液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置
【課題】高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドおよびその製造方法並びに高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体を噴射するためのノズル孔に連通した圧力室と、該圧力室とオーバーラップした第１領域３３を有する振動板と、前記第１領域３３において、第１の方向２００に延びた上面４２と、前記第１の方向２００における一方の端面４１とを有する第１の導電層４０と、該第１の導電層４０を覆うように形成された圧電体層と、前記第１の方向２００に直交する第２の方向において、前記第１領域３３における圧電体層を覆うように形成された第２の導電層６０と、を有し、前記第１領域３３内の前記第１の方向２００において、前記第２の導電層６０は、２つの端面６１、６２を有し、該２つの端面６１、６２は、前記第１の導電層４０の上面４２とオーバーラップするように配置される。
【解決手段】液体を噴射するためのノズル孔に連通した圧力室と、該圧力室とオーバーラップした第１領域３３を有する振動板と、前記第１領域３３において、第１の方向２００に延びた上面４２と、前記第１の方向２００における一方の端面４１とを有する第１の導電層４０と、該第１の導電層４０を覆うように形成された圧電体層と、前記第１の方向２００に直交する第２の方向において、前記第１領域３３における圧電体層を覆うように形成された第２の導電層６０と、を有し、前記第１領域３３内の前記第１の方向２００において、前記第２の導電層６０は、２つの端面６１、６２を有し、該２つの端面６１、６２は、前記第１の導電層４０の上面４２とオーバーラップするように配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばインクジェットプリンター等の液体噴射装置において、インク等の液滴を噴射するために、圧電素子を備えた液体噴射ヘッドが知られている。このような液体噴射ヘッドは、例えば、駆動信号等によって圧電素子を変位させることにより、圧電素子の下方に形成された圧力室内の圧力を変化させることができる。これによって、ノズル孔から圧力室内に供給されたインクなどの液滴を噴射させることができる。このような液体噴射ヘッドにおいて、例えば、湿気等の外的要因に対して弱い圧電素子の圧電体層を保護する目的として、圧電体層を上部電極で覆った構造を有したものがある（特許文献１）。このような液体噴射ヘッドにおいて、圧電素子は、例えば振動板の上に下部電極層を形成し、その上で例えば前駆体を塗布し、圧電体層を結晶化させる。このように形成された圧電体層は、例えば、下部電極層の端部（例えばテーパー状の側面上）の界面においては圧電体層を安定的に結晶成長させることが難しい。その結果、下部電極層の端部における圧電体層の構造的な強度が、例えば、下部電極層の上面において結晶成長した圧電体層の構造的な強度と異なる場合がある。そのため、圧電素子が変位した際、下部電極層の端部においてクラック等の物理的破壊が発生し圧電素子の信頼性が低下する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８８４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的の１つは、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを提供することにある。
【０００５】
本発明の目的の１つは、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の目的の１つは、上記液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る液体噴射ヘッドは、
液体を噴射するためのノズル孔に連通した圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、前記圧力室とオーバーラップした第１領域を有する振動板と、
前記第１領域において、第１の方向に延びた上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有する第１の導電層と、
前記第１の導電層を覆うように形成された圧電体層と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように形成された第２の導電層と、
を有し、
前記第１領域内の前記第１の方向において、前記第２の導電層は、２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される。
【０００８】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。同様に、「下方」という文言は、Ａ下に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ下に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとする。
【０００９】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００１０】
（２）本発明に係る液体噴射ヘッドは、
液体を噴射するためのノズル孔に連通した複数の圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップした第１領域を有する振動板と、
複数の前記第１領域において、それぞれ第１の方向に延びた上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有した第１の導電層と、
複数の前記第１の導電層をそれぞれ覆うように形成された圧電体層と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における複数の前記圧電体層を覆うように連続して形成された第２の導電層と、
を有し、
前記第１領域内の前記第１の方向において、前記第２の導電層は、２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される。
【００１１】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００１２】
（３）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１の導電層は、前記第１領域内に形成された第１導電部と、前記第１領域外において、前記第１導電部から前記第１の方向の一方に延びた第２導電部と、前記第１導電部から前記第２導電部と反対側に延びた第３導電部と、を有し、
前記第３導電部の第１の方向における端面は、前記第１の導電層の前記端面であってもよい。
【００１３】
（４）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１の導電層は、前記第１領域内に形成された第１導電部と、前記第１領域外において、前記第１導電部から前記第１の方向の一方に延びた第２導電部と、を有し、
前記第１導電部の第１の方向における端面は、前記第１の導電層の前記端面であってもよい。
【００１４】
（５）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１領域内における前記第２の導電層の前記第１の方向における幅は、前記第１の導電層の前記第１導電部の前記第１の方向における幅より小さくてもよい。
【００１５】
（６）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１の導電層の前記端面は、テーパー状の側面であってもよい。
【００１６】
（７）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第２の導電層は、前記第１の導電層の前記端面とオーバーラップする開口部を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面のうち、前記第１の導電層の前記端面が形成される側の端面が、前記開口部の一部を構成してもよい。
【００１７】
（８）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧電体層は、前記第２の導電層と離間し、前記第１の導電層の前記第２導電部上に位置した開口部を有し、
少なくとも前記開口部を覆うように形成された第３の導電層と、
前記第３の導電層と電気的に接続された第４の導電層と、
をさらに含んでいてもよい。
【００１８】
（９）本発明に係る液体噴射装置は、
上記のいずれかの液体噴射ヘッドを有する。
【００１９】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを有した液体噴射装置を提供することができる。
【００２０】
（１０）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、前記圧力室とオーバーラップする第１領域を有した振動板を形成する工程と、
前記第１領域において、第１の方向に延びる上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有するように第１の導電層を形成する工程と、
前記第１の導電層を覆うように圧電体層を形成する工程と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように第２の導電層を形成する工程と、
を有し、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第２の導電層は、前記第１領域内において前記第１の方向の２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される。
【００２１】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００２２】
（１１）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
複数の圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップする第１領域を有した振動板を形成する工程と、
複数の前記第１領域において、第１の方向に延びる上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有するように、第１の導電層をそれぞれ形成する工程と、
複数の前記第１の導電層を覆うように、圧電体層をそれぞれ形成する工程と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように第２の導電層を連続して形成する工程と、
を有し、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第２の導電層は、前記第１領域内において前記第１の方向の２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される。
【００２３】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００２４】
（１２）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第１の導電層を形成する工程は、前記第１領域内に第１導電部を形成する工程を含み、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第１領域内の前記第２の導電層の前記第１の方向における幅を、前記第１導電部の前記第１の方向における幅より小さく形成してもよい。
【００２５】
（１３）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第１の導電層を形成する工程は、
前記第１領域上に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上にエッチング保護膜を形成する工程と、
前記エッチング保護膜を形成した後に前記導電層をエッチングする工程を含み、
前記エッチング保護膜は、前記圧電体層を形成する材料が用いられてもよい。
【００２６】
（１４）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記圧電体層を形成する工程は、
少なくとも前記第１の導電膜を覆うようにエッチング処理前の圧電体層を形成する工程と、
エッチング処理前の前記圧電体層の上に導電性を有するマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を形成した後に前記圧電体層をエッチングする工程を含み、
前記マスク層は、前記第２の導電層を形成する材料が用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。
【図２（Ａ）】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの要部を模式的に示す平面図。
【図２（Ｂ）】図２（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線における要部を模式的に示す断面図。
【図２（Ｃ）】図２（Ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線における要部を模式的に示す断面図。
【図２（Ｄ）】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの要部の変形例を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの要部の変形例を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図１２】本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明を適用した実施形態の一例について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。本発明は、以下の実施形態およびその変形例を自由に組み合わせたものを含むものとする。
【００２９】
１． 液体噴射ヘッド
以下、図面を参照して、本実施形態に係る液体噴射ヘッドについて説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の分解斜視図である。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００は、圧力室１１を有する圧力室板１０と、圧力室板１０の上方に形成された振動板３０と、振動板３０の上方に形成された圧電素子１００と、圧力室板１０の下方に形成されたノズル板２０と、圧電素子１００を封止する封止板９０と、を含む。
【００３２】
圧力室板１０は、図１に示すように、圧力室１１を有する。図１に示すように、圧力室板１０は、圧力室１１の側壁を構成する壁部１２を有する。また、圧力室板１０は、圧力室１１と供給路１３および連通路１４を介して連通したリザーバ１５を有していてもよい。リザーバ１５には、図示されない貫通孔が形成されてもよく、該貫通孔を通って外部からリザーバ１５内に液体が供給されてもよい。これによれば、リザーバ１５に液体を供給することによって、供給路１３および連通路１４を介して圧力室１１に液体を供給することができる。圧力室１１の形状は、特に限定されない。圧力室１１の形状は、例えば、平面視において平行四辺形であってもよく、矩形であってもよい。圧力室１１の数は特に限定されず、１つであってもよいし、複数設けられていてもよい。圧力室板１０の材質は、特に限定されない。圧力室板１０は、例えば、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、ガラスセラミックス等から形成されてもよい。
【００３３】
ノズル板２０は、図１に示すように、圧力室１０の下方に形成される。ノズル板２０は、プレート状の部材であって、ノズル孔２１を有する。ノズル孔２１は、圧力室１１に連通するように形成される。ノズル孔２１の形状は、液体を吐出することができる限り、特に限定されない。ノズル孔２１を介することで、圧力室１１内の液体を、例えば、ノズル板２０の下方に向けて吐出することができる。また、ノズル孔２１の数は特に限定されず、１つであってもよいし、複数設けられていてもよい。ノズル板２０の材質は、特に限定されない。ノズル板２０は、例えば、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、ガラスセラミックス等から形成されてもよい。
【００３４】
振動板３０は、図１に示すように、圧力室板１０の上方に形成される。したがって、振動板３０は、圧力室１１および壁部１２の上方に形成される。振動板３０は、プレート状の部材であって、圧力室板１０と対向した第１の面３１と、第１の面３１と反対の面である第２の面３２とを有する。振動板３０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、振動板３０は、図１に示すように、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。このとき、振動板３０は、例えば、酸化ジルコニウムや酸化シリコンなどの絶縁膜、ニッケルなどの金属膜、ポリイミドなどの高分子材料膜、からなる複数の膜の積層体であってもよい。振動板３０は、振動部を構成する。言い換えれば、後述される圧電素子１００が変位することによって振動（変位）することができる。これにより、下方に形成された圧力室１１の体積を変化させることができる。
【００３５】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の圧電素子１００は、図１に示すように、振動板３０の第２の面３２の上において形成される。以下、図２〜図４を参照して、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の圧電素子１００の詳細について説明する。
【００３６】
図２（Ａ）は、液体噴射ヘッド３００に係る要部である圧力室板１０、振動板３０、および圧電素子１００のみを便宜的に示した平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す要部のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示す要部のＩＩＣ−ＩＩＣ線断面図である。図２（Ｄ）は、液体噴射ヘッド３００に係る要部の変形例を模式的に示す断面図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、液体噴射ヘッド３００に係る要部の変形例を模式的に示す平面図である。
【００３７】
以下に圧電素子１００の構造についての詳細を説明する。
【００３８】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように、圧電素子１００は、大略すれば、振動板３０上に第１の方向２００に延びるように形成された第１の導電層４０と、第１の導電層４０を覆うように形成された圧電体層５０と、圧電体層５０の少なくとも一部を覆うように形成された第２の導電層６０とを含む。
【００３９】
図２（Ａ）に示すように、振動板３０は、第２の面３２（図２（Ｂ）参照）において第１領域３３（図２（Ａ）の太字破線部分）を有する。第１領域３３は、第２の面３２の圧力室１１とオーバーラップする領域である。図２（Ａ）に示すように、第１領域３３は圧力室１１毎に形成されている。第１領域３３は、圧力室１１の平面視の形状と同じ形状を有する。また、図２（Ｂ）に示すように、隣り合う第１領域３３の間で、圧力室板１０の壁部１２とオーバーラップしている領域を第２領域３４とする。
【００４０】
第１の導電層４０は、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３において、第１の方向２００に延びるように形成される。図２（Ａ）に示すように、第１の方向２００は、第２の面３２における１方向であって、第１領域３３の長手方向である。また、第１の方向２００に直交した方向を第２の方向２１０とする。図２（Ａ）に示すように、第１の導電層４０は、第１領域３３外において、第１の方向２００における一方の端面である端面４１を有する。端面４１は、第１の導電層４０の第１の方向２００における側面である。端面４１は、テーパー状の側面であってもよい。また、図示はしないが、端面４１は、第１の領域３３内であってもよい。また、図２（Ｂ）に示すように、第１の導電層４０は、第１領域３３内に第２の方向２１０における両端部を有する。また、図２（Ｂ）に示すように、第１の導電層４０は、上面４２を有する。第１の導電層４０は、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３内に形成された第１導電部４３と、第１領域３３の一方の短辺である第１の辺３３ａを境界として、第１領域３３内から第１領域３３外へ連続して延びた第２導電部４４と、第１領域３３の他方の短辺である第１の辺３３ｂを境界として、第１領域３３内から第１領域３３外へ連続して延びた第３導電部４５と、から形成される。したがって、端面４１が、第１領域３３外に形成される場合は、端面４１は、第３導電部４５の端部である。また、端面４１が、第１領域３３内に形成される場合は、端面４１は、第１導電部４３の端部である。第１の導電層４０は、圧電素子１００において下部電極を構成する。第１の導電層４０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第１の導電層４０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第１の導電層４０は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第１の導電層４０は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）などのいずれかを含む金属層であってもよい。
【００４１】
圧電体層５０は、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３において、第１の導電層４０を覆うように形成される。圧電体層５０は、図２（Ｂ）に示すように、第１領域３３内において、第２の方向２１０における両端部を有する。つまりは、圧電体層５０は、第２の方向２１０において、第１の導電層４０の幅より大きく、かつ、第１領域３３の幅より狭い幅を有する。圧電体層５０は、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３外においても、第１の方向２００に沿うように連続して延び、第１の導電層４０の第２導電部４４および第３導電部４５を覆うように形成される。圧電体層５０の形状は特に限定されないが、図２（Ｂ）に示すように、第１の導電層４０の上方に上面５１を有し、上面５１と連続したテーパー状の側面５２を有していてもよい。また、図２（Ｄ）に示すように、側面５２は、振動板３０の第２の面３２に至らずに、第１領域３３から第２領域３４に連続して形成された圧電体層５０の面５３に連続していてもよい。面５３は、上面５１よりも高さが低い面であって、面５３の高さは、所望の高さに調整されることができる。言い換えれば、面５３を有する圧電体層５０の厚みを所望の厚みに調整することによって、圧電アクチュエーター１１０の剛性を調整することができる。圧電体層５０は、圧電特性を有した多結晶体からなり、圧電素子１００において電圧を印加されることにより振動することができる。圧電体層５０の構造及び材料は、圧電特性を有していればよく、特に限定されない。圧電体層５０は、公知の圧電材料から形成されればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸ビスマスナトリウム（（Ｂｉ、Ｎａ）ＴｉＯ3）などを用いてもよい。
【００４２】
また、圧電体層５０は、図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、第１の導電層４０の第２導電部４３上において、第２導電部４３の一部が露出するような開口部５４を有する。開口部５４の位置は、第２導電部４３上であって、後述される第２の導電層６０に離間していればよく、特に限定されない。開口部５４の形状は、第２導電部である第１の導電層４０が露出させることができればよく、特に限定されない。
【００４３】
第２の導電層６０は、図２（Ａ）に示すように、第２の方向２１０において、第１領域３３における圧電体層５０を覆うように形成される。また、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３内の第１の方向２００において、第２の導電層６０は、２つの端面である端面６１および端面６２を有する（図２（Ａ）の太字線部分）。端面６１および端面６２は、第１の導電層４０の上面４２にオーバーラップするように配置される。２つの端面６１および端面６２は、第２の導電層６０がパターニングされる際、第１領域３３内に形成される第１の方向２００の端面である。端面６１は、第１の導電層４０の端面４１が形成される側の端面であり、端面６２は、開口部５４が形成される側の端面である。また、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３内における第２の導電層６０の第１の方向２００における幅は、第１の導電層４０の第１導電部４３の第１の方向２００における幅より小さい。第２の導電層６０は、図２（Ａ）に示すように、複数の圧電体層５０をそれぞれ覆うように、第２の方向２１０において連続して形成されてもよい。また、図２（Ｂ）に示すように、第２の導電層６０は、第２の方向２１０において、圧電体層５０の一部において、圧電体層５０の上面５１と側面５２を連続して覆うことができる。図２（Ａ）に示すように、端面６１は、複数の圧電体層５０の上に連続して形成されてもよい。端面６２は、開口部６３の一部を構成してもよい。また、図示はされないが、端面６２は、開口部６３を構成せずに、複数の圧電体層５０の上を通るように、連続して形成されていてもよい。開口部６３は、第１の導電層４０の端面４１とオーバーラップしてもよい。図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、開口部６３は、第１の導電層４０の第３導電部４５の端面４１とオーバーラップしてもよい。ここで、図示はされないが、第３導電部４５が形成されない場合は、開口部６３は第１導電部４５の端面４１とオーバーラップすることができる。
【００４４】
図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示すように、第２の導電層６０は、第１領域３３内において、端面６１と端面６２とが第１の導電層４０の上面４２とオーバーラップするように形成される。その結果、第１領域３３内の圧電体層５０の一部の領域が第１の導電層４０の第１導電部４２と第２の導電層６０とに挟まれる。このとき、圧電体層５０において第１の導電層４０と第２の導電層６０とに挟まれた領域を駆動領域５５とする。図２（Ｃ）に示すように、駆動領域５５の第１の方向２００における一方の端部５５ａの位置は、第２の導電層６０の端面６１の位置によって規定することができる。また、駆動領域５５の第１の方向２００における他方の端部５５ｂの位置は、第２の導電層６０の端面６２の位置によって規定することができる。つまりは、駆動領域５５を第１の導電層４０の第１導電部４３の上面４２の上に形成することができる。言い換えれば、第１の導電層４０の端面４１上に駆動領域５５が形成されない。図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、第２の導電層６０は、第１領域３３の第１の辺３３ａにオーバーラップしないように形成されてもよい。第２の導電層６０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第２の導電層６０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第２の導電層６０は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第２の導電層６０は、導電性を有した層からなり、圧電素子１００において上部電極を構成する。第２の導電層６０は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）などを含む金属層であってもよい。図示はされないが、第２の導電層６０は、配線を介して、または連続して、例えば、接地回路等と接続されていてもよい。第２の導電層６０は、圧電体層５０の駆動領域５５を含む部分を第２の方向２１０において完全に覆うことができる。これによれば、駆動領域５５の圧電体層５０を大気中の水分（湿気）等の外的要因の影響から保護することができるため、圧電アクチュエーター１１０の信頼性を向上させることができる。
【００４５】
第３の導電層６７は、図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、少なくとも開口部５４を覆うように形成されてもよい。また、第３の導電層６７は、少なくとも開口部５４における第２導電部４３（第１の導電層４０）を覆うように形成されていてもよい（図示せず）。第３の導電層６７の構造及び材料は、特に限定されない。第３の導電層６７は、導電性を有した層であればよく、第２の導電層６０と同じであってもよい。第３の導電層６７を形成することによって、製造工程において開口部５４における第１の導電層４０の第２導電部４３の表面を保護することができる。その詳細は製造方法において後述される。また、第３の導電層６７は本実施形態に圧電素子１００の必須な構成ではないため、開口部５４において第１の導電層４０の上に第３の導電層６７が形成されていなくてもよい（図示せず）。
【００４６】
第４の導電層７０は、図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、第３の導電層６７に電気的に接続されるように形成される。つまりは、第４の導電層７０は、第２導電部４３を介して第１導電部４２と電気的に接続されている。第４の導電層７０は、少なくとも開口部５４を覆うように形成されてもよい。第４の導電層７０の形状は、少なくとも開口部５４内に形成される限り、特に限定されない。第４の導電層７０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第４の導電層７０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第４の導電層７０は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第４の導電層７０は、導電性を有した層からなり、圧電素子１００において下部電極へのリード線を構成する。第４の導電層７０は、例えば、金（Ａｕ）、ニッケル−クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）などを含む金属層であってもよい。図示はされないが、第４の導電層７０は、外部駆動回路と接続されていてもよい。これによって、第１の導電層４０が、第４の導電層７０を介して、例えば外部駆動回路と電気的に接続されることができる。
【００４７】
図３は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の圧電素子１００の変形例を示す図である。以下に図面を参照して本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の圧電素子１００の変形例を説明する。
【００４８】
圧電素子１００の変形例は、図３に示すように、圧電体層５０において、第２の導電層６０が上方に形成されていない部分の少なくとも一部を覆うように形成された、電気的絶縁膜からなる保護膜８０を含む。また、保護膜８０は、駆動領域５５の少なくとも一部とオーバーラップするように形成されてもよい。
【００４９】
保護膜８０は、図３に示すように、圧電体層５０の第２の導電層が上方に形成されていない部分の少なくとも一部を覆うように形成されればよい。また、図３に示すように、保護膜８０は、第２の導電層６０の端面６１および端面６２にオーバーラップするように形成されてもよい。言い換えれば、保護膜８０は、駆動領域５５の端部５５ａと端部５５ｂとオーバーラップするように形成されていてもよい。保護膜８０の材料は、特に限定されない。保護膜８０は、例えば、電気的絶縁膜であって、水分バリア性を有していればよい。保護膜８０は、例えば、酸化アルミニウムなどの無機絶縁膜、ポリイミドなどの高分子材料膜である有機絶縁膜から形成されていてもよい。
【００５０】
図３に示すように、保護膜８０は、第３の導電層６７が形成された後、第４の導電層７０が形成される前に形成される。保護膜８０を第４の導電層７０を形成する前に形成することにより、第４の導電層７０をエッチングによって形成する際、第２の導電層が上方に形成されていない部分の少なくとも一部がエッチャント等により化学的なプロセスダメージを受けることを回避することができる。詳細は製造工程において後述される。また、保護膜８０によって、第２の導電層６０が上方に形成されない圧電体層５０に対する物理的ダメージおよび、大気中の水分によるダメージなどを防ぐことができる。
【００５１】
また、保護膜８０を、駆動領域５５の端部５５ａと端部５５ｂにオーバーラップするように配置して形成することにより、保護膜８０が、駆動領域５５の端部５５ａおよび端部５５ｂ上において、振動を抑制する重りとして作用することができる。言い換えれば、端部５５ａおよび５５ｂにおいて圧電体層５０の過度の振動を抑えることができる。端部５５ａおよび端部５５ｂの領域においては、過度の振動（変位）が発生した場合、周囲の部材にクラック等の物理的ダメージが発生することがある。したがって、保護膜８０を形成することで、振動を抑制することができる。また、保護膜８０は、第２の導電層６０の端面６１を覆うことができるため、第２の導電層６０が剥離することを防止することができる。以上により、保護膜８０によって、圧電素子１００の信頼性をより向上することができる。
【００５２】
以上のいずれかの構成により、圧電素子１００の構成とすることができる。
【００５３】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００は、図１に示すように、圧電素子１００を封止することができる封止板９０を有していてもよい。封止板９０は、圧電素子１００を所定の空間領域に封止することができる封止領域９１を有している。封止領域９１は、圧電素子１００の振動運動を阻害しない程度の空間領域であればよい。封止板９０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、封止板９０は、例えば、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、ガラスセラミックス等から形成されてもよい。また、液体噴射ヘッド３００は、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料からなり、上述された構成を収納することができる筐体を有していてもよい（図示せず）。
【００５４】
以上のいずれかの構成により、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の構成とすることができる。
【００５５】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５６】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００によれば、第１領域３３内において、第２の導電層６０の端面６１および端面６２が、第１の導電層４０の上面４２とオーバーラップするように配置される。また、第１領域３３内における第２の導電層６０の第１の方向２００における幅は、第１の導電層４０の第１導電部４３の第１の方向２００における幅より小さい。これによれば、駆動領域５５が第１の導電層４０の上面４２にオーバーラップするように形成されることになる。言い換えれば、第１の方向２００において、駆動領域５５の一方の端部５５ｂの位置を、第１の導電層４０の端面４１の位置ではなく、第２の導電層６０の端面６２の位置によって規定することができる。
【００５７】
上述のように、例えば端面４１がテーパー状の側面を有する等の理由から、端面４１上で結晶成長した圧電体層５０は、異常成長をし、構造的な強度が不足している場合がある。これに対して、第１の導電体４０の端面４１を除く上面４２の上において形成された圧電体層５０は、結晶成長が制御されやすいため、構造的な強度が安定している。本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００は、駆動領域５５を、第１の導電層４０の端面４１を除く上面４２の上に形成することができるため、圧電素子１００が駆動する場合、クラック等の物理的破壊が発生しにくい。その結果、圧電素子１００の信頼性は向上し、圧電素子１００のライフサイクルを長くすることができる。
【００５８】
以上によって、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００によれば、高い信頼性を持つ圧電素子１００を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００５９】
２． 液体噴射ヘッドの製造方法
以下、図面を参照して、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法について説明する。
【００６０】
図４〜図１１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の製造方法を示す断面図である。
【００６１】
本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、図４〜図１１に示すように、圧力室１１を有する圧力室板１０を形成する工程と、圧力室板１０の上方に形成される振動板３０であって、圧力室板１０と対向した第１の面３１と、第１の面３１と反対側の第２の面３２を有し、第２の面３２において、圧力室１１とオーバーラップする第１領域３３を有した振動板３０を形成する工程と、第１領域３３において、第１の方向２００に延びる上面４２と、第１の方向２００における一方の端面４１とを有するように第１の導電層４０を形成する工程と、第１の導電層４０を覆うように圧電体層５０を形成する工程と、第１の方向２００に直交する第２の方向２１０において、第１領域３３における圧電体層５０を覆うように第２の導電層６０を形成する工程と、を有し、第２の導電膜６０を形成する工程において、第２の導電層６０は、第１領域３３内の第１の方向２００において、２つの端面である端面６１および端面６２を有し、第２の導電層の端面６１および端面６２は、第１の導電層４０の上面４２にオーバーラップするように形成される。
【００６２】
本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力室板１０、ノズル板２０を形成するために用いられる材質が単結晶シリコン等を用いる場合と、ステンレス等を用いる場合とによって異なる。以下において、単結晶シリコンを用いた場合の液体噴射ヘッドの製造方法を一例として記載する。よって、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、特に以下の製造方法に限定されず、ニッケルやステンレス鋼、ステンレス等を材料として用いる場合は、公知の電鋳法等の工程を含んでいてもよい。また、各工程の先後は、以下に記載の製造方法に限定されるものではない。
【００６３】
まず、図４（Ａ）に示すように、準備された単結晶シリコンからなる基板１の上に、振動板３０を形成する。図４（Ａ）に示すように、後述される製造工程において、基板１の圧力室１１が形成される領域を領域１１ａとする。振動板３０は、公知の成膜技術によって形成される。図４（Ａ）に示すように、例えば、振動板３０は、弾性板を構成する弾性層３０ａをスパッタリング法等によって形成した後、絶縁層３０ｂを弾性層３０ａ上にスパッタリング法等によって形成してもよい。例えば、弾性層３０ａは酸化ジルコニウムを用い、絶縁層３０ｂは酸化シリコンを用いてもよい。ここで、第２の面３２において、領域１１ａとオーバーラップした領域を第１領域３３とする。
【００６４】
振動板３０を形成した後に、図４（Ｂ）に示すように、振動板３０の第２の面３２上に導電層を形成した後、エッチングによってパターニングを行い第１の導電層４０が形成される。ここで、第１の導電層４０は、領域１１ａにオーバーラップするように所望の形状にパターニングされる。第１の導電層４０がパターニングされる際、図４（Ｂ）に示すように、第１の方向２００における一方の端面４１はテーパー状の側面を有するように形成される。これにより、端面４１が形成される。また、第１の導電層４０がパターニングされた後、上面４２も同時に形成される。端面４１の位置は、第１領域３３外であってもよいし、図示はしないが、第１領域３３内であってもよい。なお、第１の導電層４０の詳細な構成は、前述されているため、省略する。第１の導電層４０は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、白金、イリジウム等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層（図示せず）を形成し、導電層を所定の形状にエッチングすることによって第１の導電層４０を形成してもよい。ここで、第１の導電層４０のうち、第１領域３３内に形成された部分を第１導電部４３とし、第１領域３３外に形成された部分であって、第１領域３３の第１の辺３３ａから延びるように形成された部分を第２導電部４４としてもよい。また、端面４１が第１領域３３の外に形成される場合、第１領域３３の第２の辺３３ｂから延びるように形成された部分を第３導電部４５とする。
【００６５】
ここで、図４（Ｃ）に示すように、第１の導電層４０を形成するための導電層がエッチングによってパターニングされる前に、該導電層の上にエッチング保護膜５０ａを形成してもよい。エッチング保護膜５０ａは、後述される圧電体層５０と同じ圧電材料から形成された圧電体である。エッチング保護膜５０ａは、少なくとも、所望の形状にパターニングされる第１の導電層４０が形成される領域に形成されてもよい。これによれば、第１の導電層４０をパターニングするエッチング工程において、使用されるエッチャントによる化学的なダメージから第１の導電層４０の表面を保護することができる。
【００６６】
次に、図５（Ａ）に示すように、第１の導電層４０を覆うように圧電体層５０ｂを形成する。圧電体層５０ｂをパターニングすることによって、圧電体層５０が形成される。詳細は後述される。圧電体層５０ｂは、公知の成膜技術によって形成されてもよい。圧電体層５０ｂは、例えば、公知の圧電材料である前駆体を第２の面３２の上に塗布して加熱処理されて形成されてもよい。用いられる前駆体としては、加熱処理によって焼成した後、分極処理され、圧電特性を発生させるものであれば特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の前駆体を用いてもよい。なお、エッチング保護膜５０ａが形成されている場合、エッチング保護膜５０ａは圧電体層５０ｂ（圧電体層５０）と同じ圧電材料から形成されているため、焼成後、エッチング保護膜５０ａは圧電体層５０ｂと一体化することができる。
【００６７】
ここで、例えば圧電対層５０ｂ（圧電体層５０）をチタン酸ジルコン酸鉛によって形成する場合、図５（Ｂ）に示すように、チタンからなる中間チタン層５０ｃを第２の面３２の上の全面に形成した後に、圧電材料である前駆体を塗布してもよい。これによれば、前駆体を加熱処理によって、圧電体層５０ｂを結晶成長させる際、該前駆体を結晶成長させる界面を中間チタン層５０ｃで統一することができる。言い換えれば、振動板３０上で結晶成長する圧電体層５０ｂを無くすことができる。これによって、圧電体層５０ｂの結晶成長の制御性を高めることができ、圧電体層５０ｂが、より配向性の高い圧電体結晶となることができる。なお、中間チタン層５０ｃは加熱処理時に圧電体層５０ｂの結晶内に取り込まれることができる。
【００６８】
次に、図６（Ａ）に示すように、圧電体層５０ｂがエッチングによって所望の形状にパターニングされる前に、圧電体層５０ｂを覆うように導電性を有するマスク層６０ａを形成してもよい。マスク層６０ａは、後述される導電層６０ｂと同じ材料から形成された金属層である。図６（Ｂ）に示すように、マスク層６０ａを形成後、圧電体層５０ｂがエッチングによりパターニングされ、圧電体層５０が所望の形成にパターニングされる。ここで、マスク層６０ａを形成することによって、マスク層６０ａがエッチング工程においてハードマスクとして作用するため、図６（Ｂ）に示すように圧電体層５０にテーパー状の側面５２を容易に形成することができる。なお、圧電体層５０の詳細な構成は、前述されているため、省略する。
【００６９】
図６（Ｃ）に示すように、圧電体層５０をエッチングする際、第１の導電層４０の第２導電部４３上において、第１の導電層４０を露出させる開口部５４が同時に形成される。開口部５４は、第２導電部４３の上であって、第２の導電層６０に離間するように形成される。
【００７０】
図７に示すように、圧電体層５０および開口部５４を覆うように導電層６０ｂが形成される。よって、導電層６０ｂは、第２の導電層６０と同じ材料によって形成される。導電層６０ｂは、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、白金、イリジウム等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層６０ｂを形成してもよい。マスク層６０ａが形成されていた場合、マスク層６０ａは導電層６０ｂと同じ材料を用いているため、マスク層６０ａは、導電層６０ｂとは一体化することができる。
【００７１】
次に、図８（Ａ）に示すように、導電層６０ｂをエッチングによって所望の形状にパターニングし、第２の導電層６０を形成する。第２の導電層６０をパターニングする工程において、図８（Ａ）に示すように、第１の方向２００においては、第１領域３３内で第２の導電層６０の端面６１と端面６２とが、第１の導電層４０の上面４２とオーバーラップするようにパターニングされる。端面６２が開口部６３を構成する端部である場合、開口部６３は、第１の導電層４０の端面４１とオーバーラップするようにパターニングされてもよい。図８（Ｂ）に示すように、第２の方向２１０においては、第２の導電層６０は、圧電体層５０を覆うように形成される。また、第２の導電層６０は、複数の圧電体層５０をそれぞれ覆うように、連続して形成される。これによれば、第２の導電層６０が、例えば図示しない配線等を介して接地回路等に接続されている場合、第２の導電層６０を圧電素子１００の共通の上部電極として利用することができる。なお、第２の導電層６０の詳細な構成は、前述されているため、省略する。以上のように、第２の導電層６０をパターニングすることによって、端面６１と端面６２の配置から、圧電体層５０の駆動領域５５を第１の導電層４０の上面４２に規定することができる。
【００７２】
また、第２の導電層６０をパターニングする工程において、図８（Ａ）に示すように、導電層６０ｂが少なくとも開口部５４を覆うようにパターニングされてもよい。つまりは、開口部５４の上方に形成された導電層６０ｂを除去しないことで、第３の導電層６７を形成してもよい。これによれば、例えばレジストを塗布した後、露光処理と現像処理を行ってレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクとしてエッチングを行う場合、有機アルカリ現像液、有機剥離液、洗浄液等が用いられる。したがって、開口部５４の上方に形成された導電層６０ｂを除去しないことで（言い換えれば、第３の導電層６７を形成することで）、開口部５４内の第１の導電層４０の表面が、オーバーエッチングされる可能性を無くすことができる。また、エッチングの後に、開口部５４内の第１の導電層４０の露出部分が、有機剥離液、洗浄液等に晒されて化学的ダメージを受けることを防ぐことができる。なお、本実施形態の係る製造方法において、第３の導電層６７は必須の構成ではなく、開口部５４における導電層６０ｂを除去し、第３の導電層６７を形成しなくてもよい。
【００７３】
また、本実施形態に係る製造方法の変形例として、図９に示すように、圧電体層５０において、第２の導電層６０が上方に形成されていない部分の少なくとも一部を覆うように保護膜８０を形成してもよい。保護膜８０は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。保護膜８０は、例えば、ポリイミドなどの感光性樹脂膜を塗布法等により成膜して、所望の形状にパターニングして形成されてもよい。図９に示すように、保護膜８０は、駆動領域５５の少なくとも一部とオーバーラップするように形成されてもよい。
【００７４】
次に、図１０（Ａ）に示すように、少なくとも開口部５４を覆うように、第４の導電層７０を形成する。第３の導電層６７が形成されている場合は、第４の導電層７０は、第３の導電層６７と電気的に接続されるように形成されればよい。第４の導電層７０は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、金、ニッケル・クロム合金等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層（図示せず）を形成し、該導電層を所定の形状にエッチングすることによって第４の導電層７０を形成してもよい。ここで該導電層をエッチングする際、保護膜８０と保護膜８０をレジスト層として用いることができる。第４の導電層７０は、図示されない外部駆動回路に接続されていてもよい。
【００７５】
また、図１０（Ｂ）に示すように、保護膜８０が形成されている場合、第４の導電層７０をエッチングによって形成する工程において、圧電体層５０の第２の導電層６０が上方に形成されていない部分をエッチャント等による化学ダメージから保護することができる。より具体的には、第４の導電層７０の為の導電層がスパッタリング法等によって形成された後、該導電層をエッチングして所望の形状の第４の導電層７０が得られる。ここで、保護膜８０が、圧電体層５０の第２の導電層６０が上方に形成されていない部分の少なくとも一部に形成されていることによって、例えば、駆動領域５５に隣接した圧電体層５０がエッチャント等によって化学的ダメージを受けることが無いため、圧電素子１００の信頼性を向上させることができる。
【００７６】
図１１（Ａ）に示すように、封止領域９１が形成された封止板９０を圧電素子１００の上方より搭載する。ここで、圧電素子１００は、封止領域９１内に封止されることができる。封止板９０は、例えば、接着剤によって圧電素子１００を封止してもよい。次に、図１１（Ｂ）に示すように、基板１を所定の厚みに薄くし、圧力室１１などを区画する。例えば、所定の厚みを有した基板１に対し、所望の形状にパターニングされるようにマスク（図示せず）を振動板３０が形成された面と反対の面に形成し、エッチング処理することによって、圧力室１１、壁部１２、供給路１３、連通路１４およびリザーバ１５を区画する（図示せず）。以上によって、振動板３０の下方に圧力室１１を有した圧力室板１０を形成することができる。圧力室板１１を形成した後、図１１（Ｃ）に示すように、ノズル孔２１を有したノズル板２０を、例えば接着剤等により所定の位置に接合する。これによって、ノズル孔２１は、圧力室１１と連通する。
【００７７】
以上のいずれかの方法により、液体噴射ヘッド３００を製造することができる。なお、前述の通り、液体噴射ヘッド３００の製造方法は、上述の製造方法に限定されずに、圧力室板１０およびノズル板２０を、電鋳法等を用いて一体形成してもよい。
【００７８】
本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７９】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の製造方法によれば、駆動領域５５を、第１の導電層４０の上面４２の上に形成することができるため、圧電素子１００が変位を繰り返した場合であっても、クラック等の物理的破壊が発生しにくい。その結果、圧電素子１００の信頼性は向上し、圧電素子１００のライフサイクルを長くすることができる。
【００８０】
以上によって、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００によれば、高い信頼性を持つ圧電素子１００を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００８１】
３． 液体噴射装置
次に、本実施形態に係る液体噴射装置について説明する。本実施形態に係る液体噴射装置は、本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。ここでは、本実施形態に係る液体噴射装置１０００がインクジェットプリンターである場合について説明する。図１２は、本実施形態に係る液体噴射装置１０００を模式的に示す斜視図である。
【００８２】
液体噴射装置１０００は、ヘッドユニット１０３０と、駆動部１０１０と、制御部１０６０と、を含む。また、液体噴射装置１０００は、装置本体１０２０と、給紙部１０５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ１０２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口１０２２と、装置本体１０２０の上面に配置された操作パネル１０７０と、を含むことができる。
【００８３】
ヘッドユニット１０３０は、例えば、上述した液体噴射ヘッド３００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット１０３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ１０３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ１０３１を搭載した運搬部（キャリッジ）１０３２と、を備える。
【００８４】
駆動部１０１０は、ヘッドユニット１０３０を往復動させることができる。駆動部１０１０は、ヘッドユニット１０３０の駆動源となるキャリッジモータ１０４１と、キャリッジモータ１０４１の回転を受けて、ヘッドユニット１０３０を往復動させる往復動機構１０４２と、を有する。
【００８５】
往復動機構１０４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸１０４４と、キャリッジガイド軸１０４４と平行に延在するタイミングベルト１０４３と、を備える。キャリッジガイド軸１０４４は、キャリッジ１０３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ１０３２を支持している。さらに、キャリッジ１０３２は、タイミングベルト１０４３の一部に固定されている。キャリッジモータ１０４１の作動により、タイミングベルト１０４３を走行させると、キャリッジガイド軸１０４４に導かれて、ヘッドユニット１０３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００８６】
制御部１０６０は、ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０および給紙部１０５０を制御することができる。
【００８７】
給紙部１０５０は、記録用紙Ｐをトレイ１０２１からヘッドユニット１０３０側へ送り込むことができる。給紙部１０５０は、その駆動源となる給紙モータ１０５１と、給紙モータ１０５１の作動により回転する給紙ローラ１０５２と、を備える。給紙ローラ１０５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ１０５２ａおよび駆動ローラ１０５２ｂを備える。駆動ローラ１０５２ｂは、給紙モータ１０５１に連結されている。制御部１０６０によって供紙部１０５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット１０３０の下方を通過するように送られる。
【００８８】
ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０、制御部１０６０および給紙部１０５０は、装置本体１０２０の内部に設けられている。
【００８９】
液体噴射装置１０００では、本発明に係る液体噴射ヘッド３００を有することができる。本発明に係る液体噴射ヘッド３００は、上述のように、高い信頼性を持つ圧電素子を有することができる。そのため、信頼性の高い液体噴射装置１０００を得ることができる。
【００９０】
なお、上述した例では、液体噴射装置１０００がインクジェットプリンターである場合について説明したが、本発明のプリンタは、工業的な液体噴射装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したもの、または、メタルフレーク等を含むものなどを用いることができる。
【００９１】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００９２】
１ 基板、１０ 圧力室板、１１ 圧力室、１１ａ 領域、１２ 壁部、１３ 供給路、
１４ 連通路、１５ リザーバ、２０ ノズル板、２１ ノズル孔、３０ 振動板、
３１ 第１の面、３２ 第２の面、３３ 第１領域、３３ａ 第１の辺、
３３ｂ 第２の辺、４０ 第１の導電層、４１ 端面、４２ 上面、４３ 第１導電部、
４４ 第２導電部、４５ 第３導電部、５０ 圧電体層、５０ａ エッチング保護膜、
５０ｂ 圧電体層、５０ｃ 中間チタン層、５１ 上面、５２ 側面、５３ 面、
５４ 開口部、５５ 駆動領域、５５ａ 端部、５５ｂ 端部、６０ 第２の導電層、
６０ａ 導電層、６０ｂ 導電層、６１ 端面６２ 端面、
６３ 開口部、６７ 第３の導電層、７０ 第４の導電層、８０ 保護膜、
９０ 封止板、９１ 封止領域、１００ 圧電素子、
２００ 第１の方向、２１０ 第２の方向、３００ 液体噴射ヘッド、
１０００ 液体噴射装置、１０１０ 駆動部、１０２０ 装置本体、１０２１ トレイ、
１０２２ 排出口、１０３０ ヘッドユニット、１０３１ インクカートリッジ、
１０３２ キャリッジ、１０４１ キャリッジモータ、１０４２ 往復動機構、
１０４３ タイミングベルト、１０４４ キャリッジガイド軸、１０５０ 給紙部、
１０５１ 給紙モータ、１０５２ 給紙ローラ、１０６０ 制御部、
１０７０ 操作パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばインクジェットプリンター等の液体噴射装置において、インク等の液滴を噴射するために、圧電素子を備えた液体噴射ヘッドが知られている。このような液体噴射ヘッドは、例えば、駆動信号等によって圧電素子を変位させることにより、圧電素子の下方に形成された圧力室内の圧力を変化させることができる。これによって、ノズル孔から圧力室内に供給されたインクなどの液滴を噴射させることができる。このような液体噴射ヘッドにおいて、例えば、湿気等の外的要因に対して弱い圧電素子の圧電体層を保護する目的として、圧電体層を上部電極で覆った構造を有したものがある（特許文献１）。このような液体噴射ヘッドにおいて、圧電素子は、例えば振動板の上に下部電極層を形成し、その上で例えば前駆体を塗布し、圧電体層を結晶化させる。このように形成された圧電体層は、例えば、下部電極層の端部（例えばテーパー状の側面上）の界面においては圧電体層を安定的に結晶成長させることが難しい。その結果、下部電極層の端部における圧電体層の構造的な強度が、例えば、下部電極層の上面において結晶成長した圧電体層の構造的な強度と異なる場合がある。そのため、圧電素子が変位した際、下部電極層の端部においてクラック等の物理的破壊が発生し圧電素子の信頼性が低下する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８８４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的の１つは、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを提供することにある。
【０００５】
本発明の目的の１つは、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の目的の１つは、上記液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る液体噴射ヘッドは、
液体を噴射するためのノズル孔に連通した圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、前記圧力室とオーバーラップした第１領域を有する振動板と、
前記第１領域において、第１の方向に延びた上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有する第１の導電層と、
前記第１の導電層を覆うように形成された圧電体層と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように形成された第２の導電層と、
を有し、
前記第１領域内の前記第１の方向において、前記第２の導電層は、２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される。
【０００８】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。同様に、「下方」という文言は、Ａ下に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ下に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとする。
【０００９】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００１０】
（２）本発明に係る液体噴射ヘッドは、
液体を噴射するためのノズル孔に連通した複数の圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップした第１領域を有する振動板と、
複数の前記第１領域において、それぞれ第１の方向に延びた上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有した第１の導電層と、
複数の前記第１の導電層をそれぞれ覆うように形成された圧電体層と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における複数の前記圧電体層を覆うように連続して形成された第２の導電層と、
を有し、
前記第１領域内の前記第１の方向において、前記第２の導電層は、２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される。
【００１１】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００１２】
（３）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１の導電層は、前記第１領域内に形成された第１導電部と、前記第１領域外において、前記第１導電部から前記第１の方向の一方に延びた第２導電部と、前記第１導電部から前記第２導電部と反対側に延びた第３導電部と、を有し、
前記第３導電部の第１の方向における端面は、前記第１の導電層の前記端面であってもよい。
【００１３】
（４）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１の導電層は、前記第１領域内に形成された第１導電部と、前記第１領域外において、前記第１導電部から前記第１の方向の一方に延びた第２導電部と、を有し、
前記第１導電部の第１の方向における端面は、前記第１の導電層の前記端面であってもよい。
【００１４】
（５）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１領域内における前記第２の導電層の前記第１の方向における幅は、前記第１の導電層の前記第１導電部の前記第１の方向における幅より小さくてもよい。
【００１５】
（６）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第１の導電層の前記端面は、テーパー状の側面であってもよい。
【００１６】
（７）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記第２の導電層は、前記第１の導電層の前記端面とオーバーラップする開口部を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面のうち、前記第１の導電層の前記端面が形成される側の端面が、前記開口部の一部を構成してもよい。
【００１７】
（８）本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧電体層は、前記第２の導電層と離間し、前記第１の導電層の前記第２導電部上に位置した開口部を有し、
少なくとも前記開口部を覆うように形成された第３の導電層と、
前記第３の導電層と電気的に接続された第４の導電層と、
をさらに含んでいてもよい。
【００１８】
（９）本発明に係る液体噴射装置は、
上記のいずれかの液体噴射ヘッドを有する。
【００１９】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドを有した液体噴射装置を提供することができる。
【００２０】
（１０）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、前記圧力室とオーバーラップする第１領域を有した振動板を形成する工程と、
前記第１領域において、第１の方向に延びる上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有するように第１の導電層を形成する工程と、
前記第１の導電層を覆うように圧電体層を形成する工程と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように第２の導電層を形成する工程と、
を有し、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第２の導電層は、前記第１領域内において前記第１の方向の２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される。
【００２１】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００２２】
（１１）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、
複数の圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップする第１領域を有した振動板を形成する工程と、
複数の前記第１領域において、第１の方向に延びる上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有するように、第１の導電層をそれぞれ形成する工程と、
複数の前記第１の導電層を覆うように、圧電体層をそれぞれ形成する工程と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように第２の導電層を連続して形成する工程と、
を有し、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第２の導電層は、前記第１領域内において前記第１の方向の２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される。
【００２３】
本発明によれば、高い信頼性を持つ圧電素子を有した液体噴射ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００２４】
（１２）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第１の導電層を形成する工程は、前記第１領域内に第１導電部を形成する工程を含み、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第１領域内の前記第２の導電層の前記第１の方向における幅を、前記第１導電部の前記第１の方向における幅より小さく形成してもよい。
【００２５】
（１３）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記第１の導電層を形成する工程は、
前記第１領域上に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上にエッチング保護膜を形成する工程と、
前記エッチング保護膜を形成した後に前記導電層をエッチングする工程を含み、
前記エッチング保護膜は、前記圧電体層を形成する材料が用いられてもよい。
【００２６】
（１４）本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記圧電体層を形成する工程は、
少なくとも前記第１の導電膜を覆うようにエッチング処理前の圧電体層を形成する工程と、
エッチング処理前の前記圧電体層の上に導電性を有するマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を形成した後に前記圧電体層をエッチングする工程を含み、
前記マスク層は、前記第２の導電層を形成する材料が用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。
【図２（Ａ）】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの要部を模式的に示す平面図。
【図２（Ｂ）】図２（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線における要部を模式的に示す断面図。
【図２（Ｃ）】図２（Ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線における要部を模式的に示す断面図。
【図２（Ｄ）】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの要部の変形例を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの要部の変形例を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図。
【図１２】本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明を適用した実施形態の一例について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。本発明は、以下の実施形態およびその変形例を自由に組み合わせたものを含むものとする。
【００２９】
１． 液体噴射ヘッド
以下、図面を参照して、本実施形態に係る液体噴射ヘッドについて説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の分解斜視図である。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００は、圧力室１１を有する圧力室板１０と、圧力室板１０の上方に形成された振動板３０と、振動板３０の上方に形成された圧電素子１００と、圧力室板１０の下方に形成されたノズル板２０と、圧電素子１００を封止する封止板９０と、を含む。
【００３２】
圧力室板１０は、図１に示すように、圧力室１１を有する。図１に示すように、圧力室板１０は、圧力室１１の側壁を構成する壁部１２を有する。また、圧力室板１０は、圧力室１１と供給路１３および連通路１４を介して連通したリザーバ１５を有していてもよい。リザーバ１５には、図示されない貫通孔が形成されてもよく、該貫通孔を通って外部からリザーバ１５内に液体が供給されてもよい。これによれば、リザーバ１５に液体を供給することによって、供給路１３および連通路１４を介して圧力室１１に液体を供給することができる。圧力室１１の形状は、特に限定されない。圧力室１１の形状は、例えば、平面視において平行四辺形であってもよく、矩形であってもよい。圧力室１１の数は特に限定されず、１つであってもよいし、複数設けられていてもよい。圧力室板１０の材質は、特に限定されない。圧力室板１０は、例えば、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、ガラスセラミックス等から形成されてもよい。
【００３３】
ノズル板２０は、図１に示すように、圧力室１０の下方に形成される。ノズル板２０は、プレート状の部材であって、ノズル孔２１を有する。ノズル孔２１は、圧力室１１に連通するように形成される。ノズル孔２１の形状は、液体を吐出することができる限り、特に限定されない。ノズル孔２１を介することで、圧力室１１内の液体を、例えば、ノズル板２０の下方に向けて吐出することができる。また、ノズル孔２１の数は特に限定されず、１つであってもよいし、複数設けられていてもよい。ノズル板２０の材質は、特に限定されない。ノズル板２０は、例えば、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、ガラスセラミックス等から形成されてもよい。
【００３４】
振動板３０は、図１に示すように、圧力室板１０の上方に形成される。したがって、振動板３０は、圧力室１１および壁部１２の上方に形成される。振動板３０は、プレート状の部材であって、圧力室板１０と対向した第１の面３１と、第１の面３１と反対の面である第２の面３２とを有する。振動板３０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、振動板３０は、図１に示すように、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。このとき、振動板３０は、例えば、酸化ジルコニウムや酸化シリコンなどの絶縁膜、ニッケルなどの金属膜、ポリイミドなどの高分子材料膜、からなる複数の膜の積層体であってもよい。振動板３０は、振動部を構成する。言い換えれば、後述される圧電素子１００が変位することによって振動（変位）することができる。これにより、下方に形成された圧力室１１の体積を変化させることができる。
【００３５】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の圧電素子１００は、図１に示すように、振動板３０の第２の面３２の上において形成される。以下、図２〜図４を参照して、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の圧電素子１００の詳細について説明する。
【００３６】
図２（Ａ）は、液体噴射ヘッド３００に係る要部である圧力室板１０、振動板３０、および圧電素子１００のみを便宜的に示した平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す要部のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示す要部のＩＩＣ−ＩＩＣ線断面図である。図２（Ｄ）は、液体噴射ヘッド３００に係る要部の変形例を模式的に示す断面図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、液体噴射ヘッド３００に係る要部の変形例を模式的に示す平面図である。
【００３７】
以下に圧電素子１００の構造についての詳細を説明する。
【００３８】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように、圧電素子１００は、大略すれば、振動板３０上に第１の方向２００に延びるように形成された第１の導電層４０と、第１の導電層４０を覆うように形成された圧電体層５０と、圧電体層５０の少なくとも一部を覆うように形成された第２の導電層６０とを含む。
【００３９】
図２（Ａ）に示すように、振動板３０は、第２の面３２（図２（Ｂ）参照）において第１領域３３（図２（Ａ）の太字破線部分）を有する。第１領域３３は、第２の面３２の圧力室１１とオーバーラップする領域である。図２（Ａ）に示すように、第１領域３３は圧力室１１毎に形成されている。第１領域３３は、圧力室１１の平面視の形状と同じ形状を有する。また、図２（Ｂ）に示すように、隣り合う第１領域３３の間で、圧力室板１０の壁部１２とオーバーラップしている領域を第２領域３４とする。
【００４０】
第１の導電層４０は、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３において、第１の方向２００に延びるように形成される。図２（Ａ）に示すように、第１の方向２００は、第２の面３２における１方向であって、第１領域３３の長手方向である。また、第１の方向２００に直交した方向を第２の方向２１０とする。図２（Ａ）に示すように、第１の導電層４０は、第１領域３３外において、第１の方向２００における一方の端面である端面４１を有する。端面４１は、第１の導電層４０の第１の方向２００における側面である。端面４１は、テーパー状の側面であってもよい。また、図示はしないが、端面４１は、第１の領域３３内であってもよい。また、図２（Ｂ）に示すように、第１の導電層４０は、第１領域３３内に第２の方向２１０における両端部を有する。また、図２（Ｂ）に示すように、第１の導電層４０は、上面４２を有する。第１の導電層４０は、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３内に形成された第１導電部４３と、第１領域３３の一方の短辺である第１の辺３３ａを境界として、第１領域３３内から第１領域３３外へ連続して延びた第２導電部４４と、第１領域３３の他方の短辺である第１の辺３３ｂを境界として、第１領域３３内から第１領域３３外へ連続して延びた第３導電部４５と、から形成される。したがって、端面４１が、第１領域３３外に形成される場合は、端面４１は、第３導電部４５の端部である。また、端面４１が、第１領域３３内に形成される場合は、端面４１は、第１導電部４３の端部である。第１の導電層４０は、圧電素子１００において下部電極を構成する。第１の導電層４０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第１の導電層４０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第１の導電層４０は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第１の導電層４０は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）などのいずれかを含む金属層であってもよい。
【００４１】
圧電体層５０は、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３において、第１の導電層４０を覆うように形成される。圧電体層５０は、図２（Ｂ）に示すように、第１領域３３内において、第２の方向２１０における両端部を有する。つまりは、圧電体層５０は、第２の方向２１０において、第１の導電層４０の幅より大きく、かつ、第１領域３３の幅より狭い幅を有する。圧電体層５０は、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３外においても、第１の方向２００に沿うように連続して延び、第１の導電層４０の第２導電部４４および第３導電部４５を覆うように形成される。圧電体層５０の形状は特に限定されないが、図２（Ｂ）に示すように、第１の導電層４０の上方に上面５１を有し、上面５１と連続したテーパー状の側面５２を有していてもよい。また、図２（Ｄ）に示すように、側面５２は、振動板３０の第２の面３２に至らずに、第１領域３３から第２領域３４に連続して形成された圧電体層５０の面５３に連続していてもよい。面５３は、上面５１よりも高さが低い面であって、面５３の高さは、所望の高さに調整されることができる。言い換えれば、面５３を有する圧電体層５０の厚みを所望の厚みに調整することによって、圧電アクチュエーター１１０の剛性を調整することができる。圧電体層５０は、圧電特性を有した多結晶体からなり、圧電素子１００において電圧を印加されることにより振動することができる。圧電体層５０の構造及び材料は、圧電特性を有していればよく、特に限定されない。圧電体層５０は、公知の圧電材料から形成されればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸ビスマスナトリウム（（Ｂｉ、Ｎａ）ＴｉＯ3）などを用いてもよい。
【００４２】
また、圧電体層５０は、図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、第１の導電層４０の第２導電部４３上において、第２導電部４３の一部が露出するような開口部５４を有する。開口部５４の位置は、第２導電部４３上であって、後述される第２の導電層６０に離間していればよく、特に限定されない。開口部５４の形状は、第２導電部である第１の導電層４０が露出させることができればよく、特に限定されない。
【００４３】
第２の導電層６０は、図２（Ａ）に示すように、第２の方向２１０において、第１領域３３における圧電体層５０を覆うように形成される。また、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３内の第１の方向２００において、第２の導電層６０は、２つの端面である端面６１および端面６２を有する（図２（Ａ）の太字線部分）。端面６１および端面６２は、第１の導電層４０の上面４２にオーバーラップするように配置される。２つの端面６１および端面６２は、第２の導電層６０がパターニングされる際、第１領域３３内に形成される第１の方向２００の端面である。端面６１は、第１の導電層４０の端面４１が形成される側の端面であり、端面６２は、開口部５４が形成される側の端面である。また、図２（Ａ）に示すように、第１領域３３内における第２の導電層６０の第１の方向２００における幅は、第１の導電層４０の第１導電部４３の第１の方向２００における幅より小さい。第２の導電層６０は、図２（Ａ）に示すように、複数の圧電体層５０をそれぞれ覆うように、第２の方向２１０において連続して形成されてもよい。また、図２（Ｂ）に示すように、第２の導電層６０は、第２の方向２１０において、圧電体層５０の一部において、圧電体層５０の上面５１と側面５２を連続して覆うことができる。図２（Ａ）に示すように、端面６１は、複数の圧電体層５０の上に連続して形成されてもよい。端面６２は、開口部６３の一部を構成してもよい。また、図示はされないが、端面６２は、開口部６３を構成せずに、複数の圧電体層５０の上を通るように、連続して形成されていてもよい。開口部６３は、第１の導電層４０の端面４１とオーバーラップしてもよい。図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、開口部６３は、第１の導電層４０の第３導電部４５の端面４１とオーバーラップしてもよい。ここで、図示はされないが、第３導電部４５が形成されない場合は、開口部６３は第１導電部４５の端面４１とオーバーラップすることができる。
【００４４】
図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示すように、第２の導電層６０は、第１領域３３内において、端面６１と端面６２とが第１の導電層４０の上面４２とオーバーラップするように形成される。その結果、第１領域３３内の圧電体層５０の一部の領域が第１の導電層４０の第１導電部４２と第２の導電層６０とに挟まれる。このとき、圧電体層５０において第１の導電層４０と第２の導電層６０とに挟まれた領域を駆動領域５５とする。図２（Ｃ）に示すように、駆動領域５５の第１の方向２００における一方の端部５５ａの位置は、第２の導電層６０の端面６１の位置によって規定することができる。また、駆動領域５５の第１の方向２００における他方の端部５５ｂの位置は、第２の導電層６０の端面６２の位置によって規定することができる。つまりは、駆動領域５５を第１の導電層４０の第１導電部４３の上面４２の上に形成することができる。言い換えれば、第１の導電層４０の端面４１上に駆動領域５５が形成されない。図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、第２の導電層６０は、第１領域３３の第１の辺３３ａにオーバーラップしないように形成されてもよい。第２の導電層６０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第２の導電層６０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第２の導電層６０は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第２の導電層６０は、導電性を有した層からなり、圧電素子１００において上部電極を構成する。第２の導電層６０は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）などを含む金属層であってもよい。図示はされないが、第２の導電層６０は、配線を介して、または連続して、例えば、接地回路等と接続されていてもよい。第２の導電層６０は、圧電体層５０の駆動領域５５を含む部分を第２の方向２１０において完全に覆うことができる。これによれば、駆動領域５５の圧電体層５０を大気中の水分（湿気）等の外的要因の影響から保護することができるため、圧電アクチュエーター１１０の信頼性を向上させることができる。
【００４５】
第３の導電層６７は、図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、少なくとも開口部５４を覆うように形成されてもよい。また、第３の導電層６７は、少なくとも開口部５４における第２導電部４３（第１の導電層４０）を覆うように形成されていてもよい（図示せず）。第３の導電層６７の構造及び材料は、特に限定されない。第３の導電層６７は、導電性を有した層であればよく、第２の導電層６０と同じであってもよい。第３の導電層６７を形成することによって、製造工程において開口部５４における第１の導電層４０の第２導電部４３の表面を保護することができる。その詳細は製造方法において後述される。また、第３の導電層６７は本実施形態に圧電素子１００の必須な構成ではないため、開口部５４において第１の導電層４０の上に第３の導電層６７が形成されていなくてもよい（図示せず）。
【００４６】
第４の導電層７０は、図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、第３の導電層６７に電気的に接続されるように形成される。つまりは、第４の導電層７０は、第２導電部４３を介して第１導電部４２と電気的に接続されている。第４の導電層７０は、少なくとも開口部５４を覆うように形成されてもよい。第４の導電層７０の形状は、少なくとも開口部５４内に形成される限り、特に限定されない。第４の導電層７０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第４の導電層７０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第４の導電層７０は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第４の導電層７０は、導電性を有した層からなり、圧電素子１００において下部電極へのリード線を構成する。第４の導電層７０は、例えば、金（Ａｕ）、ニッケル−クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）などを含む金属層であってもよい。図示はされないが、第４の導電層７０は、外部駆動回路と接続されていてもよい。これによって、第１の導電層４０が、第４の導電層７０を介して、例えば外部駆動回路と電気的に接続されることができる。
【００４７】
図３は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の圧電素子１００の変形例を示す図である。以下に図面を参照して本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の圧電素子１００の変形例を説明する。
【００４８】
圧電素子１００の変形例は、図３に示すように、圧電体層５０において、第２の導電層６０が上方に形成されていない部分の少なくとも一部を覆うように形成された、電気的絶縁膜からなる保護膜８０を含む。また、保護膜８０は、駆動領域５５の少なくとも一部とオーバーラップするように形成されてもよい。
【００４９】
保護膜８０は、図３に示すように、圧電体層５０の第２の導電層が上方に形成されていない部分の少なくとも一部を覆うように形成されればよい。また、図３に示すように、保護膜８０は、第２の導電層６０の端面６１および端面６２にオーバーラップするように形成されてもよい。言い換えれば、保護膜８０は、駆動領域５５の端部５５ａと端部５５ｂとオーバーラップするように形成されていてもよい。保護膜８０の材料は、特に限定されない。保護膜８０は、例えば、電気的絶縁膜であって、水分バリア性を有していればよい。保護膜８０は、例えば、酸化アルミニウムなどの無機絶縁膜、ポリイミドなどの高分子材料膜である有機絶縁膜から形成されていてもよい。
【００５０】
図３に示すように、保護膜８０は、第３の導電層６７が形成された後、第４の導電層７０が形成される前に形成される。保護膜８０を第４の導電層７０を形成する前に形成することにより、第４の導電層７０をエッチングによって形成する際、第２の導電層が上方に形成されていない部分の少なくとも一部がエッチャント等により化学的なプロセスダメージを受けることを回避することができる。詳細は製造工程において後述される。また、保護膜８０によって、第２の導電層６０が上方に形成されない圧電体層５０に対する物理的ダメージおよび、大気中の水分によるダメージなどを防ぐことができる。
【００５１】
また、保護膜８０を、駆動領域５５の端部５５ａと端部５５ｂにオーバーラップするように配置して形成することにより、保護膜８０が、駆動領域５５の端部５５ａおよび端部５５ｂ上において、振動を抑制する重りとして作用することができる。言い換えれば、端部５５ａおよび５５ｂにおいて圧電体層５０の過度の振動を抑えることができる。端部５５ａおよび端部５５ｂの領域においては、過度の振動（変位）が発生した場合、周囲の部材にクラック等の物理的ダメージが発生することがある。したがって、保護膜８０を形成することで、振動を抑制することができる。また、保護膜８０は、第２の導電層６０の端面６１を覆うことができるため、第２の導電層６０が剥離することを防止することができる。以上により、保護膜８０によって、圧電素子１００の信頼性をより向上することができる。
【００５２】
以上のいずれかの構成により、圧電素子１００の構成とすることができる。
【００５３】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００は、図１に示すように、圧電素子１００を封止することができる封止板９０を有していてもよい。封止板９０は、圧電素子１００を所定の空間領域に封止することができる封止領域９１を有している。封止領域９１は、圧電素子１００の振動運動を阻害しない程度の空間領域であればよい。封止板９０の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、封止板９０は、例えば、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、ガラスセラミックス等から形成されてもよい。また、液体噴射ヘッド３００は、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料からなり、上述された構成を収納することができる筐体を有していてもよい（図示せず）。
【００５４】
以上のいずれかの構成により、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の構成とすることができる。
【００５５】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５６】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００によれば、第１領域３３内において、第２の導電層６０の端面６１および端面６２が、第１の導電層４０の上面４２とオーバーラップするように配置される。また、第１領域３３内における第２の導電層６０の第１の方向２００における幅は、第１の導電層４０の第１導電部４３の第１の方向２００における幅より小さい。これによれば、駆動領域５５が第１の導電層４０の上面４２にオーバーラップするように形成されることになる。言い換えれば、第１の方向２００において、駆動領域５５の一方の端部５５ｂの位置を、第１の導電層４０の端面４１の位置ではなく、第２の導電層６０の端面６２の位置によって規定することができる。
【００５７】
上述のように、例えば端面４１がテーパー状の側面を有する等の理由から、端面４１上で結晶成長した圧電体層５０は、異常成長をし、構造的な強度が不足している場合がある。これに対して、第１の導電体４０の端面４１を除く上面４２の上において形成された圧電体層５０は、結晶成長が制御されやすいため、構造的な強度が安定している。本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００は、駆動領域５５を、第１の導電層４０の端面４１を除く上面４２の上に形成することができるため、圧電素子１００が駆動する場合、クラック等の物理的破壊が発生しにくい。その結果、圧電素子１００の信頼性は向上し、圧電素子１００のライフサイクルを長くすることができる。
【００５８】
以上によって、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００によれば、高い信頼性を持つ圧電素子１００を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００５９】
２． 液体噴射ヘッドの製造方法
以下、図面を参照して、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法について説明する。
【００６０】
図４〜図１１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の製造方法を示す断面図である。
【００６１】
本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、図４〜図１１に示すように、圧力室１１を有する圧力室板１０を形成する工程と、圧力室板１０の上方に形成される振動板３０であって、圧力室板１０と対向した第１の面３１と、第１の面３１と反対側の第２の面３２を有し、第２の面３２において、圧力室１１とオーバーラップする第１領域３３を有した振動板３０を形成する工程と、第１領域３３において、第１の方向２００に延びる上面４２と、第１の方向２００における一方の端面４１とを有するように第１の導電層４０を形成する工程と、第１の導電層４０を覆うように圧電体層５０を形成する工程と、第１の方向２００に直交する第２の方向２１０において、第１領域３３における圧電体層５０を覆うように第２の導電層６０を形成する工程と、を有し、第２の導電膜６０を形成する工程において、第２の導電層６０は、第１領域３３内の第１の方向２００において、２つの端面である端面６１および端面６２を有し、第２の導電層の端面６１および端面６２は、第１の導電層４０の上面４２にオーバーラップするように形成される。
【００６２】
本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力室板１０、ノズル板２０を形成するために用いられる材質が単結晶シリコン等を用いる場合と、ステンレス等を用いる場合とによって異なる。以下において、単結晶シリコンを用いた場合の液体噴射ヘッドの製造方法を一例として記載する。よって、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、特に以下の製造方法に限定されず、ニッケルやステンレス鋼、ステンレス等を材料として用いる場合は、公知の電鋳法等の工程を含んでいてもよい。また、各工程の先後は、以下に記載の製造方法に限定されるものではない。
【００６３】
まず、図４（Ａ）に示すように、準備された単結晶シリコンからなる基板１の上に、振動板３０を形成する。図４（Ａ）に示すように、後述される製造工程において、基板１の圧力室１１が形成される領域を領域１１ａとする。振動板３０は、公知の成膜技術によって形成される。図４（Ａ）に示すように、例えば、振動板３０は、弾性板を構成する弾性層３０ａをスパッタリング法等によって形成した後、絶縁層３０ｂを弾性層３０ａ上にスパッタリング法等によって形成してもよい。例えば、弾性層３０ａは酸化ジルコニウムを用い、絶縁層３０ｂは酸化シリコンを用いてもよい。ここで、第２の面３２において、領域１１ａとオーバーラップした領域を第１領域３３とする。
【００６４】
振動板３０を形成した後に、図４（Ｂ）に示すように、振動板３０の第２の面３２上に導電層を形成した後、エッチングによってパターニングを行い第１の導電層４０が形成される。ここで、第１の導電層４０は、領域１１ａにオーバーラップするように所望の形状にパターニングされる。第１の導電層４０がパターニングされる際、図４（Ｂ）に示すように、第１の方向２００における一方の端面４１はテーパー状の側面を有するように形成される。これにより、端面４１が形成される。また、第１の導電層４０がパターニングされた後、上面４２も同時に形成される。端面４１の位置は、第１領域３３外であってもよいし、図示はしないが、第１領域３３内であってもよい。なお、第１の導電層４０の詳細な構成は、前述されているため、省略する。第１の導電層４０は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、白金、イリジウム等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層（図示せず）を形成し、導電層を所定の形状にエッチングすることによって第１の導電層４０を形成してもよい。ここで、第１の導電層４０のうち、第１領域３３内に形成された部分を第１導電部４３とし、第１領域３３外に形成された部分であって、第１領域３３の第１の辺３３ａから延びるように形成された部分を第２導電部４４としてもよい。また、端面４１が第１領域３３の外に形成される場合、第１領域３３の第２の辺３３ｂから延びるように形成された部分を第３導電部４５とする。
【００６５】
ここで、図４（Ｃ）に示すように、第１の導電層４０を形成するための導電層がエッチングによってパターニングされる前に、該導電層の上にエッチング保護膜５０ａを形成してもよい。エッチング保護膜５０ａは、後述される圧電体層５０と同じ圧電材料から形成された圧電体である。エッチング保護膜５０ａは、少なくとも、所望の形状にパターニングされる第１の導電層４０が形成される領域に形成されてもよい。これによれば、第１の導電層４０をパターニングするエッチング工程において、使用されるエッチャントによる化学的なダメージから第１の導電層４０の表面を保護することができる。
【００６６】
次に、図５（Ａ）に示すように、第１の導電層４０を覆うように圧電体層５０ｂを形成する。圧電体層５０ｂをパターニングすることによって、圧電体層５０が形成される。詳細は後述される。圧電体層５０ｂは、公知の成膜技術によって形成されてもよい。圧電体層５０ｂは、例えば、公知の圧電材料である前駆体を第２の面３２の上に塗布して加熱処理されて形成されてもよい。用いられる前駆体としては、加熱処理によって焼成した後、分極処理され、圧電特性を発生させるものであれば特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の前駆体を用いてもよい。なお、エッチング保護膜５０ａが形成されている場合、エッチング保護膜５０ａは圧電体層５０ｂ（圧電体層５０）と同じ圧電材料から形成されているため、焼成後、エッチング保護膜５０ａは圧電体層５０ｂと一体化することができる。
【００６７】
ここで、例えば圧電対層５０ｂ（圧電体層５０）をチタン酸ジルコン酸鉛によって形成する場合、図５（Ｂ）に示すように、チタンからなる中間チタン層５０ｃを第２の面３２の上の全面に形成した後に、圧電材料である前駆体を塗布してもよい。これによれば、前駆体を加熱処理によって、圧電体層５０ｂを結晶成長させる際、該前駆体を結晶成長させる界面を中間チタン層５０ｃで統一することができる。言い換えれば、振動板３０上で結晶成長する圧電体層５０ｂを無くすことができる。これによって、圧電体層５０ｂの結晶成長の制御性を高めることができ、圧電体層５０ｂが、より配向性の高い圧電体結晶となることができる。なお、中間チタン層５０ｃは加熱処理時に圧電体層５０ｂの結晶内に取り込まれることができる。
【００６８】
次に、図６（Ａ）に示すように、圧電体層５０ｂがエッチングによって所望の形状にパターニングされる前に、圧電体層５０ｂを覆うように導電性を有するマスク層６０ａを形成してもよい。マスク層６０ａは、後述される導電層６０ｂと同じ材料から形成された金属層である。図６（Ｂ）に示すように、マスク層６０ａを形成後、圧電体層５０ｂがエッチングによりパターニングされ、圧電体層５０が所望の形成にパターニングされる。ここで、マスク層６０ａを形成することによって、マスク層６０ａがエッチング工程においてハードマスクとして作用するため、図６（Ｂ）に示すように圧電体層５０にテーパー状の側面５２を容易に形成することができる。なお、圧電体層５０の詳細な構成は、前述されているため、省略する。
【００６９】
図６（Ｃ）に示すように、圧電体層５０をエッチングする際、第１の導電層４０の第２導電部４３上において、第１の導電層４０を露出させる開口部５４が同時に形成される。開口部５４は、第２導電部４３の上であって、第２の導電層６０に離間するように形成される。
【００７０】
図７に示すように、圧電体層５０および開口部５４を覆うように導電層６０ｂが形成される。よって、導電層６０ｂは、第２の導電層６０と同じ材料によって形成される。導電層６０ｂは、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、白金、イリジウム等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層６０ｂを形成してもよい。マスク層６０ａが形成されていた場合、マスク層６０ａは導電層６０ｂと同じ材料を用いているため、マスク層６０ａは、導電層６０ｂとは一体化することができる。
【００７１】
次に、図８（Ａ）に示すように、導電層６０ｂをエッチングによって所望の形状にパターニングし、第２の導電層６０を形成する。第２の導電層６０をパターニングする工程において、図８（Ａ）に示すように、第１の方向２００においては、第１領域３３内で第２の導電層６０の端面６１と端面６２とが、第１の導電層４０の上面４２とオーバーラップするようにパターニングされる。端面６２が開口部６３を構成する端部である場合、開口部６３は、第１の導電層４０の端面４１とオーバーラップするようにパターニングされてもよい。図８（Ｂ）に示すように、第２の方向２１０においては、第２の導電層６０は、圧電体層５０を覆うように形成される。また、第２の導電層６０は、複数の圧電体層５０をそれぞれ覆うように、連続して形成される。これによれば、第２の導電層６０が、例えば図示しない配線等を介して接地回路等に接続されている場合、第２の導電層６０を圧電素子１００の共通の上部電極として利用することができる。なお、第２の導電層６０の詳細な構成は、前述されているため、省略する。以上のように、第２の導電層６０をパターニングすることによって、端面６１と端面６２の配置から、圧電体層５０の駆動領域５５を第１の導電層４０の上面４２に規定することができる。
【００７２】
また、第２の導電層６０をパターニングする工程において、図８（Ａ）に示すように、導電層６０ｂが少なくとも開口部５４を覆うようにパターニングされてもよい。つまりは、開口部５４の上方に形成された導電層６０ｂを除去しないことで、第３の導電層６７を形成してもよい。これによれば、例えばレジストを塗布した後、露光処理と現像処理を行ってレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクとしてエッチングを行う場合、有機アルカリ現像液、有機剥離液、洗浄液等が用いられる。したがって、開口部５４の上方に形成された導電層６０ｂを除去しないことで（言い換えれば、第３の導電層６７を形成することで）、開口部５４内の第１の導電層４０の表面が、オーバーエッチングされる可能性を無くすことができる。また、エッチングの後に、開口部５４内の第１の導電層４０の露出部分が、有機剥離液、洗浄液等に晒されて化学的ダメージを受けることを防ぐことができる。なお、本実施形態の係る製造方法において、第３の導電層６７は必須の構成ではなく、開口部５４における導電層６０ｂを除去し、第３の導電層６７を形成しなくてもよい。
【００７３】
また、本実施形態に係る製造方法の変形例として、図９に示すように、圧電体層５０において、第２の導電層６０が上方に形成されていない部分の少なくとも一部を覆うように保護膜８０を形成してもよい。保護膜８０は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。保護膜８０は、例えば、ポリイミドなどの感光性樹脂膜を塗布法等により成膜して、所望の形状にパターニングして形成されてもよい。図９に示すように、保護膜８０は、駆動領域５５の少なくとも一部とオーバーラップするように形成されてもよい。
【００７４】
次に、図１０（Ａ）に示すように、少なくとも開口部５４を覆うように、第４の導電層７０を形成する。第３の導電層６７が形成されている場合は、第４の導電層７０は、第３の導電層６７と電気的に接続されるように形成されればよい。第４の導電層７０は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、金、ニッケル・クロム合金等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層（図示せず）を形成し、該導電層を所定の形状にエッチングすることによって第４の導電層７０を形成してもよい。ここで該導電層をエッチングする際、保護膜８０と保護膜８０をレジスト層として用いることができる。第４の導電層７０は、図示されない外部駆動回路に接続されていてもよい。
【００７５】
また、図１０（Ｂ）に示すように、保護膜８０が形成されている場合、第４の導電層７０をエッチングによって形成する工程において、圧電体層５０の第２の導電層６０が上方に形成されていない部分をエッチャント等による化学ダメージから保護することができる。より具体的には、第４の導電層７０の為の導電層がスパッタリング法等によって形成された後、該導電層をエッチングして所望の形状の第４の導電層７０が得られる。ここで、保護膜８０が、圧電体層５０の第２の導電層６０が上方に形成されていない部分の少なくとも一部に形成されていることによって、例えば、駆動領域５５に隣接した圧電体層５０がエッチャント等によって化学的ダメージを受けることが無いため、圧電素子１００の信頼性を向上させることができる。
【００７６】
図１１（Ａ）に示すように、封止領域９１が形成された封止板９０を圧電素子１００の上方より搭載する。ここで、圧電素子１００は、封止領域９１内に封止されることができる。封止板９０は、例えば、接着剤によって圧電素子１００を封止してもよい。次に、図１１（Ｂ）に示すように、基板１を所定の厚みに薄くし、圧力室１１などを区画する。例えば、所定の厚みを有した基板１に対し、所望の形状にパターニングされるようにマスク（図示せず）を振動板３０が形成された面と反対の面に形成し、エッチング処理することによって、圧力室１１、壁部１２、供給路１３、連通路１４およびリザーバ１５を区画する（図示せず）。以上によって、振動板３０の下方に圧力室１１を有した圧力室板１０を形成することができる。圧力室板１１を形成した後、図１１（Ｃ）に示すように、ノズル孔２１を有したノズル板２０を、例えば接着剤等により所定の位置に接合する。これによって、ノズル孔２１は、圧力室１１と連通する。
【００７７】
以上のいずれかの方法により、液体噴射ヘッド３００を製造することができる。なお、前述の通り、液体噴射ヘッド３００の製造方法は、上述の製造方法に限定されずに、圧力室板１０およびノズル板２０を、電鋳法等を用いて一体形成してもよい。
【００７８】
本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７９】
本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００の製造方法によれば、駆動領域５５を、第１の導電層４０の上面４２の上に形成することができるため、圧電素子１００が変位を繰り返した場合であっても、クラック等の物理的破壊が発生しにくい。その結果、圧電素子１００の信頼性は向上し、圧電素子１００のライフサイクルを長くすることができる。
【００８０】
以上によって、本実施形態に係る液体噴射ヘッド３００によれば、高い信頼性を持つ圧電素子１００を有した液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００８１】
３． 液体噴射装置
次に、本実施形態に係る液体噴射装置について説明する。本実施形態に係る液体噴射装置は、本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。ここでは、本実施形態に係る液体噴射装置１０００がインクジェットプリンターである場合について説明する。図１２は、本実施形態に係る液体噴射装置１０００を模式的に示す斜視図である。
【００８２】
液体噴射装置１０００は、ヘッドユニット１０３０と、駆動部１０１０と、制御部１０６０と、を含む。また、液体噴射装置１０００は、装置本体１０２０と、給紙部１０５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ１０２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口１０２２と、装置本体１０２０の上面に配置された操作パネル１０７０と、を含むことができる。
【００８３】
ヘッドユニット１０３０は、例えば、上述した液体噴射ヘッド３００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット１０３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ１０３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ１０３１を搭載した運搬部（キャリッジ）１０３２と、を備える。
【００８４】
駆動部１０１０は、ヘッドユニット１０３０を往復動させることができる。駆動部１０１０は、ヘッドユニット１０３０の駆動源となるキャリッジモータ１０４１と、キャリッジモータ１０４１の回転を受けて、ヘッドユニット１０３０を往復動させる往復動機構１０４２と、を有する。
【００８５】
往復動機構１０４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸１０４４と、キャリッジガイド軸１０４４と平行に延在するタイミングベルト１０４３と、を備える。キャリッジガイド軸１０４４は、キャリッジ１０３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ１０３２を支持している。さらに、キャリッジ１０３２は、タイミングベルト１０４３の一部に固定されている。キャリッジモータ１０４１の作動により、タイミングベルト１０４３を走行させると、キャリッジガイド軸１０４４に導かれて、ヘッドユニット１０３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００８６】
制御部１０６０は、ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０および給紙部１０５０を制御することができる。
【００８７】
給紙部１０５０は、記録用紙Ｐをトレイ１０２１からヘッドユニット１０３０側へ送り込むことができる。給紙部１０５０は、その駆動源となる給紙モータ１０５１と、給紙モータ１０５１の作動により回転する給紙ローラ１０５２と、を備える。給紙ローラ１０５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ１０５２ａおよび駆動ローラ１０５２ｂを備える。駆動ローラ１０５２ｂは、給紙モータ１０５１に連結されている。制御部１０６０によって供紙部１０５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット１０３０の下方を通過するように送られる。
【００８８】
ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０、制御部１０６０および給紙部１０５０は、装置本体１０２０の内部に設けられている。
【００８９】
液体噴射装置１０００では、本発明に係る液体噴射ヘッド３００を有することができる。本発明に係る液体噴射ヘッド３００は、上述のように、高い信頼性を持つ圧電素子を有することができる。そのため、信頼性の高い液体噴射装置１０００を得ることができる。
【００９０】
なお、上述した例では、液体噴射装置１０００がインクジェットプリンターである場合について説明したが、本発明のプリンタは、工業的な液体噴射装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したもの、または、メタルフレーク等を含むものなどを用いることができる。
【００９１】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００９２】
１ 基板、１０ 圧力室板、１１ 圧力室、１１ａ 領域、１２ 壁部、１３ 供給路、
１４ 連通路、１５ リザーバ、２０ ノズル板、２１ ノズル孔、３０ 振動板、
３１ 第１の面、３２ 第２の面、３３ 第１領域、３３ａ 第１の辺、
３３ｂ 第２の辺、４０ 第１の導電層、４１ 端面、４２ 上面、４３ 第１導電部、
４４ 第２導電部、４５ 第３導電部、５０ 圧電体層、５０ａ エッチング保護膜、
５０ｂ 圧電体層、５０ｃ 中間チタン層、５１ 上面、５２ 側面、５３ 面、
５４ 開口部、５５ 駆動領域、５５ａ 端部、５５ｂ 端部、６０ 第２の導電層、
６０ａ 導電層、６０ｂ 導電層、６１ 端面６２ 端面、
６３ 開口部、６７ 第３の導電層、７０ 第４の導電層、８０ 保護膜、
９０ 封止板、９１ 封止領域、１００ 圧電素子、
２００ 第１の方向、２１０ 第２の方向、３００ 液体噴射ヘッド、
１０００ 液体噴射装置、１０１０ 駆動部、１０２０ 装置本体、１０２１ トレイ、
１０２２ 排出口、１０３０ ヘッドユニット、１０３１ インクカートリッジ、
１０３２ キャリッジ、１０４１ キャリッジモータ、１０４２ 往復動機構、
１０４３ タイミングベルト、１０４４ キャリッジガイド軸、１０５０ 給紙部、
１０５１ 給紙モータ、１０５２ 給紙ローラ、１０６０ 制御部、
１０７０ 操作パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するためのノズル孔に連通した圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、前記圧力室とオーバーラップした第１領域を有する振動板と、
前記第１領域において、第１の方向に延びた上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有する第１の導電層と、
前記第１の導電層を覆うように形成された圧電体層と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように形成された第２の導電層と、
を有し、
前記第１領域内の前記第１の方向において、前記第２の導電層は、２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される液体噴射ヘッド。
【請求項２】
液体を噴射するためのノズル孔に連通した複数の圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップした第１領域を有する振動板と、
複数の前記第１領域において、それぞれ第１の方向に延びた上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有した第１の導電層と、
複数の前記第１の導電層をそれぞれ覆うように形成された圧電体層と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における複数の前記圧電体層を覆うように連続して形成された第２の導電層と、
を有し、
前記第１領域内の前記第１の方向において、前記第２の導電層は、２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の導電層は、前記第１領域内に形成された第１導電部と、前記第１領域外において、前記第１導電部から前記第１の方向の一方に延びた第２導電部と、前記第１導電部から前記第２導電部と反対側に延びた第３導電部と、を有し、
前記第３導電部の第１の方向における端面は、前記第１の導電層の前記端面である液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記第１の導電層は、前記第１領域内に形成された第１導電部と、前記第１領域外において、前記第１導電部から前記第１の方向の一方に延びた第２導電部と、を有し、
前記第１導電部の第１の方向における端面は、前記第１の導電層の前記端面である液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１または請求項４において、
前記第１領域内における前記第２の導電層の前記第１の方向における幅は、前記第１の導電層の前記第１導電部の前記第１の方向における幅より小さい、液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項において、
前記第１の導電層の前記端面は、テーパー状の側面である液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項において、
前記第２の導電層は、前記第１の導電層の前記端面とオーバーラップする開口部を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面のうち、前記第１の導電層の前記端面が形成される側の端面が、前記開口部の一部を構成する液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項において、
前記圧電体層は、前記第２の導電層と離間し、前記第１の導電層の前記第２導電部上に位置した開口部を有し、
少なくとも前記開口部を覆うように形成された第３の導電層と、
前記第３の導電層と電気的に接続された第４の導電層と、
をさらに含む液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを有する、液体噴射装置。
【請求項１０】
圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、前記圧力室とオーバーラップする第１領域を有した振動板を形成する工程と、
前記第１領域において、第１の方向に延びる上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有するように第１の導電層を形成する工程と、
前記第１の導電層を覆うように圧電体層を形成する工程と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように第２の導電層を形成する工程と、
を有し、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第２の導電層は、前記第１領域内において前記第１の方向の２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
複数の圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップする第１領域を有した振動板を形成する工程と、
複数の前記第１領域において、第１の方向に延びる上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有するように、第１の導電層をそれぞれ形成する工程と、
複数の前記第１の導電層を覆うように、圧電体層をそれぞれ形成する工程と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように第２の導電層を連続して形成する工程と、
を有し、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第２の導電層は、前記第１領域内において前記第１の方向の２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１において、
前記第１の導電層を形成する工程は、前記第１領域内に第１導電部を形成する工程を含み、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第１領域内の前記第２の導電層の前記第１の方向における幅を、前記第１導電部の前記第１の方向における幅より小さく形成する液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２のいずれか１項において、
前記第１の導電層を形成する工程は、
前記第１領域上に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上にエッチング保護膜を形成する工程と、
前記エッチング保護膜を形成した後に前記導電層をエッチングする工程を含み、
前記エッチング保護膜は、前記圧電体層を形成する材料が用いられる液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれか１項において、
前記圧電体層を形成する工程は、
少なくとも前記第１の導電膜を覆うようにエッチング処理前の圧電体層を形成する工程と、
エッチング処理前の前記圧電体層の上に導電性を有するマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を形成した後に前記圧電体層をエッチングする工程を含み、
前記マスク層は、前記第２の導電層を形成する材料が用いられる液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
液体を噴射するためのノズル孔に連通した圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、前記圧力室とオーバーラップした第１領域を有する振動板と、
前記第１領域において、第１の方向に延びた上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有する第１の導電層と、
前記第１の導電層を覆うように形成された圧電体層と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように形成された第２の導電層と、
を有し、
前記第１領域内の前記第１の方向において、前記第２の導電層は、２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される液体噴射ヘッド。
【請求項２】
液体を噴射するためのノズル孔に連通した複数の圧力室を有する圧力室板と、
前記圧力室板の上方に形成された振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップした第１領域を有する振動板と、
複数の前記第１領域において、それぞれ第１の方向に延びた上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有した第１の導電層と、
複数の前記第１の導電層をそれぞれ覆うように形成された圧電体層と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における複数の前記圧電体層を覆うように連続して形成された第２の導電層と、
を有し、
前記第１領域内の前記第１の方向において、前記第２の導電層は、２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面とオーバーラップするように配置される液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の導電層は、前記第１領域内に形成された第１導電部と、前記第１領域外において、前記第１導電部から前記第１の方向の一方に延びた第２導電部と、前記第１導電部から前記第２導電部と反対側に延びた第３導電部と、を有し、
前記第３導電部の第１の方向における端面は、前記第１の導電層の前記端面である液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記第１の導電層は、前記第１領域内に形成された第１導電部と、前記第１領域外において、前記第１導電部から前記第１の方向の一方に延びた第２導電部と、を有し、
前記第１導電部の第１の方向における端面は、前記第１の導電層の前記端面である液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１または請求項４において、
前記第１領域内における前記第２の導電層の前記第１の方向における幅は、前記第１の導電層の前記第１導電部の前記第１の方向における幅より小さい、液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項において、
前記第１の導電層の前記端面は、テーパー状の側面である液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項において、
前記第２の導電層は、前記第１の導電層の前記端面とオーバーラップする開口部を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面のうち、前記第１の導電層の前記端面が形成される側の端面が、前記開口部の一部を構成する液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項において、
前記圧電体層は、前記第２の導電層と離間し、前記第１の導電層の前記第２導電部上に位置した開口部を有し、
少なくとも前記開口部を覆うように形成された第３の導電層と、
前記第３の導電層と電気的に接続された第４の導電層と、
をさらに含む液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを有する、液体噴射装置。
【請求項１０】
圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、前記圧力室とオーバーラップする第１領域を有した振動板を形成する工程と、
前記第１領域において、第１の方向に延びる上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有するように第１の導電層を形成する工程と、
前記第１の導電層を覆うように圧電体層を形成する工程と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように第２の導電層を形成する工程と、
を有し、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第２の導電層は、前記第１領域内において前記第１の方向の２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
複数の圧力室を有する圧力室板を形成する工程と、
前記圧力室板の上方に形成される振動板であって、前記圧力室板と対向した第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面を有し、前記第２の面において、複数の前記圧力室とそれぞれオーバーラップする第１領域を有した振動板を形成する工程と、
複数の前記第１領域において、第１の方向に延びる上面と、前記第１の方向における一方の端面とを有するように、第１の導電層をそれぞれ形成する工程と、
複数の前記第１の導電層を覆うように、圧電体層をそれぞれ形成する工程と、
前記第１の方向に直交する第２の方向において、前記第１領域における前記圧電体層を覆うように第２の導電層を連続して形成する工程と、
を有し、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第２の導電層は、前記第１領域内において前記第１の方向の２つの端面を有し、
前記第２の導電層の前記２つの端面は、前記第１の導電層の前記上面にオーバーラップするように形成される液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１において、
前記第１の導電層を形成する工程は、前記第１領域内に第１導電部を形成する工程を含み、
前記第２の導電膜を形成する工程において、前記第１領域内の前記第２の導電層の前記第１の方向における幅を、前記第１導電部の前記第１の方向における幅より小さく形成する液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２のいずれか１項において、
前記第１の導電層を形成する工程は、
前記第１領域上に導電層を形成する工程と、
前記導電層の上にエッチング保護膜を形成する工程と、
前記エッチング保護膜を形成した後に前記導電層をエッチングする工程を含み、
前記エッチング保護膜は、前記圧電体層を形成する材料が用いられる液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれか１項において、
前記圧電体層を形成する工程は、
少なくとも前記第１の導電膜を覆うようにエッチング処理前の圧電体層を形成する工程と、
エッチング処理前の前記圧電体層の上に導電性を有するマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を形成した後に前記圧電体層をエッチングする工程を含み、
前記マスク層は、前記第２の導電層を形成する材料が用いられる液体噴射ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２（Ａ）】
【図２（Ｂ）】
【図２（Ｃ）】
【図２（Ｄ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２（Ａ）】
【図２（Ｂ）】
【図２（Ｃ）】
【図２（Ｄ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２０８１３７（Ｐ２０１０−２０８１３７Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６５１９（Ｐ２００９−５６５１９）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【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２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【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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