(57)【要約】【課題】クラックの発生が抑制され、結晶性及び圧電特性に優れた圧電体層を有する液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子を提供する。【解決手段】圧電体層７０と、圧電体層７０に設けられた第１電極６０及び第２電極８０とを具備する圧電素子３００を備え、圧電体層７０は、第１電極上に設けられた、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含むバッファー層７２と、バッファー層上に設けられたビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物層７４とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口から液体を吐出する液体噴射ヘッドであって、
圧電体層と、前記圧電体層に設けられた第１電極及び第２電極と、を具備する圧電素子を備え、
前記圧電体層は、前記第１電極上に設けられた、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含むバッファー層と、前記バッファー層上に設けられたビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物層と、を有することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記バッファー層は、ビスマスとアルミニウムを含み、
前記圧電体層は、結晶が（１１１）面に優先配向していることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記バッファー層は、ビスマスとシリコンを含み、
前記圧電体層は、結晶が（１１０）面に優先配向していることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記バッファー層は、ビスマスとマンガンを含み、
前記圧電体層は、結晶が（１００）面に優先配向していることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記バッファー層は、ビスマスとクロムを含み、
前記圧電体層は、結晶が任意の方向に強配向していることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記バッファー層は、１０ｎｍ以下の厚さであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記バッファー層は、島状に設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記複合酸化物層は、さらにマンガンを含むことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１０】
圧電体層と、前記圧電体層に設けられた第１電極及び第２電極とを備えた圧電素子であって、
前記圧電体層は、前記第１電極上に設けられた、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含むバッファー層と、前記バッファー層上に設けられたビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物層とからなることを特徴とする圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電材料からなる圧電体層及び電極を有する圧電素子を具備し、ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、インク滴を吐出するノズルと連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズルからインク滴として吐出させるインクジェット式記録ヘッドがある。インクジェット式記録ヘッドに用いられる圧電素子としては、電気的機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した誘電材料からなる圧電体層（圧電体膜）を、２つの電極で挟んで構成されたものがある。
【０００３】
このような圧電素子を構成する圧電体層として用いられる圧電材料には高い圧電特性が求められており、圧電材料の代表例として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が挙げられる（特許文献１参照）。しかしながら、環境問題の観点から、非鉛又は鉛の含有量を抑えた圧電材料が求められている。
【０００４】
鉛を含有しない圧電材料としては、例えば、Ｂｉ及びＦｅを含有するＢｉＦｅＯ３系の圧電材料がある（例えば、特許文献２）。
【０００５】
しかしながら、ＢｉＦｅＯ３系の圧電材料からなる圧電体層は、製造時及び製造から所定時間経過後にクラックが発生し易いという問題がある。クラックが発生すると、変位量が減少する等、圧電特性の低下を招来する。なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエーター装置だけでなく、他の装置に搭載されるアクチュエーター装置においても同様に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２２３４０４号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、クラックの発生が抑制され、結晶性及び圧電特性に優れた圧電体層を有する液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口から液体を吐出する液体噴射ヘッドであって、圧電体層と、前記圧電体層に設けられた第１電極及び第２電極と、を具備する圧電素子を備え、前記圧電体層は、前記第１電極上に設けられた、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含むバッファー層と、前記バッファー層上に設けられたビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物層と、を有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含むバッファー層と、複合酸化物層との積層構造の圧電体層とすることにより、クラックの発生が抑制され、結晶性及び圧電特性に優れた圧電体層を有する液体噴射ヘッドとすることができる。
【０００９】
ここで、前記バッファー層は、ビスマスとアルミニウムを含み、前記圧電体層は、結晶が（１１１）面に優先配向していることが好ましい。これによれば、結晶が（１１１）面に優先配向したペロブスカイト構造の圧電体層を容易に作製することができる。
【００１０】
ここで、前記バッファー層は、ビスマスとシリコンを含み、前記圧電体層は、結晶が（１１０）面に優先配向していることが好ましい。これによれば、結晶が（１１０）面に優先配向したペロブスカイト構造の圧電体層を容易に作製することができ、圧電体層の結晶性を向上させることができる。
【００１１】
また、前記バッファー層は、ビスマスとマンガンを含み、前記圧電体層は、結晶が（１００）面に優先配向していることが好ましい。これによれば、結晶が（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造の圧電体層を容易に作製することができ、圧電体層の結晶性を向上させることができる。
【００１２】
また、前記バッファー層は、ビスマスとクロムを含み、前記圧電体層は、結晶が任意の方向に強配向していることが好ましい。これによれば、結晶が（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造の圧電体層を容易に作製することができ、圧電体層の結晶性を向上させることができる。
【００１３】
また、前記何れかの態様に記載のバッファー層は、１０ｎｍ以下の厚さであることが好ましい。これによれば、バッファー層は、１０ｎｍ以下と薄いため、電圧が誘電率の低いバッファー層に集中し、圧電体層に印加される電圧が降下する影響を軽減することができ、電圧が効率的に圧電体層に印加され、圧電特性を向上させることができる。
【００１４】
また、前記何れかの態様に記載のバッファー層は、島状に設けられていることが好ましい。これによれば、バッファー層の存在により、圧電体層に印加される電圧が降下する影響をより一層軽減することができ、電圧がさらに効率的に圧電体層に印加され、圧電特性をさらに向上させることができる。
【００１５】
また、前記複合酸化物層は、さらにマンガンを含むことが好ましい。これにより、圧電体層のリーク特性の向上を図ることができる。
【００１６】
本発明の他の態様は、前記何れかの態様に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、クラックの発生が抑制され、結晶性及び圧電特性に優れた圧電体層を有する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置とすることができる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、圧電体層と、前記圧電体層に設けられた第１電極及び第２電極とを備えた圧電素子であって、前記圧電体層は、前記第１電極上に設けられた、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含むバッファー層と、前記バッファー層上に設けられたビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物層とからなることを特徴とする圧電素子にある。
かかる態様では、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つとを含むバッファー層と複合酸化物層との積層構造の圧電体層とすることにより、クラックの発生が抑制され、結晶性及び圧電特性に優れた圧電体層を有する圧電素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図及び要部拡大断面図。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図８】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図９】実施例１〜４の圧電体層のＸ線の回折ピーク値を示す図。
【図１０】実施例５、６、比較例１の圧電体層のＸ線の回折ピーク値を示す図。
【図１１】比較例２〜６の圧電体層のＸ線の回折ピーク値を示す図。
【図１２】比較例７〜１１の圧電体層のＸ線の回折ピーク値を示す図。
【図１３】実施例７の圧電体層におけるＸ線回折の２次元検出器を用いた場合の２次元マッピング。
【図１４】実施例１、２の圧電体層におけるＸ線回折の２次元検出器を用いた場合の２次元マッピング。
【図１５】実施例３、４の圧電体層におけるＸ線回折の２次元検出器を用いた場合の２次元マッピング。
【図１６】実施例５及び比較例１１の圧電体層におけるＸ線回折の２次元検出器を用いた場合の２次元マッピング。
【図１７】実施例７の圧電体層の表面を観察した写真。
【図１８】比較例１１の圧電体層の表面を観察した写真。
【図１９】実施例１、７のバッファー層の表面を観察したＳＥＭ観察写真。
【図２０】バッファー層の占有面積の割合とバッファー層にかかる印加電圧の割合との関係を示すグラフ。
【図２１】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造される液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図であり、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ′線断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の要部拡大断面図である。図１〜図３に示すように、本実施形態の流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００２０】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のマニホールド部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールドの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。本実施形態では、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられていることになる。
【００２１】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
【００２２】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば厚さ３０〜５０ｎｍ程度の酸化チタン等からなり、弾性膜５０等の第１電極６０の下地との密着性を向上させるための密着層５６が設けられている。なお、弾性膜５０上に、必要に応じて酸化ジルコニウム等からなる絶縁体膜が設けられていてもよい。
【００２３】
さらに、この密着層５６上には、白金（Ｐｔ）からなる第１電極６０と、詳しくは後述するがビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含む酸化物であるバッファー層７２と、ペロブスカイト構造の複合酸化物層７４とからなる圧電体層７０と、第２電極８０とが、積層形成されて、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段としての圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。
【００２４】
本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、密着層５６、第１電極６０及び必要に応じて設ける絶縁体膜が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０や密着層５６を設けなくてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。ただし、流路形成基板１０上に直接第１電極６０を設ける場合には、第１電極６０とインクとが導通しないように第１電極６０を絶縁性の保護膜等で保護するのが好ましい。
【００２５】
本実施形態のバッファー層７２は、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含む酸化物からなる。このような構成からなるバッファー層７２は、バッファー層７２上に形成されるペロブスカイト構造の複合酸化物層７４を特定の向きに強配向、すなわち優先配向させる配向制御層として作用する。
【００２６】
具体的には、バッファー層７２が、ビスマス及びアルミニウムの元素を含む酸化物からなる場合、ペロブスカイト構造の複合酸化物層７４の結晶は（１１１）面に強配向するように作用する。また、バッファー層が、ビスマス及びシリコンの元素を含む酸化物からなる場合、複合酸化物層７４の結晶は（１１０）面に強配向するように作用する。また、バッファー層が、ビスマス及びマンガンの元素を含む酸化物からなる場合、又はビスマス及びクロムの元素を含む酸化物からなる場合、複合酸化物層７４の結晶は（１００）面に強配向するように作用する。
【００２７】
ここで、「結晶が、例えば（１００）面に強配向している」とは、全ての結晶が（１００）面に配向している場合と、結晶が優先的に（１００）面に配向している場合とを含むものである。
【００２８】
バッファー層７２をビスマスと、特定の元素（Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ又はＣｒ）を含む酸化物で構成することにより、バッファー層７２上に形成される圧電材料からなる圧電体、すなわち、本実施形態においてはＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉを含むペロブスカイト構造の複合酸化物層７４の結晶成長は特定の方向に促進され、結晶性に優れた膜となる。これにより、バッファー層７２を設けなかった場合、又はバッファー層７２を他の元素で構成した場合と比較して、複合酸化物層７４のクラックの発生は顕著に抑制される。さらに、圧電体は結晶の方位によって、変位量、誘電率、ヤング率等様々な物理的性質が異なるため、任意の方向に強配向するか、もしくは主配向(ほぼ単一な配向)となっている場合の方が、圧電体の配向がランダムな配向の場合や、複数の配向が混在している場合よりも、その圧電体の特性を発揮させることが可能となる。この結果、特定の方向に強配向した圧電体は、残留分極値（Ｐｒ）や飽和分極値（Ｐｍ）が高くなる等、圧電特性に優れたものとなる。
【００２９】
なお、バッファー層７２の厚さは、薄いほど好ましく、例えば１０ｎｍ以下であることが好ましい。後述する実施例に示すように、１０ｎｍ以下とすることにより、バッファー層７２上の複合酸化物層７４の結晶を単一の方向により強く配向させることができる。これにより、クラックの発生をより一層抑制することができる。さらに、バッファー層７２を薄くすることにより、電圧が誘電率の低いバッファー層に集中することが防止され、圧電体層７０に印加される電圧降下を防止することができる。
【００３０】
また、バッファー層７２は島状に設けられることが好ましい。ここで、「島状」とは、複数のドメインが互いに離間して形成されている状態をいう。本実施形態では、バッファー層７２の表面を膜厚方向から平面視した際、複数のドメイン（バッファー層）が第１電極６０の部分を露出した状態で形成されている状態をいう。バッファー層７２を島状に設けることにより、第１電極６０上におけるバッファー層７２の占有面積の割合を小さくすることができる。これにより、圧電体層７０に電圧を印加した際、電圧が誘電率の低いバッファー層に集中することがさらに防止され、圧電体層７０に印加される電圧降下をより一層防止することができる。これは、後述する試験例３の結果からも明らかである（図２０参照）。なお、バッファー層７２の占有面積の割合は小さいことが好ましく、９割以下、より好ましくは２割以下であることが好ましい。この結果、電圧が効率的に圧電体層７０に印加され、十分な変位量を得ることができ、圧電特性をさらに向上させることができる。バッファー層の占有面積の割合は、バッファー層の占有面積÷第１電極全体の面積で算出することができる。バッファー層７２及び第１電極６０の面積は、例えば、走査電子顕微鏡により撮影した写真から求めることができる。
【００３１】
このようなバッファー層７２を構成するビスマスと、特定の元素（Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ又はＣｒ）を含む酸化物をモル組成比で表すとビスマスと、特定の元素（Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ又はＣｒ）が、ビスマス：特定の元素＝６０〜１４０：１４０〜６０、好ましくは、１００：１００となる。
【００３２】
また、バッファー層７２は、複数の複合酸化物層７４を焼成する際に複合酸化物層７４との間で成分元素の拡散等が生じる可能性があり、完全に分離された層としては検出されない可能性があるが、圧電体層７０の第１電極６０側に、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ又はＣｒの濃度が高い領域が存在することは確認でき、これによりバッファー層７２の存在が確認できる。
【００３３】
バッファー層７２上に設けられた複合酸化物層７４は、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物からなる圧電材料である。具体的には、例えば、鉄酸ビスマス系とチタン酸ビスマス系との混晶からなるペロブスカイト構造を有する複合酸化物が挙げられる。ペロブスカイト構造、すなわち、ＡＢＯ3型構造のＡサイトは酸素が１２配位しており、また、Ｂサイトは酸素が６配位して８面体（オクタヘドロン）をつくっている。このＡサイトにＢｉ、Ｂａが、ＢサイトにＦｅ、Ｔｉが位置している。鉄酸ビスマス系としては、鉄酸ビスマス（ＢｉＦｅＯ３）、鉄酸アルミニウム酸ビスマス（Ｂｉ（Ｆｅ，Ａｌ）Ｏ３）、鉄酸マンガン酸ビスマス（Ｂｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３）、鉄酸マンガン酸ビスマスランタン（（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３）、鉄酸マンガン酸チタン酸ビスマスバリウム（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ）Ｏ３）、鉄酸コバルト酸ビスマス（Ｂｉ（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３）、鉄酸ビスマスセリウム（（Ｂｉ，Ｃｅ）ＦｅＯ３）、鉄酸マンガン酸ビスマスセリウム（（Ｂｉ，Ｃｅ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３）、鉄酸ビスマスランタンセリウム（（Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ）ＦｅＯ３）、鉄酸マンガン酸ビスマスランタンセリウム（（Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３）、鉄酸ビスマスサマリウム（（Ｂｉ，Ｓｍ）ＦｅＯ３）、鉄酸クロム酸ビスマス（Ｂｉ（Ｃｒ，Ｆｅ）Ｏ３）、鉄酸マンガン酸チタン酸ビスマスカリウム（（Ｂｉ，Ｋ）（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ）Ｏ３）、鉄酸マンガン酸亜鉛酸チタン酸ビスマスバリウム（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｔｉ）Ｏ３）等が挙げられる。
【００３４】
また、チタン酸ビスマス系としては、チタン酸ビスマスナトリウム（Ｂｉ１／２Ｎａ１／２）ＴｉＯ３）、チタン酸ビスマスナトリウムカリウム（（Ｂｉ，Ｎａ，Ｋ）ＴｉＯ３）、チタン酸亜鉛酸ビスマスバリウムナトリウム（（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）（Ｚｎ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸銅酸ビスマスバリウムナトリウム（（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）（Ｃｕ，Ｔｉ）Ｏ３）が挙げられる。その他、チタン酸ビスマスカリウム（（Ｂｉ，Ｋ）ＴｉＯ３）、クロム酸ビスマス（ＢｉＣｒＯ３）等が挙げられる。また、上述した複合酸化物に、例えば、Ｂｉ（Ｚｎ１／２Ｔｉ１／２）Ｏ３、（Ｂｉ１／２Ｋ１／２）ＴｉＯ３、（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３を添加したものであってもよい。本実施形態においては、複合酸化物層７４をＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ及びＴｉを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物とした。
【００３５】
Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ及びＴｉを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物は、鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムとの混晶のペロブスカイト構造を有する複合酸化物、または、鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムが均一に固溶した固溶体としても表される。なお、Ｘ線回折パターンにおいて、鉄酸ビスマスや、チタン酸バリウムは、単独では検出されないものである。ここで、鉄酸ビスマスやチタン酸バリウムは、それぞれペロブスカイト構造を有する公知の圧電材料であり、それぞれ種々の組成のものが知られている。例えば、鉄酸ビスマスやチタン酸バリウムとして、ＢｉＦｅＯ３やＢａＴｉＯ３以外に、元素（Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ、ＴｉやＯ）が一部欠損する又は過剰であったり、元素の一部が他の元素に置換されたものも知られているが、本実施形態で鉄酸ビスマス、チタン酸バリウムと表記した場合、基本的な特性が変わらない限り、欠損・過剰により化学量論の組成からずれたものや元素の一部が他の元素に置換されたものも、鉄酸ビスマス、チタン酸バリウムの範囲に含まれるものとする。また、鉄酸マンガン酸ビスマスとチタン酸バリウムとの比も、種々変更することができる。
【００３６】
このようなＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ及びＴｉを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなる複合酸化物層７４の組成は、（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３）で表される。代表的には、下記一般式（１）で表される混晶として表される。また、この式（１）は、下記一般式（１’）で表すこともできる。ここで、一般式（１）及び一般式（１’）の記述は化学量論に基づく組成表記であり、上述したように、ペロブスカイト構造を取り得る限りにおいて、格子不整合、酸素欠損等による不可避な組成のずれは勿論、元素の一部置換等も許容される。例えば、化学量論比が１とすると、０．８５〜１．２０の範囲内のものは許容される。また、下記のように一般式で表した場合は異なるものであっても、Ａサイトの元素とＢサイトの元素との比が同じものは、同一の複合酸化物とみなせる場合がある。
【００３７】
（１−ｘ）[ＢｉＦｅＯ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３]      （１）
（０＜ｘ＜０．４０）
（Ｂｉ１−ｘＢａｘ）（Ｆｅ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３    （１’）
（０＜ｘ＜０．４０）
【００３８】
また、複合酸化物層７４がＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ及びＴｉを含むペロブスカイト構造の複合酸化物である場合、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ及びＴｉ以外の元素をさらに含んでいてもよい。他の元素としては、例えば、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒなどが挙げられる。勿論、他の元素を含む複合酸化物である場合も、ペロブスカイト構造を有する必要がある。複合酸化物層７４が、Ｍｎ、ＣｏやＣｒを含む場合、Ｍｎ、ＣｏやＣｒはＢサイトに位置した構造の複合酸化物である。例えば、Ｍｎを含む場合、複合酸化物層７４を構成する複合酸化物は、鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムが均一に固溶した固溶体のＦｅの一部がＭｎで置換された構造、又は、鉄酸マンガン酸ビスマスとチタン酸バリウムとの混晶のペロブスカイト構造を有する複合酸化物として表され、基本的な特性は鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムとの混晶のペロブスカイト構造を有する複合酸化物と同じであるが、リーク特性が向上することがわかっている。
【００３９】
また、ＣｏやＣｒを含む場合も、Ｍｎと同様にリーク特性が向上するものである。なお、Ｘ線回折パターンにおいて、鉄酸ビスマス、チタン酸バリウム、鉄酸マンガン酸ビスマス、鉄酸コバルト酸ビスマス、及び、鉄酸クロム酸ビスマスは、単独では検出されないものである。また、Ｍｎ、ＣｏおよびＣｒを例として説明したが、その他遷移金属元素の２元素を同時に含む場合にも同様にリーク特性が向上することがわかっており、これらも複合酸化物層７４とすることができ、さらに、特性を向上させるため公知のその他の添加物を含んでもよい。特に、Ｍｎを含有すると、リーク特性が向上するだけでなく、マンガン酸ビスマスを含むバッファー層７２との相性が良好なためか、クラック発生の抑制効果がさらに向上すると推定される。
【００４０】
このようなＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ及びＴｉに加えてＭｎ、ＣｏやＣｒも含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなる複合酸化物層７４の組成は、（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｒ）Ｏ３）で表される。代表的には、下記一般式（２）で表される混晶である。また、この式（２）は、下記一般式（２’）で表すこともできる。なお一般式（２）及び一般式（２’）において、Ｍは、Ｍｎ、ＣｏまたはＣｒである。ここで、一般式（２）及び一般式（２’）の記述は化学量論に基づく組成表記であり、上述したように、ペロブスカイト構造を取り得る限りにおいて、格子不整合、酸素欠損等による不可避な組成のずれは許容される。例えば、化学量論が１であれば、０．８５〜１．２０の範囲内のものは許容される。また、下記のように一般式で表した場合は異なるものであっても、Ａサイトの元素とＢサイトの元素との比が同じものは、同一の複合酸化物とみなせる場合がある。
【００４１】
（１−ｘ）[Ｂｉ（Ｆｅ１−ｙＭｙ）Ｏ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３]      （２）
（０＜ｘ＜０．４０、０．０１＜ｙ＜０．１０）
（Ｂｉ１−ｘＢａｘ）（（Ｆｅ１−ｙＭｙ）１−ｘＴｉｘ）Ｏ３    （２’）
（０＜ｘ＜０．４０、０．０１＜ｙ＜０．１０）
【００４２】
なお、複合酸化物層７４の厚さは限定されない。例えば、複合酸化物層７４の厚さは３μｍ以下、好ましくは０．３〜１．５μｍである。
【００４３】
このような圧電素子３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、弾性膜５０上や必要に応じて設ける絶縁体膜上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００４４】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、弾性膜５０や必要に応じて設ける絶縁体膜及びリード電極９０上には、マニホールド１００の少なくとも一部を構成するマニホールド部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このマニホールド部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、マニホールド部３１のみをマニホールドとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、必要に応じて設ける絶縁体膜等）にマニホールド１００と各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００４５】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００４６】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００４７】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００４８】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。
【００４９】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜４１によってマニホールド部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００５０】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、図示しない外部のインク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、密着層５６、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００５１】
次に、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法の一例について、図４〜図８を参照して説明する。なお、図４〜図８は、圧力発生室の長手方向の断面図である。本実施形態では、複合酸化物層７４として、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ及びＴｉを含む複合酸化物層を形成する場合について例示する。
【００５２】
まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）等からなる二酸化シリコン膜を熱酸化等で形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シリコン膜）上に、酸化チタン等からなる密着層５６を、スパッタリング法や熱酸化等で形成する。
【００５３】
次に、図５（ａ）に示すように、密着層５６の上に、白金からなる第１電極６０をスパッタリング法や蒸着法等により全面に形成する。次に、図５（ｂ）に示すように、第１電極６０上に所定形状のレジスト（図示無し）をマスクとして、密着層５６及び第１電極６０の側面が傾斜するように同時にパターニングする。
【００５４】
次いで、レジストを剥離した後、この第１電極６０上に、バッファー層前駆体膜７１を形成する。このバッファー層前駆体膜７１は、例えば、金属錯体を含む溶液を塗布乾燥し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなるバッファー層７２を得るＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やゾル−ゲル法等の化学溶液法を用いて製造できる。その他、レーザーアブレーション法、スパッタリング法、パルス・レーザー・デポジション法（ＰＬＤ法）、ＣＶＤ法、エアロゾル・デポジション法などでも、バッファー層７２を製造することもできる。
【００５５】
バッファー層７２を化学溶液法で形成する場合の具体的な形成手順例としては、まず、図５（ｃ）に示すように、Ｐｔからなる第１電極６０上に、金属錯体を含むＭＯＤ溶液やゾルからなるバッファー層形成用組成物（バッファー層の前駆体溶液）をスピンコート法などを用いて、塗布してバッファー層前駆体膜７１を形成する（バッファー層前駆体溶液塗布工程）。
【００５６】
ここで、本実施形態のバッファー層７２は、上述したように、島状に形成されることが好ましい。バッファー層７２を島状に形成する手法としては、例えば、１００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍで、２ｓｅｃ〜６０ｓｅｃ、バッファー層の前駆体溶液を第１電極６０上に薄く塗布すればよい。これにより、約５ｎｍ〜３０ｎｍの島状のバッファー層７２を得ることができる。
【００５７】
塗布するバッファー層の前駆体溶液は、焼成によりビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含む酸化物を形成しうる金属錯体を混合し、該混合物を有機溶媒に溶解または分散させたものである。Ｂｉや、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ等をそれぞれ含む金属錯体としては、例えば、アルコキシド、有機酸塩、βジケトン錯体などを用いることができる。
【００５８】
Ｂｉを含む金属錯体としては、例えば２−エチルヘキサン酸ビスマス、酢酸ビスマスなどが挙げられる。Ａｌを含む金属錯体としては、例えば２−エチルヘキサン酸アルミニウム、酢酸アルミニウムなどが挙げられる。Ｓｉを含む金属錯体としては、例えば２−エチルヘキサン酸シリコン、酢酸シリコンなどが挙げられる。
Ｃｒを含む金属錯体としては、例えば２−エチルヘキサン酸クロム、酢酸クロムなどが挙げられる。
Ｍｎを含む金属錯体としては、例えば２−エチルヘキサン酸マンガン、酢酸マンガンなどが挙げられる。
【００５９】
勿論、Ｂｉや、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ等を二種以上含む金属錯体を用いてもよい。また、バッファー層の前駆体溶液の溶媒としては、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、オクタン、デカン、シクロヘキサン、キシレン、トルエン、テトラヒドロフラン、酢酸、オクチル酸などが挙げられる。
【００６０】
このように、バッファー層７２を作製するには、例えば、Ｂｉと、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ又はＭｎの金属錯体を含む前駆体溶液を用い、これをＰｔからなる第１電極６０上に塗布等し焼成すればよい。前駆体溶液等の原料の組成は特に限定されず、各金属が所望のモル比となるように混合すればよい。
【００６１】
次いで、このバッファー層前駆体膜７１を所定温度（例えば、１５０〜２００℃）に加熱して一定時間乾燥させる（バッファー層乾燥工程）。次に、乾燥したバッファー層前駆体膜７１を所定温度（例えば、３５０〜４５０℃）に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（バッファー層脱脂工程）。ここで言う脱脂とは、バッファー層前駆体膜７１に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることである。バッファー層乾燥工程やバッファー層脱脂工程の雰囲気は限定されず、大気中、酸素雰囲気中や、不活性ガス中でもよい。
【００６２】
次に、図５（ｄ）に示すように、バッファー層前駆体膜７１を所定温度、例えば６００〜８５０℃程度に加熱して、一定時間、例えば、１〜１０分間保持することによって結晶化させ、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム又はマンガンの元素を含む酸化物からなるバッファー層７２を形成する（焼成工程）。
【００６３】
このバッファー層焼成工程においても、雰囲気は限定されず、大気中、酸素雰囲気中や、不活性ガス中でもよい。バッファー層乾燥工程、バッファー層脱脂工程及びバッファー層焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置やホットプレート等が挙げられる。
【００６４】
本実施形態のバッファー層７２は、第１電極６０上に島状に形成される。島状に形成することにより、電圧が誘電率の低いバッファー層７２に集中し、圧電体層７０に印加される電圧が降下する影響を軽減することができる。これにより、電圧が効率的に圧電体層７０に印加され、十分な変位量を得ることができる等、圧電特性を向上させることができる。なお、本実施形態では、塗布工程を１回として１層からなるバッファー層７２を形成したが、複数層からなるバッファー層７２を形成してもよい。
【００６５】
次に、バッファー層７２上にＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ、及びＴｉを含む複合酸化物からなる複合酸化物層７４を形成する。複合酸化物層７４は、例えば、金属錯体を含む溶液を塗布乾燥し、脱脂することにより製造することができる。その他、レーザーアブレーション法、スパッタリング法、パルス・レーザー・デポジション法（ＰＬＤ法）、ＣＶＤ法、エアロゾル・デポジション法などでも複合酸化物層７４を製造することもできる。
【００６６】
複合酸化物層７４を化学溶液法で形成する場合の具体的な形成手順例としては、まず、図６（ａ）に示すように、バッファー層７２上に、金属錯体、具体的には、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉを含有する金属錯体を含むＭＯＤ溶液やゾルからなる酸化物層形成用組成物（前駆体溶液）をスピンコート法などを用いて、塗布して複合酸化物層７４の前駆体膜（複合酸化物前駆体膜）７３を形成する（塗布工程）。
【００６７】
塗布する前駆体溶液は、焼成によりＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉを含む複合酸化物を形成しうる金属錯体を混合し、該混合物を有機溶媒に溶解または分散させたものである。また、Ｍｎ、ＣｏやＣｒを含む複合酸化物からなる複合酸化物層７４を形成する場合は、さらに、Ｍｎ、ＣｏやＣｒを有する金属錯体を含有する前駆体溶液を用いる。
【００６８】
Ｂｉや、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒをそれぞれ含む金属錯体を有する金属錯体の混合割合は、各金属が所望のモル比となるように混合すればよい。
【００６９】
Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒをそれぞれ含む金属錯体としては、例えば、アルコキシド、有機酸塩、βジケトン錯体などを用いることができる。Ｂｉを含む金属錯体としては、例えば２−エチルヘキサン酸ビスマス、酢酸ビスマスなどが挙げられる。Ｆｅを含む金属錯体としては、例えば２−エチルヘキサン酸鉄、酢酸鉄、トリス（アセチルアセトナート）鉄などが挙げられる。
【００７０】
Ｂａを含む金属錯体としては、例えばバリウムイソプロポキシド、２−エチルヘキサン酸バリウム、バリウムアセチルアセトナートなどが挙げられる。Ｔｉを含有する金属錯体としては、例えばチタニウムイソプロポキシド、２−エチルヘキサン酸チタン、チタン（ジ−ｉ−プロポキシド）ビス（アセチルアセトナート）などが挙げられる。Ｍｎを含む金属錯体としては、例えば２−エチルヘキサン酸マンガン、酢酸マンガンなどが挙げられる。
【００７１】
Ｃｏを含む有機金属化合物としては、例えば２−エチルヘキサン酸コバルト、コバルト（III）アセチルアセトナートなどが挙げられる。Ｃｒを含む有機金属化合物としては、２−エチルヘキサン酸クロムなどが挙げられる。勿論、Ｂｉや、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒを二種以上含む金属錯体を用いてもよい。
【００７２】
また、前駆体溶液の溶媒としては、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、オクタン、デカン、シクロヘキサン、キシレン、トルエン、テトラヒドロフラン、酢酸、オクチル酸などが挙げられる。
【００７３】
次いで、この複合酸化物前駆体膜７３を所定温度（例えば、１５０〜２００℃）に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。次に、乾燥した複合酸化物前駆体膜７３を所定温度（例えば、３５０〜４５０℃）に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。ここで言う脱脂とは、複合酸化物前駆体膜７３に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることである。乾燥工程や脱脂工程の雰囲気は限定されず、大気中、酸素雰囲気中や、不活性ガス中でもよい。なお、塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程を複数回行ってもよい。
【００７４】
次に、図６（ｂ）に示すように、複合酸化物前駆体膜７３を所定温度、例えば６００〜８５０℃程度に加熱して、一定時間、例えば、１〜１０分間保持することによって焼成する（焼成工程）。これにより結晶化し、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなる複合酸化物層７４となる。この焼成工程においても、雰囲気は限定されず、大気中、酸素雰囲気中や、不活性ガス中でもよい。乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置やホットプレート等が挙げられる。
【００７５】
次いで、上述した塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程や、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程を所望の膜厚等に応じて複数回繰り返して複数の複合酸化物層７４を形成することで、図６（ｃ）に示すように、バッファー層７２及び複数層の複合酸化物層７４からなる所定の厚さの圧電体層７０を形成する。例えば、塗布溶液の１回あたりの膜厚が０．１μｍ程度の場合には、例えば、１層のバッファー層７２と１０層の複合酸化物層７４からなる圧電体層７０全体の膜厚は約１．０μｍ程度となる。なお、本実施形態では、複合酸化物層７４を積層して設けたが、１層のみでもよい。
【００７６】
このように、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含む酸化物からなるバッファー層７２を形成すると、この上に形成されるＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉを含む圧電材料からなる層（本実施形態においては複合酸化物層７４）は、バッファー層上に形成しなかった場合と比較して、顕著にクラックの発生を抑制することができる。これは、バッファー層７２によって、その上に形成される複合酸化物層７４のペロブスカイト構造の結晶成長が促進されるためと推測される。また、バッファー層７２上に形成される複合酸化物層７４は、バッファー層７２によりその配向性が制御される。具体的には、バッファー層７２の組成や膜厚に依存して、特定の向きに強く配向した複合酸化物層７４となる。
【００７７】
本実施形態では、バッファー層をビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム及びマンガンから選択される１つの元素とを含む酸化物から構成することにより、複合酸化物層７４の結晶を特定の向きに強配向した膜とすることができる。これにより、複合酸化物層７４の結晶性は優れたものとなり、クラックの発生が防止される。さらに、結晶が特定の向きに強配向した膜は、ランダムな配向の場合や、複数の配向が混在している場合よりも、圧電体の特性を発揮させることが可能となる。この結果、本実施形態の複合酸化物層７４を有する圧電体層７０の圧電特性は優れたものとなる。
【００７８】
圧電体層７０を形成した後は、図７（ａ）に示すように、圧電体層７０上に白金等からなる第２電極８０をスパッタリング法等で形成し、各圧力発生室１２に対向する領域に、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングして、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０を有する圧電素子３００を形成する。なお、圧電体層７０と第２電極８０とのパターニングでは、所定形状に形成したレジスト（図示なし）を介してドライエッチングすることにより一括して行うことができる。その後、必要に応じて、例えば、６００〜８５０℃の温度域でアニールを行ってもよい。これにより、圧電体層７０と第１電極６０や第２電極８０との良好な界面を形成することができ、かつ、圧電体層７０の結晶性をさらに高くすることができる。
【００７９】
次に、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００８０】
次に、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００側に、シリコンウェハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハー１３０を接着剤３５を介して接合した後に、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚さに薄くする。
【００８１】
次に、図８（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０上に、マスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００８２】
そして、図８（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５等を形成する。
【００８３】
その後は、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板用ウェハー１３０とは反対側の面のマスク膜５２を除去した後にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウェハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハー１１０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによって、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩとする。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例１〜７及び比較例１〜１１のバッファー層の作製条件、下記試験例１の結果から得られた各圧電体層の面指数を表１に示す。
【００８５】
（実施例１）
まず、（１００）単結晶シリコン（Ｓｉ）基板の表面に熱酸化により膜厚１２００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜を形成した。次に、ＳｉＯ２膜上にＲＦマグネトロンスパッター法により膜厚４０ｎｍのチタン膜を作製し、熱酸化することで酸化チタン膜を形成した。次に、酸化チタン膜上にＲＦマグネトロンスパッター法により、（１１１）面に配向し厚さ１００ｎｍの白金膜（第１電極６０）を形成した。
【００８６】
次いで、第１電極６０上にＢｉ、Ａｌを含むバッファー層７２を形成した。その手法は以下のとおりである。まず、２−エチルヘキサン酸ビスマス、２−エチルヘキサン酸アルミニウムのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ａｌ＝１００：１００となるように混合し、ビスマスのモル濃度が０．０３１２５ｍｏｌ／Ｌとなるようにｎ−オクタンで調製したものを用いて、バッファー層の前駆体溶液を調製した。
【００８７】
次いで、バッファー層の前駆体溶液を、酸化チタン膜及び白金膜が形成された上記基板上に滴下し、３０００ｒｐｍで２０ｓｅｃ、基板を回転させてスピンコート法により島状のバッファー層前駆体膜７１を形成し、第１電極６０の表面の一部を露出させた（バッファー層塗布工程）。
【００８８】
次に、ホットプレート上で、１８０℃で２分間乾燥した（バッファー層乾燥工程）。次いで、３５０℃で２分間脱脂を行った（バッファー層脱脂工程）。その後に、３℃／秒で７００℃まで昇温し、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で７００℃２分間の焼成を行うことにより、ビスマス及びアルミニウムとを含む、厚さ１０ｎｍの島状のバッファー層７２を形成した（バッファー層焼成工程）。なお、第１電極全体の面積に対する島状のバッファー層７２の占有面積の割合は、約２割であった。
【００８９】
次いで、このバッファー層７２上に複合酸化物層７４を形成した。その手法は以下のとおりである。まず、２−エチルヘキサン酸ビスマス、２−エチルヘキサン酸鉄、２−２−エチルヘキサン酸バリウム、２−エチルヘキサン酸チタン及びエチルヘキサン酸マンガン、の各ｎ−オクタン溶液を、各元素がモル比でＢｉ：Ｆｅ：Ｂａ：Ｔｉ：Ｍｎ＝７５：７１．２５：２５：２５：３．７５となるように混合して、前駆体溶液を調製した。
【００９０】
そしてこの前駆体溶液を、バッファー層７２上に滴下し、３０００ｒｐｍで基板を回転させてスピンコート法により複合酸化物前駆体膜７３を形成した（塗布工程）。次に、ホットプレート上で、１８０℃で２分間乾燥した（乾燥工程）。次いで、３５０℃で２分間脱脂を行った（脱脂工程）。その後、４００℃／秒で７５０℃まで昇温し、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ装置で７５０℃２分間の焼成を行うことにより、結晶化させて、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ及びＭｎを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなる厚さ８０ｎｍの複合酸化物層７４を形成した（焼成工程）。これにより、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０が得られた。
【００９１】
また、同様の操作により、厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。具体的には、上述した焼成工程で厚さ８０ｎｍの複合酸化物層７４を形成し、その後、複合酸化物前駆体膜７３の塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程を２回繰り返した後、焼成工程を行い、塗布から焼成までを４回繰り返した。これにより、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０が得られた。
【００９２】
（実施例２）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸アルミニウムのｎ−オクタン溶液を、ビスマスのモル濃度が０．０６２５０ｍｏｌ／Ｌとなるようにｎ−オクタンで調製したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約１００ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、２０ｎｍであった。
【００９３】
（実施例３）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸アルミニウムのｎ−オクタン溶液を、ビスマスのモル濃度が０．１２５００ｍｏｌ／Ｌとなるようにｎ−オクタンで調製したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約１２０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、４０ｎｍであった。
【００９４】
（実施例４）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸アルミニウムのｎ−オクタン溶液を、ビスマスのモル濃度が０．２５０００ｍｏｌ／Ｌとなるようにｎ−オクタンで調製したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約１６０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、８０ｎｍであった。
【００９５】
（実施例５）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸シリコンのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｓｉ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであり、第１電極全体の面積に対するバッファー層７２の占有面積の割合は、約２割であった。
【００９６】
（実施例６）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸クロムのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｃｒ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであり、第１電極全体の面積に対するバッファー層７２の占有面積の割合は、約２割であった。
【００９７】
（実施例７）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸マンガンのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｍｎ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであり、第１電極全体の面積に対するバッファー層７２の占有面積の割合は、約２割であった。
【００９８】
（比較例１）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸イットリウムのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｙ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【００９９】
（比較例２）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸ガリウムのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｇａ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【０１００】
（比較例３）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸タンタルのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｔａ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【０１０１】
（比較例４）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸ジルコニウムのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｚｒ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【０１０２】
（比較例５）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸二オブのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｎｂ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【０１０３】
（比較例６）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸亜鉛のｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｚｎ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【０１０４】
（比較例７）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸ニッケルのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｎｉ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【０１０５】
（比較例８）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸銅のｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｃｕ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【０１０６】
（比較例９）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸バナジウムのｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｖ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【０１０７】
（比較例１０）
バッファー層の前駆体溶液として、２−エチルヘキサン酸ビスマス及び２−エチルヘキサン酸ホウ素のｎ−オクタン溶液を、モル濃度比がＢｉ：Ｂ＝１００：１００となるように混合したものを用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、バッファー層７２と、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約９０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、バッファー層７２と、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。なお、バッファー層７２の厚さは、１０ｎｍであった。
【０１０８】
（比較例１１）
バッファー層を形成せず、バッファー層の前駆体溶液の代わりに、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ及びＭｎを含む圧電材料層と同様の組成の前駆体溶液を用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、単層の複合酸化物層７４からなる厚さ約８０ｎｍの圧電体層７０を形成した。また、同様の操作により、積層構造の複合酸化物層７４からなる厚さ約７００ｎｍの圧電体層７０を形成した。
【０１０９】
（試験例１）
実施例１〜７、比較例１〜１１の膜厚８０ｎｍの複合酸化物層を有する圧電体層について、Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ社製の「Ｄ８  Ｄｉｓｃｏｖｅｒ」を用い、Ｘ線回折ピークの測定を行うと共に、Ｘ線回折強度を示す２次元マッピングを得た。図９〜図１２に、Ｘ線回折ピークの測定結果を示す。また、図１３〜図１６に、実施例７、実施例１〜５、比較例１１の圧電体層についてのＸ線回折の２次元検出器を用いた場合の２次元マッピングを示す。
【０１１０】
最初に、Ｘ線回折ピークの測定結果について説明する。図９に示すように、実施例１〜４のビスマス及びアルミニウムを含むバッファー層を用いた場合、バッファー層の厚さが１０ｎｍの圧電体層の結晶は、（１１１）面に強く配向していることがわかった。厚さが、２０ｎｍ、４０ｎｍ、８０ｎｍの圧電体層の結晶は、若干（１１０）面の配向成分を含むが、厚さが１０ｎｍの圧電体層と同様に（１１１）面に強く配向していることがわかった。
【０１１１】
図１０に示すように、実施例５のビスマス及びシリコンを含むバッファー層を用いた場合、圧電体層の結晶は（１１０）面に強く配向していることがわかった。また、実施例６のビスマス及びクロムを含むバッファー層を用いた場合、圧電体層の結晶は、（１００）面に強く配向していることがわかった。また、図１３に示すように、実施例７のビスマス及びマンガンを含むバッファー層を用いた場合、圧電体層の結晶は（１００）面に強く配向していることがわかった。なお、このような実施例１〜６の結晶配向は、後述する２次元マッピングからも確認されている（図１４〜図１６（ａ）参照）。
【０１１２】
一方、ビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム又はマンガン以外の元素を含む、比較例１〜１０のバッファー層を用いた場合、圧電体層の結晶は、（１００）面及び（１１０）面にピークがそれぞれ認められた。また、比較例１１のバッファー層を有さない圧電体層についても同様に、（１００）面及び（１１０）面にピークがそれぞれ認められた。この結果、比較例１〜１１の圧電体層の結晶は、無配向（ランダム配向）、もしくは、（１００）配向、（１１０）配向、無配向（ランダム配向）が共存している混相であることがわかった。また、比較例１、３、５には２８〜３０°にピークが見られることからペロブスカイト以外の異相が析出していることがわかった。なお、比較例１１の配向は、後述する２次元マッピングからも、（１００）面及び（１１０）面に配向していることが確認されている（図１６（ｂ）参照）。
【０１１３】
次に、二次元マッピングについて説明する。図１３〜図１６に示す二次元マッピングは、二次元の検出器の２θの位置を２５°に固定し、サンプルの角度を動かすことにより得られたものある。なお、回折ピークが得られる位置は、（１００）面が２θ＝２２．４°、（１１０）面が２θ＝３１．８°、（１１１）面が２θ＝３８．２°付近となる。
【０１１４】
このような２次元マッピングから、ペロブスカイト構造の圧電体の配向を判別することができる。具体的に、（１１０）面での配向の判別方法を例に挙げて説明する。なお、以下の判別方法は、（１００）面、（１１１）面においても同様に適用することができる。
２次元マッピングでペロブスカイト構造の圧電体がランダム配向している場合と、（１１０）面に強配向している場合と、どちらも共存している場合とでは、ペロブスカイトの（１１０）面の回折線が観察される２θ＝３２°付近において、それぞれ、一様な強度でリング状に回折線が観測される場合がランダム配向している場合である。また、中央部を中心にスポット状に回折線が観測される場合は（１１０）面に強配向している場合である。さらに、外周部近くでは一様な強度でリング状に回折線が観測され、中央部付近ではスポット状に観測される場合はランダム配向と（１１０）面の強配向した配向が混在する。一方、その他の強配向の面がある場合はランダム配向でリングができる沿線上で中央部以外の場所にスポットができる場合がある。つまり、（１１０）面に強配向している場合とは、２θ＝３２°付近の中央部を中心にスポット状に回折線が観測される場合のことをいう。配向の評価を行う場合は、各面において同様の操作を行った。
【０１１５】
図１３に示すように、実施例７の圧電体層は、（１００）配向を示す位置の中央部にスポット状の回折線が観測されたため、（１００）面に強配向していることがわかった。また、図１４（ａ）に示すように、実施例１の圧電体層は、（１１１）配向を示す位置の中央部にスポット状の回折線が観測されたため、（１１１）面に強配向していることがわかった。一方、図１４（ｂ）、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例２〜４の圧電体層は、（１１１）配向を示す位置の中央部にスポット状の回折線が観測されると共に、（１１０）配向を示す位置で、中央部から外周部にかけてリング状の回折線が観測されたため、若干（１１０）面の配向成分を含むが、実施例１の圧電体層と同様に（１１１）面に強く配向していることがわかった。
【０１１６】
また、図１６（ａ）に示すように、実施例５の圧電体層は、（１１０）配向を示す位置の中央部にスポット状の回折線が観測されたため、（１１０）面に強配向していることがわかった。
【０１１７】
また、図１６（ｂ）に示すように、比較例１１の圧電体層は、（１１１）配向を示す位置の中央部にスポット状の回折線が観測されると共に、（１１０）配向を示す位置で、中央部から外周部にかけてリング状の回折線が観測されたため、（１１１）面及び（１１０）面に配向していることがわかった。この結果、２次元マッピングから判断された圧電体層の配向性は、Ｘ線回折ピークの測定結果と一致することが確認された。
【０１１８】
以上の結果から、バッファー層をビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム又はマンガンを含む酸化物で構成することにより、圧電体層のペロブスカイト構造の結晶成長を促進することができ、圧電体層の結晶を特定の方向に強配向させることが可能であることがわかった。結晶が特定の方向に揃うことにより、結晶性は良好となり、圧電体層のクラックの発生が防止される。詳細は、試験例２で説明する。
【０１１９】
【表１】
2014192268.tif 000003
【０１２０】
（試験例２）
実施例１〜７、比較例１〜１１の膜厚７００ｎｍの圧電体層について、第２電極８０を形成していない状態、すなわち、圧電体層が形成された直後の表面を金属顕微鏡により１００倍にて観察した。実施例７及び比較例１１の結果を図１７、図１８に示す。
【０１２１】
図１７に示すように、実施例７の圧電体層については、クラックの発生が認められなかった。一方、図１８に示すように、比較例１１の圧電体層については、多くのクラックが発生していることがわかった。同様に、実施例１〜６の圧電体層は、クラックの発生が認められず、比較例１〜１０の圧電体層は、多くのクラックが発生していることがわかった。
【０１２２】
この結果、圧電体層のペロブスカイト構造の結晶が特定の方向に強配向することにより、圧電体層のクラックが発生せず、結晶性が良好となることが明らかとなった。これは、バッファー層がビスマスと、アルミニウム、シリコン、クロム又はマンガンを含む酸化物で構成されているからである。
【０１２３】
次に、実施例１、７において、複合酸化物層７４を形成していない状態のバッファー層７２について、形成直後の表面を、走査電子顕微鏡により１０万倍にて観察した。この結果を図１９（ａ）、（ｂ）に示す。図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例１、７のバッファー層は、複数のドメインが互いに離間し、島状となって形成されていることが確認された。また、各ドメインの間からは、第１電極が露出していることが確認された。
【０１２４】
（試験例３）
以下の手法で、バッファー層を島状に形成したことによる電圧降下の影響をシミュレーションにより評価した。島状のバッファー層を有する圧電体層を備えた圧電素子に１Ｖの電圧を印加した場合に、バッファー層にかかる印加電圧を算出した。表２に、計算に用いたパラメータを示す。
【０１２５】
図２０に、バッファー層の占有面積の割合とバッファー層にかかる印加電圧の割合との関係を示す。なお、バッファー層の占有面積の割合は、バッファー層及び複合酸化物層の表面を膜厚方向から平面視した際の、（バッファー層の占有面積）÷（複合酸化物層全体の面積）から算出した。
【０１２６】
図２０に示すように、バッファー層の占有面積の割合が約９割になると急激にバッファー層にかかる印加電圧が減少することがわかった。この結果、バッファー層の占有面積は小さければ小さい程、例えば、２割以下にすることにより、誘電率の低いバッファー層に電圧が集中することを防止でき、バッファー層による電圧降下の影響を軽減することができることがわかった。
【０１２７】
以上、試験例１〜３の結果から、クラックの発生が抑制され、結晶配向性に優れ、さらにバッファー層による電圧降下の悪影響が軽減された圧電体層を得ることができることがわかった。得られた圧電体層は、その圧電体の特性を十分に発揮することが可能な膜である。したがって、本発明によれば、圧電特性に優れ、信頼性の高い液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子を実現することができる。
【０１２８】
【表２】
2014192268.tif 000004
【０１２９】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、流路形成基板１０として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
【０１３０】
さらに、上述した実施形態では、基板（流路形成基板１０）上に第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層した圧電素子３００を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子にも本発明を適用することができる。
【０１３１】
また、これら実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図２１は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【０１３２】
図２１に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【０１３３】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【０１３４】
なお、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【０１３５】
また、本発明にかかる圧電素子は、液体噴射ヘッドに用いられる圧電素子に限定されず、その他のデバイスにも用いることができる。その他のデバイスとしては、例えば、超音波発信器等の超音波デバイス、超音波モーター、温度−電気変換器、圧力−電気変換器、強誘電体トランジスター、圧電トランス、赤外線等の有害光線の遮断フィルター、量子ドット形成によるフォトニック結晶効果を使用した光学フィルター、薄膜の光干渉を利用した光学フィルター等のフィルターなどが挙げられる。また、センサーとして用いられる圧電素子、強誘電体メモリーとして用いられる圧電素子にも本発明は適用可能である。圧電素子が用いられるセンサーとしては、例えば、赤外線センサー、超音波センサー、感熱センサー、圧力センサー、焦電センサー、及びジャイロセンサー（角速度センサー）等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１３６】
Ｉ  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  ＩＩ  インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、  １０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク供給路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  ３１  マニホールド部、  ３２  圧電素子保持部、  ４０  コンプライアンス基板、  ５０  弾性膜、  ６０  第１電極、  ７０  圧電体層、  ７２  バッファー層、  ７４  複合酸化物層、  ８０  第２電極、  ９０  リード電極、  １００  マニホールド、  １２０  駆動回路、  ３００  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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