（面発光ディスプレイ）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
。
【００５７】
本発明の圧電素子は、このような液体噴射ヘッドに圧力発生手段として搭載される圧電
素子だけでなく、例えばメモリーやセンサー等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド、 ＩＩ インクジェット式記録装置、 １０ 流路
形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 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
リザーバー部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層
、 ８０ 第２電極、 ８３ 凹凸部、 ９０ リード電極、 １００ 保護膜、 １０
１ 開口部、 １１１ リザーバー、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３０
０ 圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１電極と第２電極との間に圧電体層を設けた圧電素子は、第１電極と第２電極との間
に電圧を印加することにより撓み変形する。このような圧電素子は、例えば、液体噴射ヘ
ッドにおける圧力発生手段として用いられている。液体噴射ヘッドの代表例としては、圧
電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式
記録ヘッドがある。
【０００３】
ここで、圧電素子は、例えば、湿気等の外部環境に起因して破壊され易い。また、圧電
体層表面で第１電極と第２電極との間でリークが発生することもある。そこで、このよう
な圧電素子の破壊を防止すると共に圧電素子の変形を阻害しないように、圧電素子を構成
する圧電体層の側面と第２電極の表面を耐湿性の絶縁膜（保護膜）で覆うと共に、第２電
極の表面の中央部が露出するようにこの保護膜に開口を設けたものが知られている（例え
ば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１６４２９号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、圧電素子が撓み変形した際に、保護膜が第２電
極から剥がれてしまうことがあるという問題がある。このように保護膜の第２電極からの
剥がれが生じると、絶縁性を確保できず、かつ、剥がれた保護膜が異物となってしまう可
能性がある。
【０００６】
このような剥がれは、第２電極と保護膜との熱膨張係数差等から、撓み変形とは関係な
く保護膜を有する圧電素子で生じる問題である。ただし、インクを吐出するために圧電素
子の大きな撓み変形が要求されるインクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドでは
、特に問題となりやすいと考えられる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、保護膜と第２電極との密着性が向上した圧電素子を提
供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電素子は、第１電極と、前記第１電極上に設けられた圧電体層と、該圧電体
層上に設けられた第２電極と、該第２電極上に設けられた絶縁膜とを具備し、前記第２電
極の前記絶縁膜と接触する領域に、凹凸部が設けられていることを特徴とする。
本発明では、第２電極の絶縁膜と接触する領域には、凹凸部が設けられていることで、
第２電極と絶縁膜との密着性を向上させることができる。
【０００９】
前記絶縁膜には、前記第２電極を露出させる開口が設けられており、該第２電極の該開
口から露出する領域は平坦面であることが好ましい。開口から露出する領域が平坦面であ
り、凹部が設けられていないことで、開口形成時のオーバーエッチングによる断線を防止
することができる。
【００１０】
前記第２電極の周縁部には、前記凹凸部を構成する凸部が形成されていることが好まし
い。凸部が形成されていることで、第２電極の強度を保持することができ、また、凹凸部
形成時の位置合わせ精度への要求を緩めることができる。
【００１１】
前記凹凸部を構成する凸部は、前記第２電極の長手方向及び短手方向にそれぞれ複数離
間して延設され、互いに交差して格子状となるように配されていることが好ましい。この
ように構成されていることで、接触面積を増加させてより第２電極と保護膜との密着性を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】記録ヘッドの（ａ）要部平面図（ｂ）断面図である。
【図３】記録ヘッドの（ａ）Ｘ−Ｘ線での断面図（ｂ）Ｙ―Ｙ線での断面図である。
【図４】本実施形態にかかる第２電極の上面模式図である。
【図５】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図６】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図７】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図８】記録ヘッドの製造工程を示す一部断面模式図である。
【図９】本実施形態に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解
斜視図であり、図２（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの要部平面図であり、図２（
ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【００１４】
図示するように、インクジェット式記録ヘッドＩの流路形成基板１０は、シリコン単結
晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、
厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、隔壁１１に
よって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成
基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３
と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２に設けられたインク供給路１４を介して連通
されている。なお、連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部と連通して各圧力発
生室１２の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する。インク供給路１４は、圧
力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入する
インクの流路抵抗を一定に保持している。
【００１５】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反
対側の端部近傍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、後述する
マスク膜を介して接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。
【００１６】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、二酸化シリコンか
らなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例
えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５５が積層形成されている。ま
た、絶縁体膜５５上には、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とからなる圧
電素子３００が形成されている。
【００１７】
ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分
をいう。さらには、本実施形態では、圧電素子３００は、後述する保護膜１００も含むも
のである。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極
及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここでは
パターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の
印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施形態では、第１電
極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電素子３００の個別電極とし
ているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても
、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部３２０が形成されていることになる。
【００１８】
また、本実施形態では、第１電極６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を圧力発生室
１２に相対向する領域内に設けることで、圧電素子３００の実質的な駆動部となる圧電体
能動部３２０の長手方向の端部（長さ）を規定している。また、圧電体層７０及び第２電
極８０の圧力発生室１２の幅方向の端部を圧力発生室１２に相対向する領域内に設けるこ
とで、圧電体能動部３２０の短手方向の端部（幅）を規定している。すなわち、圧電体能
動部３２０は、パターニングされた第１電極６０及び第２電極８０によって、圧力発生室
１２に相対向する領域にのみ設けられていることになる。
【００１９】
なお、本実施形態では、第１電極６０を複数の圧電素子３００の並設方向に亘って設け
、第１電極６０の圧力発生室１２の長手方向の端部を、圧力発生室１２に相対向する位置
となるように設けた。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６
０が圧電素子３００と共に変形する振動板として作用するが、勿論これに限定されるもの
ではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５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。
【００２０】
そして、圧電素子３００を構成する第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０（圧
電体能動部３２０）は、耐湿性を有する絶縁材料からなる保護膜（絶縁膜）１００によっ
て覆われている。具体的には、保護膜１００は、圧電体層７０の側面と第２電極８０の上
面の周縁を覆うように設けられている。すなわち、第２電極８０の上面の主要部は、保護
膜１００が設けられておらず、第２電極８０の上面の主要部を露出するための開口部１０
１が設けられている。開口部１０１は、保護膜１００を厚さ方向に貫通して圧電素子３０
０の長手方向（圧力発生室１２の長手方向）に沿って矩形状に開口するものであり、例え
ば、流路形成基板１０上の全面に亘って保護膜１００を形成した後、選択的にパターニン
グすることで形成することができる。
【００２１】
このように圧電素子３００を保護膜１００で覆うことにより、大気中の水分等に起因す
る圧電素子３００の破壊を抑制することができる。ここで、このような保護膜１００の材
料としては、耐湿性を有する材料であればよいが、例えば、公知の絶縁性無機材料または
絶縁性樹脂材料などが好適に用いられる。公知の絶縁性無機材料としては、例えば、酸化
シリコン（ＳｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等を
用いるのが好ましく、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）
、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いるのが好ましい。公知の絶縁性樹脂材料として
は、例えば、公知の感光性樹脂材料を用いてもよいし、非感光性樹脂材料を用いてもよい
。絶縁性樹脂材料が、感光性樹脂材料である場合、公知の不飽和結合含有重合性化合物、
光重合開始剤等も含んでいてもよい。具体的には、絶縁性樹脂材料は、フォトレジストで
あってもよいし、ポリイミド、サイクロテン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリビニ
ルアルコール誘導体等の樹脂組成物であってもよい。保護膜１００の材料として酸化アル
ミニウムを用いた場合、保護膜１００の膜厚を１００ｎｍ程度と比較的薄くしても、高湿
度環境下での水分透過を十分に防ぐことができる。また、保護膜１００に開口部１０１が
設けられていることで、圧電素子３００の変位を阻害することがなく、インク吐出特性を
良好に保持することができる。
【００２２】
ここで、保護膜１００は、例えば熱膨張係数の違いや圧電素子３００駆動時の変位など
により第２電極８０から剥がれてしまうことが考えられるので、このような保護膜１００
の第２電極８０からの剥がれを抑制するために、本実施形態では、第２電極８０の保護膜
との接触領域には、凹凸が設けてある。この点について、図３を用いて説明する。
【００２３】
図３（ａ）は、図２（ａ）におけるＸ−Ｘ線での断面図であり、図３（ｂ）は図２（ａ
）におけるＹ−Ｙ線での断面図である。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、第２電極８０の上面（圧電体層７０が設けられている面とは
逆側の面）には、凹部８１が形成されることで相対的に凸部８２が同時に形成されている
凹凸部８３が形成されている。このように第２電極８０の上面に凹凸部８３が形成されて
いることで、第２電極８０の表面積が増大して第２電極８０と第２電極８０上に形成され
た保護膜１００との密着性が向上する。これにより、第２電極８０からの保護膜１００の
剥がれを抑制することができる。
【００２５】
この凹凸部８３は、第２電極８０の上面のうち、保護膜１００と接触する領域に形成さ
れている。即ち、図３（ｂ）に示すように、第２電極８０の開口１０１から露出する領域
（第２電極８０の開口１０１と対向する領域）には凹凸部８３は設けられていない。この
ように、第２電極８０の開口１０１に露出する領域に凹凸部８３が設けられていないこと
で、詳しくは後述するが、凹部８１作製時の作製精度が向上し、これにより変位特性が安
定する。
【００２６】
図４に示すように、凹部８１は、上面視において矩形状である。第２電極８０の上面に
形成された凹部８１は、第２電極８０上面に第２電極８０の長手方向及び短手方向に複数
離間して整列した状態、いわゆるマトリクス状となるように形成されている。これにより
、凸部８２は上面視では縦横方向（第２電極の長手方向及び短手方向）に複数の直線部が
離間して延設され互いに交差（直交）していわゆる格子状となるように形成されている。
そして、第２電極８０の上面の保護膜の開口１０１から露出する領域には、凹凸部８３が
設けられていないので平坦面となっている。
【００２７】
また、図３に示すように、凸部８２の厚みＨ２は、従来の第２電極８０と同一の厚みと
なるように構成されている。凹部８１の厚みＨ１は、従来の第２電極８０の厚みよりも薄
く、本実施形態では半分程度となっている。このように従来の第２電極８０の厚みよりも
薄い凹部８１が設けられていることで、第２電極８０と保護膜１００との密着性を向上さ
せると共に、第２電極８０の剛性が低下するので圧電素子３００の駆動時の圧電素子の変
位を阻害せず、変位特性を向上させることが可能である。
【００２８】
また、凹凸部８３では、この凸部８２が第２電極８０の周縁部に位置するように設けら
れている。このように凸部８２が第２電極８０の周縁部に設けられていることで、第２電
極８０の端部が厚くなるので、第２電極８０の強度が高まり、また、詳しくは後述するが
、凹部８１作製時の作製精度が向上し、これにより変位特性が安定するため好ましい。
【００２９】
なお、本実施形態では、保護膜１００を図２（ａ）に示すように、複数の圧電素子３０
０（圧電体能動部３２０）に亘って連続して設けるようにしたが、特にこれに限定されず
、例えば、保護膜１００を各圧電素子３００毎に設けるようにしてもよい。
【００３０】
保護膜１００上には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられている
。リード電極９０は、保護膜１００に設けられた別の開口部１００ａを介して一端部が第
２電極８０に接続される。
【００３１】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、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を
有する保護基板３０が、接着剤３５によって接合されている。なお、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、当該空間は密封
されていても、密封されていなくてもよい。
【００３２】
また、保護基板３０には、連通部１３に対向する領域にリザーバー部３２が設けられて
おり、このリザーバー部３２は、上述したように、流路形成基板１０の連通部１３と連通
されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１１１を構成している。また
、保護基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバー部３２との間の領域には、保護基板３
０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられ、この貫通孔３３内に第１電極６０の一部
及びリード電極９０の先端部が露出されている。この先端部は、後述する圧電素子３００
を駆動する駆動回路と接続配線を介して接続されている。
【００３３】
また、保護基板３０上には、圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００が固定さ
れている。この駆動回路２００としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等
を用いることができる。そして、駆動回路２００とリード電極９０とはボンディングワイ
ヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線２１０を介して電気的に接続されている。
【００３４】
保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス
、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一
材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３５】
保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０
が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚
さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４
１によってリザーバー部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（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この
固定板４２のリザーバーに対向する領域は、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、リザーバー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。
【００３６】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給
手段からインクを取り込み、リザーバー１１１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２００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれ
ぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、第１電極６０及
び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズ
ル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３７】
（製造方法）
本発明の圧電素子の製造方法について、液体噴射ヘッドに設けられている場合を例にと
り説明する。
【００３８】
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１１
０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる二酸化シリコン膜
５１を形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１
）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図５（ｃ）に示す
ように、絶縁体膜５５上の全面に第１電極６０を形成すると共に、図示しないが所定形状
にパターニングする。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と
してチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変
化が少ない材料であることが望ましい。このため、第１電極６０の材料としては白金、イ
リジウム等が好適に用いられる。
【００３９】
次に、図６（ａ）に示すように、第１電極６０上に圧電体層７０及び第２電極８０を順
次積層形成する。圧電体層７０は、本実施形態では、有機金属化合物を溶媒に溶解・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 Decomp
osition）法、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 Va
por Deposition）法等を用いてもよい。また、第２電極８０は、導電性の高い金属、例え
ば、イリジウム（Ｉｒ）等を用いることができる。この第２電極８０は、従来の第２電極
と同一の厚みとなるように（例えば厚さ１０〜１００ｎｍであり、本実施形態では５０ｎ
ｍとした）形成する。
【００４０】
次に、図６（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニング
することで、圧電素子３００を形成する。具体的には、圧電体層７０及び第２電極８０を
パターニングすることで、流路形成基板用ウェハー１１０の各圧力発生室１２が形成され
る領域に相対向する領域に圧電素子３００を形成する。
【００４１】
この後、本実施形態における凹凸部８３を第２電極８０の上面に形成する。図７（ａ）
に示すように、第２電極８０の上面にレジスト等からなるマスクパターン８４を形成する
。そして、図７（ｂ）に示すようにこのマスクパターン８４を介して第２電極８０の上面
をエッチングすることで、凹凸部８３を形成する。具体的には、凸部８２の形状と同一の
形状のマスクパターン８４を形成してこのマスクパターン８４を介して所定時間エッチン
グすることで、凹部８１を形成する。これにより、第２電極の上面には凹凸部８３が形成
される。エッチング方法としては、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング
（ＲＩＥ）等のドライエッチングにより行うことができ、本実施形態ではドライエッチン
グである。
【００４２】
この場合に、本実施形態では、凹凸部８３の凸部８２が第２電極８０の端部に位置する
ように形成されている。これにより、マスクパターン８４の位置合わせ精度が多少低くて
凹部８１を形成するためのマスクパターンの位置がずれたとしても、第２電極８０の上面
以外の場所をエッチングすることが防止でき、作製精度が向上する。
【００４３】
次いで、その後、マスクパターン８４を除去した後に、図７（ｃ）に示すように、保護
膜１００を形成する。保護膜１００の形成方法は特に限定されず、公知の成膜方法を用い
ることができる。公知の成膜方法としては、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などの蒸着法、スパッタ
リング法、ＭＯＤ法、ゾル−ゲル法、スピンコート法等が挙げられる。その後、保護膜１
００にマスクを設けてエッチングして開口部１０１を形成する。なお、保護膜１００のエ
ッチングは、例えば、イオンミリングや、反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）等のドライ
エッチングにより行うことができる。この場合に、本実施形態では、第２電極８０の開口
部１０１に対向する領域には凹凸部８３を形成していない。即ち、第２電極８０の開口部
１０１に対向する領域は、凹部が形成されていないことで第２電極８０の厚みが従来と同
一であるので、開口部１０１を形成した場合にオーバーエッチングが発生したとしても断
線などが生じることがなく、作製が容易であり、作製精度が向上し、これにより変位特性
が安定する。
【００４４】
その後は、リード電極を形成後、流路形成基板用ウェハーの圧電素子側に、シリコンウ
ェハーであり複数の保護基板となる保護基板用ウェハーを接着剤を介して接合し、流路形
成基板用ウェハー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を異方性エ
ッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子に対応する圧力発生室等を形
成する。
【００４５】
その後は、流路形成基板用ウェハー及び保護基板用ウェハー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
ェハーの保護基板用ウェハーとは反対側の面にノズル開口が穿設されたノズルプレートを
接合すると共に、保護基板用ウェハーにコンプライアンス基板を接合し、流路形成基板用
ウェハー等を図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Ｉとする。
【００４６】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定される
ものではない。例えば、上述した実施形態では、凹凸部８３は格子状となった凸部８２に
より構成されていたが、これに限定されない。凹部（もしくは凸部）が形成されることで
凹凸が形成されていればよい。例えば、凹凸部８３は上面視において第２電極８０の長手
方向に沿ったストライプ状であってもよい。また、凹部８１は、本実施形態では上面視に
おいて矩形状であったが、これに限定されず、例えば円形状であってもよい。もちろん、
凹凸部８３の凹部と凸部とが逆になるように構成されていてもよい。ただし、本実施形態
で示したように、凸部８２が第２電極８０の上面の端部に設けられている方が変位を阻害
せずに強度が高まるため好ましい。
【００４７】
また、上述した実施形態では、凸部８２の厚さは保護膜１００の開口と対向する領域の
第２電極の厚さと同一であったが、これに限定されない。例えば、図８（ａ）に示す実施
形態では、保護膜１００の開口１０１に対向する領域の第２電極８０の厚みよりも、保護
膜１００に接触する領域に形成された凸部８２の厚みが薄い。具体的には、従来の第２電
極８０の厚みよりも保護膜１００の開口１０１に対向する領域の第２電極８０の厚みが厚
く、凸部８２の厚みが第２電極８０の従来の厚みと同一である。このように構成されてい
ても、開口から露出する部分の厚みが第２電極８０の従来の厚みと同程度あることで、開
口１０１を形成する場合に第２電極８０がオーバーエッチされてしまったとしても、断線
をより防止することが可能である。この場合に、第２電極の剛性は上昇するが、凹部８１
が従来の第２電極の厚みよりも薄くなることで、圧電素子３００全体では、変位特性が劣
化することはない。
【００４８】
また、図８（ｂ）に示す実施形態では、保護膜１００の開口１０１に対向する領域の第
２電極８０の厚みよりも、保護膜１００に接触する領域に形成された凸部８２の厚みが厚
い。この場合であっても、第２電極８０の厚みが従来の第２電極８０の厚みと同一であれ
ば、開口１０１を形成する場合に第２電極８０がオーバーエッチされてしまったとしても
、断線の可能性を防止することが可能である。
【００４９】
また、上述した各実施形態では、第２電極８０上面の開口１０１から露出する領域には
凹凸部８３が設けられておらず、平坦面とされていたがこれに限定されない。例えば、上
面全面に亘って凹凸部８３が設けられていて、第２電極８０上面の開口１０１から露出す
る領域にも凹凸部８３が形成されていてもよい。この場合には、第２電極８０上面の開口
１０１から露出する領域の凹部８１における厚みが少なくとも従来の第２電極８０と同一
の厚みであれば断線の可能性も生じないので好ましい。
【００５０】
また、上述した各実施形態では、保護膜１００には開口１０１を設けているが、これに
限定されない。保護膜１００に開口１０１を設けず、第２電極８０の全面に凹凸部８３を
設けても良い。保護膜１００に開口１０１を設けるのは、保護膜を設けることで圧電素子
の剛性が上昇してしまい圧電素子の変位特性が低下するのを抑制するためであるが、凹部
８１が形成されていることで、第２電極の剛性が低下しているため、保護膜で圧電素子３
００の全面を覆ったとしても、圧電素子の変位特性を低下させない。さらに、この場合に
は開口を設けないのでオーバーエッチの可能性がないため、第２電極８０全体を薄く形成
することができる。これにより、第２電極８０を圧電素子の変位特性が低下することを抑
制できる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、凹部８１を形成することにより相対的に凸部８２を形成
して凹凸部８３としたが、これに限定されない。凸部を形成することにより相対的に凹部
８１を形成して凹凸部８３としてもよい。例えば、第２電極の上面に凹部に対応するマス
クパターンを形成し、次いでマスクパターンを介して第２電極の材料を積層させ最後にマ
スクパターンをリフトオフすることにより凸部を形成して、これにより相対的に凹部を形
成しても良い。
【００５２】
また、上述した実施形態では、圧電素子保持部３１を有する保護基板３０を設けるよう
にしたが、圧電素子３００は保護膜１００によって覆われて外部環境に起因する破壊が防
止されているため、保護基板３０を厚さ方向に貫通する圧電素子保持部としてもよく、ま
た保護基板を設けなくてもよい。
【００５３】
また、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩは、インクカートリッジ等と連通す
るインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装
置ＩＩに搭載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である
。
【００５４】
図９に示すように、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１Ａ及
び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、
この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付け
られたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ
及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出する
ものとしている。
【００５５】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキ
ャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５
に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙
等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになって
いる。
【００５６】
また、上述した実施形態１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、本発明の圧電素子は、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（面発光ディスプレイ）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
。
【００５７】
本発明の圧電素子は、このような液体噴射ヘッドに圧力発生手段として搭載される圧電
素子だけでなく、例えばメモリーやセンサー等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
Ｉ インクジェット式記録ヘッド、 ＩＩ インクジェット式記録装置、 １０ 流路
形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 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
リザーバー部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層
、 ８０ 第２電極、 ８３ 凹凸部、 ９０ リード電極、 １００ 保護膜、 １０
１ 開口部、 １１１ リザーバー、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３０
０ 圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極上に設けられた圧電体層と、
該圧電体層上に設けられた第２電極と、
該第２電極上に設けられた絶縁膜とを具備し、
前記第２電極の前記絶縁膜と接触する領域に、凹凸部が設けられていることを特徴とする
圧電素子。
【請求項２】
前記絶縁膜には、前記第２電極を露出させる開口が設けられており、
該第２電極の該開口から露出する領域は平坦面であることを特徴とする請求項１記載の
圧電素子。
【請求項３】
前記第２電極の周縁部には、前記凹凸部を構成する凸部が形成されていることを特徴と
する請求項１又は２記載の圧電素子。
【請求項４】
前記凹凸部を構成する凸部は、前記第２電極の長手方向及び短手方向にそれぞれ複数離
間して延設され、互いに交差して格子状となるように配されていることを特徴とする請求
項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極上に設けられた圧電体層と、
該圧電体層上に設けられた第２電極と、
該第２電極上に設けられた絶縁膜とを具備し、
前記第２電極の前記絶縁膜と接触する領域に、凹凸部が設けられていることを特徴とする
圧電素子。
【請求項２】
前記絶縁膜には、前記第２電極を露出させる開口が設けられており、
該第２電極の該開口から露出する領域は平坦面であることを特徴とする請求項１記載の
圧電素子。
【請求項３】
前記第２電極の周縁部には、前記凹凸部を構成する凸部が形成されていることを特徴と
する請求項１又は２記載の圧電素子。
【請求項４】
前記凹凸部を構成する凸部は、前記第２電極の長手方向及び短手方向にそれぞれ複数離
間して延設され、互いに交差して格子状となるように配されていることを特徴とする請求
項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１６６４１８（Ｐ２０１２−１６６４１８Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８２９０（Ｐ２０１１−２８２９０）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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