液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
【課題】耐久性が向上した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供すること。
【解決手段】ノズル孔２１にそれぞれ連通する圧力室１１が複数設けられた圧力室基板１０と、圧力室基板１０の上方に順に設けられた第１導電層、圧電体層及び第２導電層を含む圧電素子と、を具備し、圧力室１１、第１導電層４０、圧電体層５０及び第２導電層６０がオーバーラップするオーバーラップ領域１４３を有し、第１導電層４０は、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０を長手方向とし、第１方向２１０と直交する第２方向２２０を短手方向として、オーバーラップ領域１４３ごとに設けられ、第２導電層６０は、複数の圧力室１１とオーバーラップして連続して設けられ、かつ、オーバーラップ領域１４３の少なくとも一方の第１方向２１０の端側に、端部領域１４１を有し、端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が狭くなる。
【解決手段】ノズル孔２１にそれぞれ連通する圧力室１１が複数設けられた圧力室基板１０と、圧力室基板１０の上方に順に設けられた第１導電層、圧電体層及び第２導電層を含む圧電素子と、を具備し、圧力室１１、第１導電層４０、圧電体層５０及び第２導電層６０がオーバーラップするオーバーラップ領域１４３を有し、第１導電層４０は、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０を長手方向とし、第１方向２１０と直交する第２方向２２０を短手方向として、オーバーラップ領域１４３ごとに設けられ、第２導電層６０は、複数の圧力室１１とオーバーラップして連続して設けられ、かつ、オーバーラップ領域１４３の少なくとも一方の第１方向２１０の端側に、端部領域１４１を有し、端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が狭くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばインクジェットプリンター等の液滴吐出装置において、インク等の液滴を吐出するために、圧電素子を備えた液滴吐出ヘッドが知られている。このような液滴吐出ヘッドは、例えば、駆動信号等によって圧電素子が振動板を変形させることにより、振動板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吐出させることができる。このような液滴吐出ヘッドにおいて、例えば、湿気等の外的要因による破壊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（例えば、特許文献１（図２））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７２８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されているような圧電素子が駆動された場合、圧電素子の圧電体層は、上部電極と下部電極とが圧電体層を挟んでオーバーラップした領域で定義される能動領域の境界の内側では電界が印加されるため、圧電体として変位を生じようとし、外側では電界が印加されないため、圧電体として変位を生じようとしない。そのため、能動領域の境界付近に局所的な歪の集中が発生して、圧電体層にクラックを生じやすいという課題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、クラック発生を抑制することで耐久性が向上した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る液滴吐出ヘッドは、
ノズル孔にそれぞれ連通する圧力室が複数設けられた圧力室基板と、
前記圧力室基板の上方に順に設けられた第１導電層、圧電体層及び第２導電層を含む圧電素子と、
を具備し、
平面視において、前記圧力室、前記第１導電層、前記圧電体層及び前記第２導電層がオーバーラップするオーバーラップ領域を有し、
前記第１導電層は、
前記オーバーラップ領域において、第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向を短手方向として、前記オーバーラップ領域ごとに設けられ、
前記第２導電層は、
平面視において、複数の前記圧力室とオーバーラップして連続して設けられ、かつ、
前記オーバーラップ領域の少なくとも一方の前記第１方向の端側に、端部領域を有し、
前記端部領域は、前記第１方向の端に向かうほど、前記第２方向における幅が狭くなる。
【０００７】
本発明において、「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。本実施形態に係る記載では、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。
【０００８】
また、本発明において、「平面視において」という場合は、圧力室基板に垂直な方向から見た場合を指すものとする。
【０００９】
本発明によれば、第２導電層の端部領域は、第１方向の端に向かうほど、第２方向における幅が狭くなるため、オーバーラップ領域の境界付近に局所的な歪の集中を緩和することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１０】
（２）この液滴吐出ヘッドは、
前記端部領域は、前記第１方向の端に向かうほど、前記第２方向における幅が両側から狭くなっていてもよい。
【００１１】
これにより、オーバーラップ領域の境界付近に局所的な歪の集中をより緩和することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１２】
（３）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層は、前記オーバーラップ領域の前記第１方向の両端側に前記端部領域を有していてもよい。
【００１３】
これにより、能動領域の境界付近の両端において、局所的な歪の集中を緩和することができる。また、能動領域の両端での応力バランスが揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１４】
（４）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の形状が線対称となるように設けられていてもよい。
【００１５】
これにより、能動領域の両端での応力バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１６】
（５）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層は、前記オーバーラップ領域において、前記第１方向の一方と他方に、２つの端部を有していてもよい。
【００１７】
これにより、能動領域の両端での剛性バランスが揃いやすくなる。また、製造過程において、圧電体層の結晶成長が制御されやすく、圧電体層の強度が安定する。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１８】
（６）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層は、平面視において、隣り合う前記オーバーラップ領域に挟まれる領域の少なくとも一部から、前記第１方向の両側に延出する延出部を有していてもよい。
【００１９】
これにより、能動領域の両端での剛性バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００２０】
（７）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層上に設けられた第１固体層及び第２固体層を含み、
前記第１固体層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の前記第１方向における一端側で、前記オーバーラップ領域とオーバーラップするように設けられ、
前記第２固体層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の前記第１方向における他端側で、前記オーバーラップ領域とオーバーラップするように設けられていてもよい。
【００２１】
これにより、圧電素子の変位量を抑制することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００２２】
（８）本発明に係る液滴吐出装置は、
これらのいずれかの液滴吐出ヘッドを含む。
【００２３】
本発明によれば、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドを含むため、耐久性が向上した液滴吐出装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の分解斜視図。
【図２（Ａ）】第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００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）】図２（Ａ）のＩＩＤ−ＩＩＤ線における要部を模式的に示す断面図。
【図２（Ｅ）】図２（Ａ）のＩＩＥ−ＩＩＥ線における要部を模式的に示す断面図。
【図３】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の分解斜視図。
【図４（Ａ）】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の要部を模式的に示す平面図。
【図４（Ｂ）】図４（Ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線における要部を模式的に示す断面図。
【図４（Ｃ）】図４（Ａ）のＩＩＥ−ＩＩＥ線における要部を模式的に示す断面図。
【図５】変形例に係る液滴吐出ヘッドの要部を模式的に示す平面図。
【図６】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図７】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図８】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図９】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図１０】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図１１】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図１２】本実施形態に係る液滴吐出装置１０００を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２６】
１．液滴吐出ヘッド
１−１．第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構造
以下、図面を参照して、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構造について説明する。図１は、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の分解斜視図である。
【００２７】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００は、ノズル孔２１にそれぞれ連通する圧力室１１が複数設けられた圧力室基板１０と、圧電素子１００とを含む。図１に示す例では、液滴吐出ヘッド３００は、圧力室基板１０と、圧力室基板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、圧力室基板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とを含んでいる。
【００２８】
以下の説明においては、後述される第１導電層４０の長手方向となる方向を第１方向２１０、第１方向２１０と直交する方向であって、第１導電層４０の短手方向となる方向を第２方向２２０、第１方向２１０及び第２方向２２０と直交する方向であって、振動板３０の第１面３１の法線方向を第３方向２３０とし、「上方」及び「下方」の文言は、第３方向２３０が上下方向であるものとして用いている。また、「平面視」の文言は、「圧力室基板１０に垂直な方向から見た場合」であるものとし、以下の説明においては、「第３方向２３０から見た場合」と同じ場合であるものとして用いている。
【００２９】
圧力室基板１０は、図１に示されるように、ノズル孔２１に連通する圧力室１１を有する。圧力室基板１０には、圧力室１１が第３方向２３０に複数設けられている。図１に示されるように、圧力室基板１０は、圧力室１１の側壁を構成する壁部１２を有する。また、圧力室基板１０は、圧力室１１と供給路１３及び連通路１４を介して連通したリザーバー１５を有していてもよい。リザーバー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ー１５内に液体等（液体のみならず、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、又は、メタルフレーク等を含むものなどを含む。以下同じ。）が供給されてもよい。これによれば、リザーバー１５に液体等を供給することによって、供給路１３及び連通路１４を介して圧力室１１に液体等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、第３方向２３０から見て、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。圧力室基板１０の材質は、特に限定されない。圧力室基板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、ジルコニア、各種樹脂材料等から形成されてもよい。
【００３０】
ノズル板２０は、図１に示されるように、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、液体等を液滴として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内の液体等を、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、各種樹脂材料等から形成されてもよい。
【００３１】
振動板３０は、図１に示されるように、圧力室基板１０の上方に形成される。したがって、振動板３０は、圧力室１１及び壁部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る。振動板３０は、第１面３１と、該第１面３１と対向する（第１面３１を表面とした場合の裏面となる）第２面３２とを有し、第１面３１で圧力室基板１０を覆う。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に示されるように、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。また、後述される圧電素子１００の第１導電層４０が、振動板３０を兼ねていてもよい。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（変形）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。
【００３２】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の圧電素子１００は、図１に示されるように、振動板３０の第２面３２の上において形成される。以下、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の圧電素子１００の詳細について説明する。
【００３３】
図２（Ａ）は、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の要部である圧力室基板１０、振動板３０、及び圧電素子１００のみを模式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、図２（Ａ）に示す要部のＩＩＤ−ＩＩＤ線断面図である。図２（Ｅ）は、図２（Ａ）に示す要部のＩＩＥ−ＩＩＥ線断面図である。
【００３４】
以下に圧電素子１００の構造についての詳細を説明する。図２（Ａ）〜図２（Ｅ）に示されるように、圧電素子１００は、圧力室基板１０の上方に順に設けられた第１導電層４０、圧電体層５０及び第２導電層６０を含む。
【００３５】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示されるように、圧電素子１００は、平面視において、圧力室１１、第１導電層４０、圧電体層５０及び第２導電層６０がオーバーラップするオーバーラップ領域１４３を有する。
【００３６】
第１導電層４０は、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０を長手方向とし、第１方向２１０と直交する第２方向２２０を短手方向として、オーバーラップ領域１４３ごとに設けられている。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示される例では、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、第１方向２１０の少なくとも一方においては圧力室１１とオーバーラップする領域外まで延出して振動板３０の第２面３２を覆い、かつ、第２方向２２０においては圧力室１１とオーバーラップする領域内で振動板３０の第２面３２を覆うように、圧力室１１ごとに設けられている。
【００３７】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域外において、第１方向２１０における一方の端面である端面４１を有している。端面４１は、第１導電層４０の第１方向２１０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３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内であってもよい。また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内に第２方向２２０における両端部を有している。また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第１導電層４０は、上面４２を有している。
【００３８】
また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、オーバーラップ領域１４３の内側に設けられた第１導電部４３と、第１導電部４３と連続して設けられ、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における一方の外側に設けられた第２導電部４４と、第１導電部４３と連続して設けられ、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における他方の外側に設けられた第３導電部４５と、から形成されている。
【００３９】
第１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導電層４０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第１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固体層や、ＬａＮｉＯ３やＳｒＲｕＯ３などの導電性酸化物電極であってもよい。第１導電層４０と振動板３０との間に、これらの層の密着性を上げるための密着層が形成されていてもよい。密着層は例えば、チタン、酸化チタン、ジルコニアなどで形成されていてもよい。
【００４０】
圧電体層５０は、第３方向２３０から見て、少なくとも圧力室１１とオーバーラップする領域内において第１導電層４０を覆うように形成されている。第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、圧電体層５０は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内において、第２方向２２０における両端部を有している。つまりは、圧電体層５０は、第２方向２２０において、第１導電層４０の幅より広く、かつ、圧力室１１の幅より狭い幅を有している。圧電体層５０は、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域外においても、第１方向２１０に沿うように連続して延び、第１導電層４０の第２導電部４４及び第３導電部４５を覆うように形成されている。圧電体層５０の形状は特に限定されないが、例えば図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第１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、例えば図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第３方向２３０から見て、隣り合う圧力室１１に挟まれる領域の少なくとも一部において、圧電体層５０が存在しない領域を有していてもよい。
【００４１】
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）及び図２（Ｃ）に示されるように、第１導電層４０の第２導電部４４上において、第２導電部４４の一部が露出するような開口部５４を有してもよい。開口部５４の位置は、第２導電部４４上であって、後述される第２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】
開口部５４の位置について、振動板３０の対称性確保のため圧力室１１とはオーバーラップしない位置にあることが望ましい。圧力室１１からの距離は、許容される配線抵抗値によって決まる。
【００４４】
第２導電層６０は、平面視において、複数の圧力室１１とオーバーラップして連続して設けられている。第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第２導電層６０は、第３方向２３０から見て、少なくとも圧力室１１とオーバーラップする領域内において、第２方向２２０においては圧電体層５０を覆って連続的に形成されている。第２導電層６０は、例えば図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、複数の圧電体層５０をそれぞれ覆うように、第２方向２２０において連続して設けられている。また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第２導電層６０は、第１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。
【００４５】
また、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３の少なくとも一方の第１方向２１０の端側に、端部領域１４１を有している。端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が狭くなる。端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が両側から狭くなってもよい。
【００４６】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）に示されるように、端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が両側から直線的に単調に狭くなっている。
【００４７】
圧電素子１００の圧電体層５０は、第３方向２３０から見て、オーバーラップ領域１４３の境界の内側では圧電体として変位を生じようとし、外側では圧電体として変位を生じようとしない。そのため、第３方向２３０から見て、オーバーラップ１４３の境界付近、特に境界の角となる部分に、局所的に大きな歪が集中しやすい。第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、第３方向２３０から見て、オーバーラップ領域１４３の境界が鈍角となるので、オーバーラップ領域１４３の境界付近に局所的な歪の集中を緩和することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００４８】
また、図２（Ａ）に示されるように、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０の両端側に端部領域１４１を有していてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の境界付近の両端において、局所的な歪の集中を緩和することができる。また、オーバーラップ領域１４３の両端での応力バランスが揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００４９】
さらに、図２（Ａ）に示されるように、第２導電層６０は、平面視において、オーバーラップ領域１４３の形状が線対称となるように設けられていてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の両端での応力バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００５０】
また、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０の一方と他方に、２つの端部６１及び６２を有していてもよい。すなわち、第２導電層６０は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０においては第１導電層４０の一部とオーバーラップするように、圧電体層５０の少なくとも一部を覆うように設けられていてもよい。また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、端部６１及び端部６２は、第３方向２３０から見て、第１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。２つの端部６１及び端部６２は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内に形成される第１方向２１０の端面である。端部６１は、第１導電層４０の端面４１が形成される側の端面であり、端部６２は、開口部５４が形成される側の端面である。また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内における第２導電層６０の第１方向２１０における幅は、第１導電層４０の第１導電部４３の第１方向２１０における幅より小さい。また、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第２導電層６０が設けられていない開口部６３が形成されていてもよい。端部６２は、開口部６３の一部を構成してもよい。
【００５１】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第２導電層６０は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内において、端部６１と端部６２とが第１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ている。図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における一方の端部１４３ａの位置は、第２導電層６０の端部６１の位置によって規定することができる。また、オーバーラップ領域１４３の第３方向２３０における他方の端部１４３ｂの位置は、第２導電層６０の端部６２の位置によって規定することができる。つまりは、オーバーラップ領域１４３を第１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導電層４０の端面４１上にオーバーラップ領域１４３が形成されない。
【００５２】
このように、第２導電層６０が、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０の一方と他方に、２つの端部６１及び６２を有していていることにより、オーバーラップ領域１４３の両端での剛性バランスが揃いやすくなる。また、オーバーラップ領域１４３となる圧電体層５０の下方には第１導電層４０が存在していることになるため、製造過程において、圧電体層５０の結晶成長が制御されやすく、圧電体層５０の強度が安定する。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００５３】
さらに、第２導電層６０は、第３方向２３０から見て、隣り合うオーバーラップ領域１４３に挟まれる領域の少なくとも一部から、第１方向２１０の両側に延出する延出部６５ａ及び６５ｂを有していてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の両端での剛性バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００５４】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示されるように、延出部６５ａ、６５ｂは、第３方向２３０から見て、圧力室１１の第１方向２１０における端部（第１の辺１１ａ及び第２の辺１１ｂ）よりも外側まで延出している。これにより、第１方向２１０における剛性バランスがさらに揃いやすくなる。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示す例では、延出部６５ａは圧電体層５０が無い領域内までの長さになっているが、圧電体層５０とオーバーラップする領域まで伸びてもよい。
【００５５】
また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｄ）に示されるように、延出部６５ａ、６５ｂは、第３方向２３０から見て、圧力室１１とはオーバーラップしない位置に設けられている。これにより、延出部６５ａ、６５ｂが振動板３０の振動を妨げにくくなる。
【００５６】
また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示されるように、延出部６５ａ、６５ｂは、第３方向２３０から見て、第１方向２１０における圧力室１１の一端から他端までの範囲内において、第２方向２２０を対称軸として線対称に設けられている。これにより、第１方向２１０における剛性バランスがほぼ揃うため、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００５７】
第２導電層６０は、共通電極（図示せず）と電気的に接続され、延出部６５ａ、６５ｂのうち少なくとも一部は、延出先において共通電極と電気的に接続されていてもよい。図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示す例では、延出部６５ｂがいずれも延出先において共通電極と電気的に接続されている。また、図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示す例では、延出部６５ａの一部である延出部６５ａ−１が延出先において共通電極と電気的に接続されている。第２導電層６０が、共通電極と電気的に接続され、延出部６５ａ、６５ｂのうち少なくとも一部が、延出先において共通電極と電気的に接続されていることにより、第２導電層６０と共通電極との間の抵抗値を下げることができる。
【００５８】
第２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導電層６０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第２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導電層６０は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）などを含む固体層であってもよい。第２導電層６０は、圧電体層５０のオーバーラップ領域１４３を含む部分を第１方向２１０において完全に覆うことができる。これによれば、オーバーラップ領域１４３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。
【００５９】
第３導電層６７は、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、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導電層６７の構造及び材料は、特に限定されない。第３導電層６７は、導電性を有した層であればよく、第２導電層６０と同じであってもよい。第３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導電層６７は第１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導電層４０の上に第３導電層６７が形成されていなくてもよい（図示せず）。
【００６０】
第４導電層７０は、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第３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導電層７０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第４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）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などを含む固体層であってもよい。第４導電層７０は、外部駆動回路９５と接続されていてもよい。これによって、第１導電層４０が、第４導電層７０を介して、例えば外部駆動回路９５と電気的に接続されることができる。
【００６１】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００は、図１に示されるように、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、各種樹脂材料等から形成されてもよい。また、液滴吐出ヘッド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）。
【００６２】
１−２．第２実施形態に係る構造
図３は、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の分解斜視図である。また、図４（Ａ）は、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の要部である圧力室基板１０、振動板３０、及び圧電素子１００のみを模式的に示した平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す要部のＩＩＣ−ＩＩＣ線断面図である。図４（Ｅ）は、図４（Ａ）に示す要部のＩＩＥ−ＩＩＥ線断面図である。なお、図２（Ｂ）及び図２（Ｄ）に示される構造は、上述した第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００と共通であり、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
図３、図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示されるように、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２は、第２導電層６０上に設けられた第１固体層７１及び第１固体層７２を含む。第１固体層７１は、平面視において、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における一端側で、オーバーラップ領域１４３とオーバーラップするように設けられ、第２固体層７２は、平面視において、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における他端側で、オーバーラップ領域１４３とオーバーラップするように設けられている。
【００６４】
このように、第１固体層７１及び第１固体層７２を有することにより、圧電素子１００の変位量を抑制することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００６５】
また、第１固体層７１及び第１固体層７２は、それぞれ、端部領域１４１の少なくとも一部とオーバーラップするように設けられていてもよい。図３、図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示される例では、第１固体層７１及び第１固体層７２は、それぞれ、端部領域１４１全体とオーバーラップするように設けられている。このような固体層７１及び７２を有することにより、耐久性がさらに向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００６６】
第１固体層７１及び第１固体層７２の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第１固体層７１及び第１固体層７２は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第１固体層７１及び第１固体層７２は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第１固体層７１及び第１固体層７２は、導電性を有した層からなっていてもよい。第１固体層７１及び第１固体層７２が導電性を有した層からなっている場合、第１固体層７１及び第１固体層７２は、第２導電層６０と電気的に接続されていてもよい。第１固体層７１及び第１固体層７２が第２導電層６０と電気的に接続されることにより、第１固体層７１及び第１固体層７２と第２導電層６０とが一体として圧電素子１００の電極として機能する。これにより、圧電素子１００の電極の抵抗を小さくすることができる。
【００６７】
第１固体層７１及び第１固体層７２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）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）などを含む固体層であってもよい。第１固体層７１及び第１固体層７２は、好適には、金を用いて形成されてもよい。また、第１固体層７１及び第１固体層７２は、第４導電層７０と同じ材料を用いて形成されてもよい。なお、第１固体層７１及び第１固体層７２の膜厚は、適宜調整することができる。
【００６８】
１−３．変形例に係る構造
上述の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００及び第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２は、種々の変形が可能である。以下では、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００及び第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２に適用可能な変形の一例について説明する。図５は、変形例に係る液滴吐出ヘッドの要部を模式的に示す平面図である。
【００６９】
変形例に係る液滴吐出ヘッドにおいては、図５に示されるように、第２導電層６０の、端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が両側から円弧状に単調に狭くなっている。
【００７０】
図５に示される変形例に係る液滴吐出ヘッドにおいては、第３方向２３０から見て、オーバーラップ領域１４３の境界が鈍角的となるので、オーバーラップ領域１４３の境界付近に局所的な歪の集中を緩和することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００７１】
また、図５に示されるように、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０の両端側に端部領域１４１を有していてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の境界付近の両端において、局所的な歪の集中を緩和することができる。また、オーバーラップ領域１４３の両端での応力バランスが揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００７２】
さらに、図５に示されるように、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３の形状が線対称となるように設けられていてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の両端での応力バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００７３】
なお、上述の第１実施形態、第２実施形態及び変形例においては、液滴吐出ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、本発明は、圧電素子を用いた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置全般を対象としたものである。液滴吐出ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料吐出ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物吐出ヘッド等を挙げることができる。
【００７４】
１−４．液滴吐出ヘッドの製造方法
以下、図面を参照して、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２を例にとり、液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。なお、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００及び変形例に係る液滴吐出ヘッドについても、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２と同様の製造方法で製造することができる。
【００７５】
図６〜図１１は、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図である。
【００７６】
第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法は、圧力室基板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滴吐出ヘッドの製造方法を一例として記載する。よって、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２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。
【００７７】
まず、図６（Ａ）に示されるように、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６（Ａ）に示されるように、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１１１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６（Ａ）に示されるように、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、振動板３０の基板１側の面を第１面３１、第１面３１の裏面を第２面３２とする。
【００７８】
振動板３０を形成した後に、図６（Ｂ）に示されるように、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導電層４０が形成される。ここで、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、第１方向２１０の少なくとも一方においては領域１１１とオーバーラップする領域外まで延出して振動板３０の第２面３２を覆い、かつ、第２方向２２０においては領域１１１とオーバーラップする領域内で振動板３０の第２面３２を覆うようにパターニングされる。また、第１導電層４０は、領域１１１ごとに形成されるようにパターニングされる。
【００７９】
第１導電層４０がパターニングされる際、図６（Ｂ）に示されるように、第３方向２３０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２方向２２０から見て、領域１１１とオーバーラップする領域外であってもよいし、図示はしないが、領域１１１とオーバーラップする領域内であってもよい。
【００８０】
なお、第１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（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）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導電層４０を形成してもよい。
【００８１】
ここで、図６（Ｃ）に示されるように、第１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導電層４０の表面を保護することができる。
【００８２】
次に、図７（Ａ）に示されるように、第１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振動板３０の第２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。
【００８３】
ここで、例えば圧電体層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７（Ｂ）に示されるように、チタンからなる中間チタン層５０ｃを振動板３０の第２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。
【００８４】
次に、図８（Ａ）に示されるように、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、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）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マスク層６０ａを形成してもよい。図８（Ｂ）に示されるように、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８（Ｂ）に示されるように圧電体層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。
【００８５】
図８（Ｃ）に示されるように、圧電体層５０をエッチングする際、第１導電層４０うち領域１１１とオーバーラップしない領域において、第１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導電層６０に離間するように形成される。
【００８６】
次に、図９（Ａ）に示されるように、圧電体層５０及び開口部５４を覆うように導電層６０ｂが形成される。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、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）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。
【００８７】
マスク層６０ａと導電層６０ｂとが同じ材料で形成される場合には、マスク層６０ａと導電層６０ｂとを一体化することができる。また、成膜原料が１種類で済むため、簡易な工程でマスク層６０ａと導電層６０ｂとを形成することができる。
【００８８】
マスク層６０ａと導電層６０ｂとが異なる材料で形成される場合には、圧電体層５０と第２導電層６０との界面の形成を担うのに適した材料でマスク層６０ａを形成し、導電性を担うのに適した材料で導電層６０ｂを形成することができる。
【００８９】
次に、図９（Ｂ）に示されるように、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導電層６０を形成する。導電層６０ｂをパターニングする工程において、図４（Ａ）に示されるように、導電層６０ｂは、領域１１１、第１導電層４０及び圧電体層５０とオーバーラップするオーバーラップ領域１４３の少なくとも一方の第１方向２１０の端側に、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が狭くなる端部領域１４１を有するようにパターニングされる。
【００９０】
また、導電層６０ｂをパターニングする工程において、図９（Ｂ）に示されるように、第３方向２３０から見て、少なくとも領域１１１とオーバーラップする領域内において、第１方向２１０においては第１導電層４０の一部と重なり、かつ、第２方向２２０においては第１導電層４０とオーバーラップするように、圧電体層５０の少なくとも一部を覆うように導電層６０ｂがパターニングされる。また、導電層６０ｂをパターニングする工程において、第３方向２３０から見て、複数の第１導電層４０とオーバーラップするように導電層６０ｂがパターニングされる。さらに、導電層６０ｂをパターニングする工程において、図４（Ａ）及び図４（Ｃ）に示されるように、第３方向２３０から見て、第２導電層６０が、隣り合う第１導電層４０に挟まれる領域の少なくとも一部において、第１方向２１０の両側に延出する延出部６５ａ、６５ｂを有するように導電層６０ｂがパターニングされる。
【００９１】
また、第２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導電層６０が、例えば図示しない配線等を介して共通電極に接続されている場合、第２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、オーバーラップ領域１４３に対応する圧電体層５０を第１導電層４０の上面４２に規定することができる。
【００９２】
また、第２導電層６０をパターニングする工程において、図９（Ｂ）に示されるように、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導電層６７を形成することで）、開口部５４内の第１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、本実施形態に係る製造方法において、第３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導電層６７を形成しなくてもよい。
【００９３】
次に、図１０に示されるように、少なくとも開口部５４を覆うように、第４導電層７０を形成する。第３導電層６７が形成されている場合は、第４導電層７０は、第３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。このとき、図１０に示すように、第４導電層７０をパターニングする際、第１固体層７１及び第２固体層７２を所望の配置になるように同時に形成してもよい。第４導電層７０並びに第１固体層７１及び第２固体層７２は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、金（Ａｕ）、ニッケル・クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）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導電層７０並びに第１固体層７１及び第２固体層７２を形成してもよい。第４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。なお、第１固体層７１及び第２固体層７２の詳細は上述されているため、詳細は省略する。
【００９４】
図１１（Ａ）に示されるように、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）に示されるように、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を形成し、壁部１２、供給路１３、連通路１４及びリザーバー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を有した圧力室基板１０を形成することができる。圧力室基板１１を形成した後、図１１（Ｃ）に示されるように、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。
【００９５】
以上のいずれかの方法により、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２を製造することができる。なお、前述の通り、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法は、上述の製造方法に限定されずに、圧力室基板１０及びノズル板２０を、電鋳法等を用いて一体形成してもよい。
【００９６】
２．液滴吐出装置
次に、本実施形態に係る液滴吐出装置について説明する。本実施形態に係る液滴吐出装置１０００は、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００を有する。ここでは、本実施形態に係る液滴吐出装置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滴吐出装置１０００を模式的に示す斜視図である。
【００９７】
液滴吐出装置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、液滴吐出装置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。
【００９８】
ヘッドユニット１０３０は、例えば、上述した液滴吐出ヘッド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、ヘッド及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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
制御部１０６０は、ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０及び給紙部１０５０を制御することができる。
【０１０２】
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及び駆動ローラ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。
【０１０３】
ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０、制御部１０６０及び給紙部１０５０は、装置本体１０２０の内部に設けられている。
【０１０４】
液滴吐出装置１０００では、耐久性が向上した第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００を有することができる。そのため、耐久性が向上した液滴吐出装置１０００を得ることができる。
【０１０５】
なお、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２及び変形例に係る液滴吐出ヘッドを用いて液滴吐出装置１０００を構成することも可能である。その場合にも、上述した理由と同様の理由により、耐久性が向上した液滴吐出装置１０００を得ることができる。
【０１０６】
また、上述した例では、液滴吐出装置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、本発明に係る液滴吐出装置１０００は、工業的な液滴吐出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、又は、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。
【０１０７】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１０８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 基板、１０ 圧力室基板、１１ 圧力室、１１ａ 第１の辺、１１ｂ 第２の辺、１２ 壁部、１３ 供給路、１４ 連通路、１５ リザーバー、２０ ノズル板、２１ ノズル孔、３０ 振動板、３０ａ 弾性層、３０ｂ 絶縁層、３１ 第１面、３２ 第２面、４０ 第１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、５４ 開口部、６０ 第２導電層、６０ａ マスク層、６０ｂ 導電層、６１，６２ 端部、６３ 開口部、６５ａ，６５ｂ 延出部、６７ 第３導電層、７０ 第４導電層、７１ 第１固体層、７２ 第２固体層、９０ 封止板、９５ 外部駆動回路、１００ 圧電素子、１１１ 領域、１４１ 端部領域、１４３ オーバーラップ領域、１４３ａ，１４３ｂ 端部、２１０ 第１方向、２２０ 第２方向、２３０ 第３方向、３００，３０２ 液滴吐出ヘッド、１０００ 液滴吐出装置、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、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばインクジェットプリンター等の液滴吐出装置において、インク等の液滴を吐出するために、圧電素子を備えた液滴吐出ヘッドが知られている。このような液滴吐出ヘッドは、例えば、駆動信号等によって圧電素子が振動板を変形させることにより、振動板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吐出させることができる。このような液滴吐出ヘッドにおいて、例えば、湿気等の外的要因による破壊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（例えば、特許文献１（図２））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７２８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されているような圧電素子が駆動された場合、圧電素子の圧電体層は、上部電極と下部電極とが圧電体層を挟んでオーバーラップした領域で定義される能動領域の境界の内側では電界が印加されるため、圧電体として変位を生じようとし、外側では電界が印加されないため、圧電体として変位を生じようとしない。そのため、能動領域の境界付近に局所的な歪の集中が発生して、圧電体層にクラックを生じやすいという課題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、クラック発生を抑制することで耐久性が向上した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る液滴吐出ヘッドは、
ノズル孔にそれぞれ連通する圧力室が複数設けられた圧力室基板と、
前記圧力室基板の上方に順に設けられた第１導電層、圧電体層及び第２導電層を含む圧電素子と、
を具備し、
平面視において、前記圧力室、前記第１導電層、前記圧電体層及び前記第２導電層がオーバーラップするオーバーラップ領域を有し、
前記第１導電層は、
前記オーバーラップ領域において、第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向を短手方向として、前記オーバーラップ領域ごとに設けられ、
前記第２導電層は、
平面視において、複数の前記圧力室とオーバーラップして連続して設けられ、かつ、
前記オーバーラップ領域の少なくとも一方の前記第１方向の端側に、端部領域を有し、
前記端部領域は、前記第１方向の端に向かうほど、前記第２方向における幅が狭くなる。
【０００７】
本発明において、「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。本実施形態に係る記載では、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。
【０００８】
また、本発明において、「平面視において」という場合は、圧力室基板に垂直な方向から見た場合を指すものとする。
【０００９】
本発明によれば、第２導電層の端部領域は、第１方向の端に向かうほど、第２方向における幅が狭くなるため、オーバーラップ領域の境界付近に局所的な歪の集中を緩和することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１０】
（２）この液滴吐出ヘッドは、
前記端部領域は、前記第１方向の端に向かうほど、前記第２方向における幅が両側から狭くなっていてもよい。
【００１１】
これにより、オーバーラップ領域の境界付近に局所的な歪の集中をより緩和することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１２】
（３）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層は、前記オーバーラップ領域の前記第１方向の両端側に前記端部領域を有していてもよい。
【００１３】
これにより、能動領域の境界付近の両端において、局所的な歪の集中を緩和することができる。また、能動領域の両端での応力バランスが揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１４】
（４）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の形状が線対称となるように設けられていてもよい。
【００１５】
これにより、能動領域の両端での応力バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１６】
（５）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層は、前記オーバーラップ領域において、前記第１方向の一方と他方に、２つの端部を有していてもよい。
【００１７】
これにより、能動領域の両端での剛性バランスが揃いやすくなる。また、製造過程において、圧電体層の結晶成長が制御されやすく、圧電体層の強度が安定する。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００１８】
（６）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層は、平面視において、隣り合う前記オーバーラップ領域に挟まれる領域の少なくとも一部から、前記第１方向の両側に延出する延出部を有していてもよい。
【００１９】
これにより、能動領域の両端での剛性バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００２０】
（７）この液滴吐出ヘッドは、
前記第２導電層上に設けられた第１固体層及び第２固体層を含み、
前記第１固体層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の前記第１方向における一端側で、前記オーバーラップ領域とオーバーラップするように設けられ、
前記第２固体層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の前記第１方向における他端側で、前記オーバーラップ領域とオーバーラップするように設けられていてもよい。
【００２１】
これにより、圧電素子の変位量を抑制することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００２２】
（８）本発明に係る液滴吐出装置は、
これらのいずれかの液滴吐出ヘッドを含む。
【００２３】
本発明によれば、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドを含むため、耐久性が向上した液滴吐出装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の分解斜視図。
【図２（Ａ）】第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００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）】図２（Ａ）のＩＩＤ−ＩＩＤ線における要部を模式的に示す断面図。
【図２（Ｅ）】図２（Ａ）のＩＩＥ−ＩＩＥ線における要部を模式的に示す断面図。
【図３】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の分解斜視図。
【図４（Ａ）】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の要部を模式的に示す平面図。
【図４（Ｂ）】図４（Ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線における要部を模式的に示す断面図。
【図４（Ｃ）】図４（Ａ）のＩＩＥ−ＩＩＥ線における要部を模式的に示す断面図。
【図５】変形例に係る液滴吐出ヘッドの要部を模式的に示す平面図。
【図６】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図７】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図８】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図９】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図１０】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図１１】第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図。
【図１２】本実施形態に係る液滴吐出装置１０００を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２６】
１．液滴吐出ヘッド
１−１．第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構造
以下、図面を参照して、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構造について説明する。図１は、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の分解斜視図である。
【００２７】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００は、ノズル孔２１にそれぞれ連通する圧力室１１が複数設けられた圧力室基板１０と、圧電素子１００とを含む。図１に示す例では、液滴吐出ヘッド３００は、圧力室基板１０と、圧力室基板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、圧力室基板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とを含んでいる。
【００２８】
以下の説明においては、後述される第１導電層４０の長手方向となる方向を第１方向２１０、第１方向２１０と直交する方向であって、第１導電層４０の短手方向となる方向を第２方向２２０、第１方向２１０及び第２方向２２０と直交する方向であって、振動板３０の第１面３１の法線方向を第３方向２３０とし、「上方」及び「下方」の文言は、第３方向２３０が上下方向であるものとして用いている。また、「平面視」の文言は、「圧力室基板１０に垂直な方向から見た場合」であるものとし、以下の説明においては、「第３方向２３０から見た場合」と同じ場合であるものとして用いている。
【００２９】
圧力室基板１０は、図１に示されるように、ノズル孔２１に連通する圧力室１１を有する。圧力室基板１０には、圧力室１１が第３方向２３０に複数設けられている。図１に示されるように、圧力室基板１０は、圧力室１１の側壁を構成する壁部１２を有する。また、圧力室基板１０は、圧力室１１と供給路１３及び連通路１４を介して連通したリザーバー１５を有していてもよい。リザーバー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ー１５内に液体等（液体のみならず、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、又は、メタルフレーク等を含むものなどを含む。以下同じ。）が供給されてもよい。これによれば、リザーバー１５に液体等を供給することによって、供給路１３及び連通路１４を介して圧力室１１に液体等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、第３方向２３０から見て、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。圧力室基板１０の材質は、特に限定されない。圧力室基板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、ジルコニア、各種樹脂材料等から形成されてもよい。
【００３０】
ノズル板２０は、図１に示されるように、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、液体等を液滴として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内の液体等を、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、各種樹脂材料等から形成されてもよい。
【００３１】
振動板３０は、図１に示されるように、圧力室基板１０の上方に形成される。したがって、振動板３０は、圧力室１１及び壁部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る。振動板３０は、第１面３１と、該第１面３１と対向する（第１面３１を表面とした場合の裏面となる）第２面３２とを有し、第１面３１で圧力室基板１０を覆う。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に示されるように、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。また、後述される圧電素子１００の第１導電層４０が、振動板３０を兼ねていてもよい。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（変形）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。
【００３２】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の圧電素子１００は、図１に示されるように、振動板３０の第２面３２の上において形成される。以下、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の圧電素子１００の詳細について説明する。
【００３３】
図２（Ａ）は、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００の要部である圧力室基板１０、振動板３０、及び圧電素子１００のみを模式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、図２（Ａ）に示す要部のＩＩＤ−ＩＩＤ線断面図である。図２（Ｅ）は、図２（Ａ）に示す要部のＩＩＥ−ＩＩＥ線断面図である。
【００３４】
以下に圧電素子１００の構造についての詳細を説明する。図２（Ａ）〜図２（Ｅ）に示されるように、圧電素子１００は、圧力室基板１０の上方に順に設けられた第１導電層４０、圧電体層５０及び第２導電層６０を含む。
【００３５】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示されるように、圧電素子１００は、平面視において、圧力室１１、第１導電層４０、圧電体層５０及び第２導電層６０がオーバーラップするオーバーラップ領域１４３を有する。
【００３６】
第１導電層４０は、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０を長手方向とし、第１方向２１０と直交する第２方向２２０を短手方向として、オーバーラップ領域１４３ごとに設けられている。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示される例では、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、第１方向２１０の少なくとも一方においては圧力室１１とオーバーラップする領域外まで延出して振動板３０の第２面３２を覆い、かつ、第２方向２２０においては圧力室１１とオーバーラップする領域内で振動板３０の第２面３２を覆うように、圧力室１１ごとに設けられている。
【００３７】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域外において、第１方向２１０における一方の端面である端面４１を有している。端面４１は、第１導電層４０の第１方向２１０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３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内であってもよい。また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内に第２方向２２０における両端部を有している。また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第１導電層４０は、上面４２を有している。
【００３８】
また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、オーバーラップ領域１４３の内側に設けられた第１導電部４３と、第１導電部４３と連続して設けられ、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における一方の外側に設けられた第２導電部４４と、第１導電部４３と連続して設けられ、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における他方の外側に設けられた第３導電部４５と、から形成されている。
【００３９】
第１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導電層４０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第１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固体層や、ＬａＮｉＯ３やＳｒＲｕＯ３などの導電性酸化物電極であってもよい。第１導電層４０と振動板３０との間に、これらの層の密着性を上げるための密着層が形成されていてもよい。密着層は例えば、チタン、酸化チタン、ジルコニアなどで形成されていてもよい。
【００４０】
圧電体層５０は、第３方向２３０から見て、少なくとも圧力室１１とオーバーラップする領域内において第１導電層４０を覆うように形成されている。第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、圧電体層５０は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内において、第２方向２２０における両端部を有している。つまりは、圧電体層５０は、第２方向２２０において、第１導電層４０の幅より広く、かつ、圧力室１１の幅より狭い幅を有している。圧電体層５０は、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域外においても、第１方向２１０に沿うように連続して延び、第１導電層４０の第２導電部４４及び第３導電部４５を覆うように形成されている。圧電体層５０の形状は特に限定されないが、例えば図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第１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、例えば図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第３方向２３０から見て、隣り合う圧力室１１に挟まれる領域の少なくとも一部において、圧電体層５０が存在しない領域を有していてもよい。
【００４１】
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）及び図２（Ｃ）に示されるように、第１導電層４０の第２導電部４４上において、第２導電部４４の一部が露出するような開口部５４を有してもよい。開口部５４の位置は、第２導電部４４上であって、後述される第２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】
開口部５４の位置について、振動板３０の対称性確保のため圧力室１１とはオーバーラップしない位置にあることが望ましい。圧力室１１からの距離は、許容される配線抵抗値によって決まる。
【００４４】
第２導電層６０は、平面視において、複数の圧力室１１とオーバーラップして連続して設けられている。第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第２導電層６０は、第３方向２３０から見て、少なくとも圧力室１１とオーバーラップする領域内において、第２方向２２０においては圧電体層５０を覆って連続的に形成されている。第２導電層６０は、例えば図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、複数の圧電体層５０をそれぞれ覆うように、第２方向２２０において連続して設けられている。また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第２導電層６０は、第１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。
【００４５】
また、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３の少なくとも一方の第１方向２１０の端側に、端部領域１４１を有している。端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が狭くなる。端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が両側から狭くなってもよい。
【００４６】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）に示されるように、端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が両側から直線的に単調に狭くなっている。
【００４７】
圧電素子１００の圧電体層５０は、第３方向２３０から見て、オーバーラップ領域１４３の境界の内側では圧電体として変位を生じようとし、外側では圧電体として変位を生じようとしない。そのため、第３方向２３０から見て、オーバーラップ１４３の境界付近、特に境界の角となる部分に、局所的に大きな歪が集中しやすい。第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、第３方向２３０から見て、オーバーラップ領域１４３の境界が鈍角となるので、オーバーラップ領域１４３の境界付近に局所的な歪の集中を緩和することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００４８】
また、図２（Ａ）に示されるように、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０の両端側に端部領域１４１を有していてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の境界付近の両端において、局所的な歪の集中を緩和することができる。また、オーバーラップ領域１４３の両端での応力バランスが揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００４９】
さらに、図２（Ａ）に示されるように、第２導電層６０は、平面視において、オーバーラップ領域１４３の形状が線対称となるように設けられていてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の両端での応力バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００５０】
また、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０の一方と他方に、２つの端部６１及び６２を有していてもよい。すなわち、第２導電層６０は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０においては第１導電層４０の一部とオーバーラップするように、圧電体層５０の少なくとも一部を覆うように設けられていてもよい。また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、端部６１及び端部６２は、第３方向２３０から見て、第１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。２つの端部６１及び端部６２は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内に形成される第１方向２１０の端面である。端部６１は、第１導電層４０の端面４１が形成される側の端面であり、端部６２は、開口部５４が形成される側の端面である。また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内における第２導電層６０の第１方向２１０における幅は、第１導電層４０の第１導電部４３の第１方向２１０における幅より小さい。また、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第２導電層６０が設けられていない開口部６３が形成されていてもよい。端部６２は、開口部６３の一部を構成してもよい。
【００５１】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第２導電層６０は、第３方向２３０から見て、圧力室１１とオーバーラップする領域内において、端部６１と端部６２とが第１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ている。図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における一方の端部１４３ａの位置は、第２導電層６０の端部６１の位置によって規定することができる。また、オーバーラップ領域１４３の第３方向２３０における他方の端部１４３ｂの位置は、第２導電層６０の端部６２の位置によって規定することができる。つまりは、オーバーラップ領域１４３を第１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導電層４０の端面４１上にオーバーラップ領域１４３が形成されない。
【００５２】
このように、第２導電層６０が、オーバーラップ領域１４３において、第１方向２１０の一方と他方に、２つの端部６１及び６２を有していていることにより、オーバーラップ領域１４３の両端での剛性バランスが揃いやすくなる。また、オーバーラップ領域１４３となる圧電体層５０の下方には第１導電層４０が存在していることになるため、製造過程において、圧電体層５０の結晶成長が制御されやすく、圧電体層５０の強度が安定する。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００５３】
さらに、第２導電層６０は、第３方向２３０から見て、隣り合うオーバーラップ領域１４３に挟まれる領域の少なくとも一部から、第１方向２１０の両側に延出する延出部６５ａ及び６５ｂを有していてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の両端での剛性バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００５４】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示されるように、延出部６５ａ、６５ｂは、第３方向２３０から見て、圧力室１１の第１方向２１０における端部（第１の辺１１ａ及び第２の辺１１ｂ）よりも外側まで延出している。これにより、第１方向２１０における剛性バランスがさらに揃いやすくなる。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示す例では、延出部６５ａは圧電体層５０が無い領域内までの長さになっているが、圧電体層５０とオーバーラップする領域まで伸びてもよい。
【００５５】
また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｄ）に示されるように、延出部６５ａ、６５ｂは、第３方向２３０から見て、圧力室１１とはオーバーラップしない位置に設けられている。これにより、延出部６５ａ、６５ｂが振動板３０の振動を妨げにくくなる。
【００５６】
また、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００においては、図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示されるように、延出部６５ａ、６５ｂは、第３方向２３０から見て、第１方向２１０における圧力室１１の一端から他端までの範囲内において、第２方向２２０を対称軸として線対称に設けられている。これにより、第１方向２１０における剛性バランスがほぼ揃うため、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００５７】
第２導電層６０は、共通電極（図示せず）と電気的に接続され、延出部６５ａ、６５ｂのうち少なくとも一部は、延出先において共通電極と電気的に接続されていてもよい。図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示す例では、延出部６５ｂがいずれも延出先において共通電極と電気的に接続されている。また、図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示す例では、延出部６５ａの一部である延出部６５ａ−１が延出先において共通電極と電気的に接続されている。第２導電層６０が、共通電極と電気的に接続され、延出部６５ａ、６５ｂのうち少なくとも一部が、延出先において共通電極と電気的に接続されていることにより、第２導電層６０と共通電極との間の抵抗値を下げることができる。
【００５８】
第２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導電層６０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第２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導電層６０は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）などを含む固体層であってもよい。第２導電層６０は、圧電体層５０のオーバーラップ領域１４３を含む部分を第１方向２１０において完全に覆うことができる。これによれば、オーバーラップ領域１４３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。
【００５９】
第３導電層６７は、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、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導電層６７の構造及び材料は、特に限定されない。第３導電層６７は、導電性を有した層であればよく、第２導電層６０と同じであってもよい。第３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導電層６７は第１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導電層４０の上に第３導電層６７が形成されていなくてもよい（図示せず）。
【００６０】
第４導電層７０は、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示されるように、第３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導電層７０は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第４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）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などを含む固体層であってもよい。第４導電層７０は、外部駆動回路９５と接続されていてもよい。これによって、第１導電層４０が、第４導電層７０を介して、例えば外部駆動回路９５と電気的に接続されることができる。
【００６１】
第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００は、図１に示されるように、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、各種樹脂材料等から形成されてもよい。また、液滴吐出ヘッド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）。
【００６２】
１−２．第２実施形態に係る構造
図３は、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の分解斜視図である。また、図４（Ａ）は、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の要部である圧力室基板１０、振動板３０、及び圧電素子１００のみを模式的に示した平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す要部のＩＩＣ−ＩＩＣ線断面図である。図４（Ｅ）は、図４（Ａ）に示す要部のＩＩＥ−ＩＩＥ線断面図である。なお、図２（Ｂ）及び図２（Ｄ）に示される構造は、上述した第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００と共通であり、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
図３、図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示されるように、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２は、第２導電層６０上に設けられた第１固体層７１及び第１固体層７２を含む。第１固体層７１は、平面視において、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における一端側で、オーバーラップ領域１４３とオーバーラップするように設けられ、第２固体層７２は、平面視において、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０における他端側で、オーバーラップ領域１４３とオーバーラップするように設けられている。
【００６４】
このように、第１固体層７１及び第１固体層７２を有することにより、圧電素子１００の変位量を抑制することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００６５】
また、第１固体層７１及び第１固体層７２は、それぞれ、端部領域１４１の少なくとも一部とオーバーラップするように設けられていてもよい。図３、図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示される例では、第１固体層７１及び第１固体層７２は、それぞれ、端部領域１４１全体とオーバーラップするように設けられている。このような固体層７１及び７２を有することにより、耐久性がさらに向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００６６】
第１固体層７１及び第１固体層７２の構造及び材料は、特に限定されない。例えば、第１固体層７１及び第１固体層７２は、単層で形成されていてもよい。あるいは、第１固体層７１及び第１固体層７２は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。第１固体層７１及び第１固体層７２は、導電性を有した層からなっていてもよい。第１固体層７１及び第１固体層７２が導電性を有した層からなっている場合、第１固体層７１及び第１固体層７２は、第２導電層６０と電気的に接続されていてもよい。第１固体層７１及び第１固体層７２が第２導電層６０と電気的に接続されることにより、第１固体層７１及び第１固体層７２と第２導電層６０とが一体として圧電素子１００の電極として機能する。これにより、圧電素子１００の電極の抵抗を小さくすることができる。
【００６７】
第１固体層７１及び第１固体層７２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）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）などを含む固体層であってもよい。第１固体層７１及び第１固体層７２は、好適には、金を用いて形成されてもよい。また、第１固体層７１及び第１固体層７２は、第４導電層７０と同じ材料を用いて形成されてもよい。なお、第１固体層７１及び第１固体層７２の膜厚は、適宜調整することができる。
【００６８】
１−３．変形例に係る構造
上述の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００及び第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２は、種々の変形が可能である。以下では、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００及び第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２に適用可能な変形の一例について説明する。図５は、変形例に係る液滴吐出ヘッドの要部を模式的に示す平面図である。
【００６９】
変形例に係る液滴吐出ヘッドにおいては、図５に示されるように、第２導電層６０の、端部領域１４１は、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が両側から円弧状に単調に狭くなっている。
【００７０】
図５に示される変形例に係る液滴吐出ヘッドにおいては、第３方向２３０から見て、オーバーラップ領域１４３の境界が鈍角的となるので、オーバーラップ領域１４３の境界付近に局所的な歪の集中を緩和することができる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００７１】
また、図５に示されるように、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３の第１方向２１０の両端側に端部領域１４１を有していてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の境界付近の両端において、局所的な歪の集中を緩和することができる。また、オーバーラップ領域１４３の両端での応力バランスが揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００７２】
さらに、図５に示されるように、第２導電層６０は、オーバーラップ領域１４３の形状が線対称となるように設けられていてもよい。これにより、オーバーラップ領域１４３の両端での応力バランスがさらに揃いやすくなる。したがって、耐久性が向上した液滴吐出ヘッドが実現できる。
【００７３】
なお、上述の第１実施形態、第２実施形態及び変形例においては、液滴吐出ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、本発明は、圧電素子を用いた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置全般を対象としたものである。液滴吐出ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料吐出ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物吐出ヘッド等を挙げることができる。
【００７４】
１−４．液滴吐出ヘッドの製造方法
以下、図面を参照して、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２を例にとり、液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。なお、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００及び変形例に係る液滴吐出ヘッドについても、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２と同様の製造方法で製造することができる。
【００７５】
図６〜図１１は、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法を説明するための断面図である。
【００７６】
第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法は、圧力室基板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滴吐出ヘッドの製造方法を一例として記載する。よって、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２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。
【００７７】
まず、図６（Ａ）に示されるように、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６（Ａ）に示されるように、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１１１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６（Ａ）に示されるように、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、振動板３０の基板１側の面を第１面３１、第１面３１の裏面を第２面３２とする。
【００７８】
振動板３０を形成した後に、図６（Ｂ）に示されるように、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導電層４０が形成される。ここで、第１導電層４０は、第３方向２３０から見て、第１方向２１０の少なくとも一方においては領域１１１とオーバーラップする領域外まで延出して振動板３０の第２面３２を覆い、かつ、第２方向２２０においては領域１１１とオーバーラップする領域内で振動板３０の第２面３２を覆うようにパターニングされる。また、第１導電層４０は、領域１１１ごとに形成されるようにパターニングされる。
【００７９】
第１導電層４０がパターニングされる際、図６（Ｂ）に示されるように、第３方向２３０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２方向２２０から見て、領域１１１とオーバーラップする領域外であってもよいし、図示はしないが、領域１１１とオーバーラップする領域内であってもよい。
【００８０】
なお、第１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（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）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導電層４０を形成してもよい。
【００８１】
ここで、図６（Ｃ）に示されるように、第１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導電層４０の表面を保護することができる。
【００８２】
次に、図７（Ａ）に示されるように、第１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振動板３０の第２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。
【００８３】
ここで、例えば圧電体層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７（Ｂ）に示されるように、チタンからなる中間チタン層５０ｃを振動板３０の第２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。
【００８４】
次に、図８（Ａ）に示されるように、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、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）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マスク層６０ａを形成してもよい。図８（Ｂ）に示されるように、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８（Ｂ）に示されるように圧電体層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。
【００８５】
図８（Ｃ）に示されるように、圧電体層５０をエッチングする際、第１導電層４０うち領域１１１とオーバーラップしない領域において、第１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導電層６０に離間するように形成される。
【００８６】
次に、図９（Ａ）に示されるように、圧電体層５０及び開口部５４を覆うように導電層６０ｂが形成される。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、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）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。
【００８７】
マスク層６０ａと導電層６０ｂとが同じ材料で形成される場合には、マスク層６０ａと導電層６０ｂとを一体化することができる。また、成膜原料が１種類で済むため、簡易な工程でマスク層６０ａと導電層６０ｂとを形成することができる。
【００８８】
マスク層６０ａと導電層６０ｂとが異なる材料で形成される場合には、圧電体層５０と第２導電層６０との界面の形成を担うのに適した材料でマスク層６０ａを形成し、導電性を担うのに適した材料で導電層６０ｂを形成することができる。
【００８９】
次に、図９（Ｂ）に示されるように、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導電層６０を形成する。導電層６０ｂをパターニングする工程において、図４（Ａ）に示されるように、導電層６０ｂは、領域１１１、第１導電層４０及び圧電体層５０とオーバーラップするオーバーラップ領域１４３の少なくとも一方の第１方向２１０の端側に、第１方向２１０の端に向かうほど、第２方向２２０における幅が狭くなる端部領域１４１を有するようにパターニングされる。
【００９０】
また、導電層６０ｂをパターニングする工程において、図９（Ｂ）に示されるように、第３方向２３０から見て、少なくとも領域１１１とオーバーラップする領域内において、第１方向２１０においては第１導電層４０の一部と重なり、かつ、第２方向２２０においては第１導電層４０とオーバーラップするように、圧電体層５０の少なくとも一部を覆うように導電層６０ｂがパターニングされる。また、導電層６０ｂをパターニングする工程において、第３方向２３０から見て、複数の第１導電層４０とオーバーラップするように導電層６０ｂがパターニングされる。さらに、導電層６０ｂをパターニングする工程において、図４（Ａ）及び図４（Ｃ）に示されるように、第３方向２３０から見て、第２導電層６０が、隣り合う第１導電層４０に挟まれる領域の少なくとも一部において、第１方向２１０の両側に延出する延出部６５ａ、６５ｂを有するように導電層６０ｂがパターニングされる。
【００９１】
また、第２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導電層６０が、例えば図示しない配線等を介して共通電極に接続されている場合、第２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、オーバーラップ領域１４３に対応する圧電体層５０を第１導電層４０の上面４２に規定することができる。
【００９２】
また、第２導電層６０をパターニングする工程において、図９（Ｂ）に示されるように、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導電層６７を形成することで）、開口部５４内の第１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、本実施形態に係る製造方法において、第３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導電層６７を形成しなくてもよい。
【００９３】
次に、図１０に示されるように、少なくとも開口部５４を覆うように、第４導電層７０を形成する。第３導電層６７が形成されている場合は、第４導電層７０は、第３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。このとき、図１０に示すように、第４導電層７０をパターニングする際、第１固体層７１及び第２固体層７２を所望の配置になるように同時に形成してもよい。第４導電層７０並びに第１固体層７１及び第２固体層７２は、公知の成膜技術によって形成されてもよい。例えば、金（Ａｕ）、ニッケル・クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）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導電層７０並びに第１固体層７１及び第２固体層７２を形成してもよい。第４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。なお、第１固体層７１及び第２固体層７２の詳細は上述されているため、詳細は省略する。
【００９４】
図１１（Ａ）に示されるように、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）に示されるように、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を形成し、壁部１２、供給路１３、連通路１４及びリザーバー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を有した圧力室基板１０を形成することができる。圧力室基板１１を形成した後、図１１（Ｃ）に示されるように、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。
【００９５】
以上のいずれかの方法により、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２を製造することができる。なお、前述の通り、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２の製造方法は、上述の製造方法に限定されずに、圧力室基板１０及びノズル板２０を、電鋳法等を用いて一体形成してもよい。
【００９６】
２．液滴吐出装置
次に、本実施形態に係る液滴吐出装置について説明する。本実施形態に係る液滴吐出装置１０００は、第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００を有する。ここでは、本実施形態に係る液滴吐出装置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滴吐出装置１０００を模式的に示す斜視図である。
【００９７】
液滴吐出装置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、液滴吐出装置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。
【００９８】
ヘッドユニット１０３０は、例えば、上述した液滴吐出ヘッド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、ヘッド及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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
制御部１０６０は、ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０及び給紙部１０５０を制御することができる。
【０１０２】
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及び駆動ローラ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。
【０１０３】
ヘッドユニット１０３０、駆動部１０１０、制御部１０６０及び給紙部１０５０は、装置本体１０２０の内部に設けられている。
【０１０４】
液滴吐出装置１０００では、耐久性が向上した第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド３００を有することができる。そのため、耐久性が向上した液滴吐出装置１０００を得ることができる。
【０１０５】
なお、第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド３０２及び変形例に係る液滴吐出ヘッドを用いて液滴吐出装置１０００を構成することも可能である。その場合にも、上述した理由と同様の理由により、耐久性が向上した液滴吐出装置１０００を得ることができる。
【０１０６】
また、上述した例では、液滴吐出装置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、本発明に係る液滴吐出装置１０００は、工業的な液滴吐出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、又は、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。
【０１０７】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１０８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 基板、１０ 圧力室基板、１１ 圧力室、１１ａ 第１の辺、１１ｂ 第２の辺、１２ 壁部、１３ 供給路、１４ 連通路、１５ リザーバー、２０ ノズル板、２１ ノズル孔、３０ 振動板、３０ａ 弾性層、３０ｂ 絶縁層、３１ 第１面、３２ 第２面、４０ 第１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、５４ 開口部、６０ 第２導電層、６０ａ マスク層、６０ｂ 導電層、６１，６２ 端部、６３ 開口部、６５ａ，６５ｂ 延出部、６７ 第３導電層、７０ 第４導電層、７１ 第１固体層、７２ 第２固体層、９０ 封止板、９５ 外部駆動回路、１００ 圧電素子、１１１ 領域、１４１ 端部領域、１４３ オーバーラップ領域、１４３ａ，１４３ｂ 端部、２１０ 第１方向、２２０ 第２方向、２３０ 第３方向、３００，３０２ 液滴吐出ヘッド、１０００ 液滴吐出装置、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】
ノズル孔にそれぞれ連通する圧力室が複数設けられた圧力室基板と、
前記圧力室基板の上方に順に設けられた第１導電層、圧電体層及び第２導電層を含む圧電素子と、
を具備し、
平面視において、前記圧力室、前記第１導電層、前記圧電体層及び前記第２導電層がオーバーラップするオーバーラップ領域を有し、
前記第１導電層は、
前記オーバーラップ領域において、第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向を短手方向として、前記オーバーラップ領域ごとに設けられ、
前記第２導電層は、
平面視において、複数の前記圧力室とオーバーラップして連続して設けられ、かつ、
前記オーバーラップ領域の少なくとも一方の前記第１方向の端側に、端部領域を有し、
前記端部領域は、前記第１方向の端に向かうほど、前記第２方向における幅が狭くなる、液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記端部領域は、前記第１方向の端に向かうほど、前記第２方向における幅が両側から狭くなる、液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層は、前記オーバーラップ領域の前記第１方向の両端側に前記端部領域を有する、液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の形状が線対称となるように設けられている、液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層は、前記オーバーラップ領域において、前記第１方向の一方と他方に、２つの端部を有する、液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層は、平面視において、隣り合う前記オーバーラップ領域に挟まれる領域の少なくとも一部から、前記第１方向の両側に延出する延出部を有する、液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層上に設けられた第１固体層及び第２固体層を含み、
前記第１固体層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の前記第１方向における一端側で、前記オーバーラップ領域とオーバーラップするように設けられ、
前記第２固体層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の前記第１方向における他端側で、前記オーバーラップ領域とオーバーラップするように設けられた、液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを含む、液滴吐出装置。
【請求項１】
ノズル孔にそれぞれ連通する圧力室が複数設けられた圧力室基板と、
前記圧力室基板の上方に順に設けられた第１導電層、圧電体層及び第２導電層を含む圧電素子と、
を具備し、
平面視において、前記圧力室、前記第１導電層、前記圧電体層及び前記第２導電層がオーバーラップするオーバーラップ領域を有し、
前記第１導電層は、
前記オーバーラップ領域において、第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向を短手方向として、前記オーバーラップ領域ごとに設けられ、
前記第２導電層は、
平面視において、複数の前記圧力室とオーバーラップして連続して設けられ、かつ、
前記オーバーラップ領域の少なくとも一方の前記第１方向の端側に、端部領域を有し、
前記端部領域は、前記第１方向の端に向かうほど、前記第２方向における幅が狭くなる、液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記端部領域は、前記第１方向の端に向かうほど、前記第２方向における幅が両側から狭くなる、液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層は、前記オーバーラップ領域の前記第１方向の両端側に前記端部領域を有する、液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の形状が線対称となるように設けられている、液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層は、前記オーバーラップ領域において、前記第１方向の一方と他方に、２つの端部を有する、液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層は、平面視において、隣り合う前記オーバーラップ領域に挟まれる領域の少なくとも一部から、前記第１方向の両側に延出する延出部を有する、液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記第２導電層上に設けられた第１固体層及び第２固体層を含み、
前記第１固体層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の前記第１方向における一端側で、前記オーバーラップ領域とオーバーラップするように設けられ、
前記第２固体層は、平面視において、前記オーバーラップ領域の前記第１方向における他端側で、前記オーバーラップ領域とオーバーラップするように設けられた、液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを含む、液滴吐出装置。
【図１】
【図２（Ａ）】
【図２（Ｂ）】
【図２（Ｃ）】
【図２（Ｄ）】
【図２（Ｅ）】
【図３】
【図４（Ａ）】
【図４（Ｂ）】
【図４（Ｃ）】
【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２（Ｅ）】
【図３】
【図４（Ａ）】
【図４（Ｂ）】
【図４（Ｃ）】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１６９０１（Ｐ２０１２−１６９０１Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５５９９５（Ｐ２０１０−１５５９９５）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【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１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【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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