(57)【要約】【課題】環境への負荷が小さく、かつ変位特性の高い圧電素子を有する液体噴射ヘッド、これを用いた液体噴射装置及び圧電素子を提供する。【解決手段】液体噴射ヘッドＩは、液滴を噴射するノズルに連通した圧力発生室１２と、圧電体層７０と該圧電体層７０の両面に設けられた一対の電極とを有する圧電素子３００と、を具備し、前記圧電体層７０が、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム及び酸化ユウロピウムを含むペロブスカイト型酸化物からなる。液体噴射装置は、この液体噴射ヘッドを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を噴射するノズルに連通した圧力発生室と、圧電体層と該圧電体層の両面に設けられた一対の電極とを有する圧電素子と、を具備し、
前記圧電体層が、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム及び酸化ユウロピウムを含むペロブスカイト型酸化物からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧電体層が、カリウムをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧電体層が、シリコンをさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記圧電体層が、酸化ジルコニウムをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記圧電体層が、下記式（１）で表されるペロブスカイト型酸化物からなることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
ｘ[ＢａＴｉＯ３]−(１−ｘ)[ＣａＴｉＯ３]−ｙ[Ｅｕ２Ｏ３]−ｚ[ＺｒＯ２]    （１）
(０．９３≦ｘ≦０．９５、０．００５≦ｙ≦０．０１、０．００５≦ｚ≦０．０１)
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
圧電体層と該圧電体層の両面に設けられた一対の電極とを有する圧電素子であって、
前記圧電体層が、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム及び酸化ユウロピウムを含むペロブスカイト型酸化物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】
本発明は液体噴射ヘッド、それを用いた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開口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開口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、圧電セラミックスからなる圧電体層を、２つの電極で挟んで構成されたものがある。このような圧電素子は、撓み振動モードのアクチュエーター装置として液体噴射ヘッドに搭載される。
【０００３】
圧電セラミックスとして、高い変位特性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた液体噴射ヘッドが知られている（特許文献１参照）。しかし、環境汚染の観点から、有害物質である鉛の含有量を抑えた圧電セラミックスを用いた液体噴射ヘッドが求められている。ここで、鉛を含有しない圧電セラミックスとして、例えばＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有するＢａＴｉＯ３が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、ＢａＴｉＯ３からなる圧電セラミックスを液体噴射ヘッドの圧電素子として用いるには、ＢａＴｉＯ３の圧電特性は十分とは言えず、さらなる向上が望まれている。このため、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）にチタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３）を添加することで、耐電圧性を向上させたものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２２３４０４号公報
【特許文献２】特開２０００−７２５３９号公報
【特許文献３】特開平６−２７９１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＢａＴｉＯ３にＣａＴｉＯ３を添加した圧電セラミックスを圧電素子に用いた場合であっても、変位特性が十分ではないために、インクジェット式記録ヘッドの噴射特性を十分に得ることができないという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、環境への負荷が小さく、かつ変位特性の高い圧電素子を有する液体噴射ヘッド、これを用いた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】
本発明の液体噴射ヘッドは、液滴を噴射するノズルに連通した圧力発生室と、圧電体層と該圧電体層の両面に設けられた一対の電極とを有する圧電素子と、を具備し、前記圧電体層が、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム及び酸化ユウロピウムを含むペロブスカイト型酸化物からなることを特徴とする。本発明の液体噴射ヘッドは、圧電体層がチタン酸バリウム、チタン酸カルシウム及び酸化ユウロピウムを有することで、環境への負荷が小さく、かつ変位特性が高い。このため、液体噴射ヘッドとしての噴射特性を十分得ることができる。
【０００９】
また、前記圧電体層が、カリウムをさらに含むか、シリコンをさらに含むことが好ましい。ＫかＳｉを含むことにより結晶化温度を低減することができるので、より低温で圧電体層を形成することが可能である。
【００１０】
そして、前記圧電体層が、酸化ジルコニウムをさらに含むことが好ましい。これによれば、変位特性がさらに良好になる。
【００１１】
また、前記圧電体層が、下記式（１）で表されるペロブスカイト型酸化物からなることが好ましい。これによれば、確実に変位特性を向上させることができる。
ｘ[ＢａＴｉＯ３]−(１−ｘ)[ＣａＴｉＯ３]−ｙ[Ｅｕ２Ｏ３]−ｚ[ＺｒＯ２]    （１）
(０．９３≦ｘ≦０．９５、０．００５≦ｙ≦０．０１、０．００５≦ｚ≦０．０１)
【００１２】
本発明の液体噴射装置は、前記液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。かかる環境への負荷が小さく、変位特性の高い圧電素子を有する液体噴射ヘッドを備えることで、環境への負荷が小さく、かつ、液体噴射性能の高い液体噴射装置とすることができる。
【００１３】
また、本発明の圧電素子は、圧電体層と該圧電体層の両面に設けられた一対の電極とを有する圧電素子であって、前記圧電体層が、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム及び酸化ユウロピウムを含むペロブスカイト型酸化物からなることを特徴とする。これによれば、圧電体層がチタン酸バリウム、チタン酸カルシウム及び酸化ユウロピウムを有することで、環境への負荷が小さく、かつ変位特性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す模式的要部断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す模式的要部断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す模式的要部断面図である。
【図６】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す模式的要部断面図である。
【図７】実施形態２に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図８】実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
【図９】試料１の誘電率−温度の測定結果を示す図である。
【図１０】試料３の誘電率−温度の測定結果を示す図である。
【図１１】試料６の誘電率−温度の測定結果を示す図である。
【図１２】試料１のＸ線回折パターンを示す図である。
【図１３】試料６のＸ線回折パターンを示す図である。
【図１４】他の実施形態に係る液体噴射装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係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の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、本実施形態の流路形成基板１０の一方面には弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０は、例えば一方面の結晶面方位が（１１１）面に優先配向したシリコン単結晶基板からなる。なお、本発明で「（１１１）面に優先配向している」とは、全ての結晶が（１１１）面に配向している場合と、ほとんどの結晶（例えば、９０％以上）が（１１１）面に配向している場合とを含むものである。弾性膜５０は、例えば酸化シリコンからなる。なお、本実施形態ではシリコン単結晶基板は（１１１）面に優先配向しているとしたが、これに限定されるものではない。
【００１７】
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リザーバー部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１００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。
【００１８】
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。
【００１９】
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が形成されている。この弾性膜５０上には、第１電極６０と、厚さが１０μｍ以下、好ましくは０．３〜１．５μｍの薄膜の圧電体層７０と、第２電極８０とが、積層形成されて、圧電素子３００を構成している。第１電極６０及び第２電極８０は、例えばプラチナ（Ｐｔ）からなり、第１電極６０及び第２電極８０は、（１１１）面に優先配向している。また、第１電極６０と弾性膜５０との間には、密着層６１が形成されている。密着層６１としては、下電極膜６０と弾性膜５０との密着力を向上させるものであれば、特に限定されず、例えば、厚さが１０〜５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びタングステン（Ｗ）からなる群から選択される少なくとも一つの元素を主成分とするものが挙げられる。このように第１電極６０と弾性膜５０との間に密着層６１を設けることによって、弾性膜５０と第１電極６０との密着力を高めることができる。
【００２０】
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を圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。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、変位可能に設けられた圧電素子３００をアクチュエーター装置と称する。
【００２１】
第１電極６０上に形成される圧電体層７０は、チタン酸バリウム（例えばＢａＴｉＯ３）、チタン酸カルシウム（例えばＣａＴｉＯ３）、酸化ユウロピウム（例えばＥｕ２Ｏ３）を含有するペロブスカイト型酸化物である。具体的には、圧電体層７０は、チタン酸バリウムを主成分（例えば圧電体層７０全体の９０％以上）とし、さらにチタン酸カルシウム、酸化ユウロピウムを含有している（それぞれ例えば圧電体層７０全体の２〜１０％、０．１〜５％）。
【００２２】
このように、本実施形態においては、圧電体層７０が、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム及び酸化ユウロピウムを含有していることで、圧電素子３００は、耐電圧特性が高く、かつ、変位特性が高い。その結果、インクジェット式記録ヘッドＩは実用に耐えうるものとなる。以下、詳細に説明する。
【００２３】
従来、非鉛系圧電セラミックスとして知られていたチタン酸バリウムにチタン酸カルシウムを添加したものでは、耐電圧性が高いが変位特性が低く、インクジェット式記録ヘッドＩに搭載される圧電素子３００の圧電体層７０として用いることができなかった。そこで、本実施形態においては、チタン酸バリウムに添加物としてチタン酸カルシウムを含有させただけでなく、さらに酸化ユウロピウムを含有させている。このようにさらに酸化ユウロピウムを含有させることで、変位特性を向上させることができる。また、温度特性や耐久性も良好である。この点については後述する実験例で詳細に説明する。
【００２４】
そして、圧電体層７０は、さらに酸化ジルコニウム（例えばＺｒＯ２）を含有していることが好ましい。このように、酸化ジルコニウムも含有すると、さらに変位特性を向上させることができる。
【００２５】
圧電体層７０は、例えばチタン酸バリウム：チタン酸カルシウム：酸化ユウロピウム：酸化ジルコニウム＝０．９３〜０．９５：０．０５〜０．０７：０．００５〜０．０１：０．００５〜０．０１（重量比）であることが好ましく、例えば、下記式（１）で表される。勿論、酸化ジルコニウムを含有しない場合は、下記式（１）においてｚ＝０である。
ｘ[ＢａＴｉＯ３]−(１−ｘ)[ＣａＴｉＯ３]−ｙ[Ｅｕ２Ｏ３]−ｚ[ＺｒＯ２]    （１）（０．９３≦ｘ≦０．９５、０．００５≦ｙ≦０．０１、０．００５≦ｚ≦０．０１）
【００２６】
なお、ペロブスカイト型酸化物とは、ペロブスカイト構造を有する化合物である。この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）を作っているものである。そして、ＡサイトにＢａ、Ｃａ、Ｅｕが、ＢサイトにＴｉや必要に応じて含有させるＺｒが位置している。
【００２７】
そして、本発明においては、酸化ユウロピウムや酸化ジルコニウムが主成分であるチタン酸バリウムに対して少量添加されることにより、ＥｕがＢａが存在するＡサイトに入り、ＺｒがＴｉが存在するＢサイトに入る。ここで、Ｂａのイオン半径は１４９ｐｍであり、Ｅｕのイオン半径は９５ｐｍであるので、ＢａとＥｕとではイオン半径が大きく異なる。また、Ｔｉのイオン半径は７５ｐｍであり、Ｚｒのイオン半径は８６ｐｍであるので、ＴｉとＺｒとでは、イオン半径が大きく異なる。したがって、ＥｕやＺｒが結晶格子のＡサイトやＢサイトに入ることにより結晶格子が変形し、それによりドメインの回転が容易になるため、圧電特性（変位特性）が改善すると推測される。
【００２８】
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。
【００２９】
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及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部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。このリザーバー部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リザーバー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、リザーバー部３１のみをリザーバー１００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）にリザーバー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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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によってリザーバー部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のリザーバー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、リザーバー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。
【００３５】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部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、リザーバー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、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。
【００３６】
図３〜図５を用いて本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。図３〜図５は、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【００３７】
まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板１０が複数一体的に形成される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を構成する酸化膜５１を形成する。この酸化膜５１の形成方法は特に限定されないが、本実施形態では、流路形成基板用ウェハー１１０を熱酸化し、その表面に弾性膜５０となる二酸化シリコン膜５１を形成している。
【００３８】
そして、図３（ｂ）に示すように、酸化膜５１上に密着層６１を形成する。密着層６１の形成方法は特に限定されないが、スパッタリング法や、ＣＶＤ法等に形成することができる。
【００３９】
次いで、図３（ｃ）に示すように、密着層６１上にプラチナ（Ｐｔ）からなり厚さが５０〜５００ｎｍの第１電極６０を形成し、この第１電極６０及び密着層６１を所定形状にパターニングする。第１電極６０の形成方法は特に限定されないが、スパッタリング法や、ＣＶＤ法等により形成することができる。本実施形態では、スパッタリング法により形成されている。パターニングとしては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。
【００４０】
次いで、図４（ａ）に示すように、チタン酸バリウムを主成分とし、さらにチタン酸カルシウム、酸化ユウロピウム及び必要に応じて酸化ジルコニウムを含有している圧電体層７０を形成する。圧電体層７０の製造方法は、例えば、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法やスパッタリング法等が挙げられるが、本実施形態ではゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。これは、後述する本実施形態のゾルを用いてゾル−ゲル法で圧電体層７０を形成することで、圧電体層７０にクラックが発生することを抑制でき、かつ、コストを低減させることができるからである。
【００４１】
本実施形態のゾル−ゲル法において用いられるゾル（溶液）について以下一例を説明する。本実施形態のゾルは、ＣａＴｉＯ３ゾル、Ｅｕ２Ｏ３ゾル及び必要に応じて含有させるＺｒＯ２ゾルを添加したＢａＴｉＯ３ゾル中に、平均粒径が１０〜１００ｎｍのＢａＴｉＯ３からなる微粉をさらに添加したものである。このように、通常圧電体層７０を形成するための金属有機化合物を含むゾルにパウダー状のＢａＴｉＯ３を添加することで、ゾル中におけるＢａＴｉＯ３濃度を高くすることができる。これにより、固形分が増え、膜を厚く形成できると共に、ゾルが焼成時に収縮しにくくなり、結果として応力が小さくなるのでクラックの発生を抑制することが可能である。即ち、従来、ＢａＴｉＯ３系薄膜は、クラックが発生しやすいという問題があったが、本実施形態では、このようにゾルにパウダーを添加することにより、クラックの発生を効果的に抑制することができる。このようなＢａＴｉＯ３パウダーとしては、例えば堺化学社製ＢＴ０１を用いることができる。
【００４２】
さらに、本実施形態で用いられるゾルには、結晶化温度を低下させるべく、カリウム（Ｋ）及びシリコン（Ｓｉ）から選ばれた少なくとも一方を添加することが好ましい。即ち、従来、チタン酸バリウム系薄膜を形成する際には、結晶化温度が高いという問題があったが、本実施形態では、このようにゾルにＫ及びＳｉから選ばれた少なくとも一方を添加することで、結晶化温度を低くすることができる。この場合、Ｋ及びＳｉについては、それぞれゾル状態で添加することが可能である。
【００４３】
具体的な方法について以下説明する。第１電極６０が形成された流路形成基板１０上に前述したゾル（溶液）を塗布し、圧電体前駆体膜とする（塗布工程）。ここで、圧電体前駆体膜は、通常のＰＺＴ膜であれば、それぞれ厚さが０．５〜１．０μｍとなるように形成するが、本実施形態では、１．０〜２．０μｍ、好ましくは１．５〜２．０μｍである。これは、上述のように、本実施形態のゾルを用いて形成すると固溶分が多く、かつ圧電体層７０にクラックが発生しにくいことから、厚く形成することができるものである。次いで、所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。例えば、本実施形態では、１５０〜１８０℃で２〜１０分間保持することで乾燥させている。
【００４４】
次に、乾燥した圧電体前駆体膜を所定温度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）。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜を３００〜４５０℃程度の温度に加熱して約２〜１０分保持することで脱脂した。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜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。次に、圧電体前駆体膜を赤外線加熱装置によって所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、圧電体膜を形成する（焼成工程）。
【００４５】
これらの塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことにより複数層の圧電体膜からなる圧電体層７０を形成する。ここで、本実施形態では、上述したゾルを用いているので、クラックが発生しにくいため厚く圧電体前駆体膜を形成することができる。したがって、圧電体膜形成工程の繰り返し回数が減り、コストを削減することができる。
【００４６】
次に、図４（ａ）に示すように、圧電体層７０上に亘って、第２電極８０を形成する。そして、その後図４（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。圧電体層７０及び第２電極８０のパターニングとしては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。
【００４７】
次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図４（ｃ）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ことで形成される。
【００４８】
次に、図５（ａ）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を介して接合する。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。次いで、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０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。そして、図６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。
【００５０】
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、図１に示すように本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩとする。
【００５１】
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２に係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８は、インクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【００５２】
図示するように、インクジェット式記録ヘッド５１０は、アクチュエーターユニット５２０と、アクチュエーターユニット５２０が固定される１つの流路ユニット５３０と、アクチュエーターユニット５２０に接続される配線基板５５０とで構成されている。
【００５３】
アクチュエーターユニット５２０は、圧電素子５４０を具備するアクチュエーター装置であり、圧力発生室５２１が形成された流路形成基板５２２と、流路形成基板５２２の一方面側に設けられた振動板５２３と、流路形成基板５２２の他方面側に設けられた圧力発生室底板５２４とを有する。
【００５４】
流路形成基板５２２は、例えば、１５０μｍ程度の厚みを有するアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や、ジルコニア（ＺｒＯ2）などのセラミックス板からなり、本実施形態では、複数の圧力発生室５２１がその幅方向に沿って並設された列が２列形成されている。そして、この流路形成基板５２２の一方面に、例えば、厚さ１０μｍのジルコニアの薄板からなる振動板５２３が固定され、圧力発生室５２１の一方面はこの振動板５２３により封止されている。
【００５５】
圧力発生室底板５２４は、流路形成基板５２２の他方面側に固定されて圧力発生室５２１の他方面を封止すると共に、圧力発生室５２１の長手方向一方の端部近傍に設けられて圧力発生室５２１と後述するリザーバーとを連通する供給連通孔５２５と、圧力発生室５２１の長手方向他方の端部近傍に設けられて後述するノズル開口５３４に連通するノズル連通孔５２６とを有する。
【００５６】
そして、圧電素子５４０は、振動板５２３上の各圧力発生室５２１に対向する領域のそれぞれに設けられ、例えば、本実施形態では、圧力発生室５２１の列が２列設けられているため、圧電素子５４０の列も２列設けられている。
【００５７】
ここで、各圧電素子５４０は、振動板５２３上に設けられた第１電極（電極層）５４３と、各圧力発生室５２１毎に独立して設けられた圧電体層（圧電セラミックス層）５４４と、各圧電体層５４４上に設けられた第２電極（電極層）５４５とで構成されている。なお、本実施形態においては、圧電体層５４４は、一般的に膜厚が厚い（例えば１０〜１０００μｍ）圧電材料であり、例えば、金属酸化物や金属炭酸塩の粉末を物理的に混合・粉砕・成形を行った後に焼成する等の固相法等で作製するいわゆるバルクの圧電体層５４４である。また、第１電極５４３は、並設された圧電体層５４４に亘って設けられて各圧電素子５４０の共通電極となっており、振動板の一部として機能する。勿論、第１電極５４３を各圧電体層５４４毎に設けるようにしてもよい。
【００５８】
なお、アクチュエーターユニット５２０の各層である流路形成基板５２２、振動板５２３及び圧力発生室底板５２４は、粘土状のセラミックス材料、いわゆるグリーンシートを所定の厚さに成形して、例えば、圧力発生室５２１等を穿設後、積層して焼成することにより接着剤を必要とすることなく一体化される。そして、その後、振動板５２３上に圧電素子５４０が形成される。
【００５９】
第１電極５４３上に形成される圧電体層５４４は、実施形態１と同様の組成であり、Ｂチタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、酸化ユウロピウムを含有するペロブスカイト型酸化物である。具体的には、圧電体層５４４は、チタン酸バリウムを主成分（例えば圧電体層５４４全体の９０％以上）とし、さらにチタン酸カルシウム、酸化ユウロピウムを含有している（それぞれ例えば圧電体層５４４全体の２〜１０％、０．１〜５％）。このように、本実施形態においても、実施形態１と同様に、圧電体層５４４が、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム及び酸化ユウロピウムを含有していることで、圧電素子３００は、耐電圧特性が高く、かつ、変位特性が高い。その結果、インクジェット式記録ヘッド５１０は実用に耐えうるものとなる。以下、詳細に説明する。
【００６０】
従来、非鉛系圧電セラミックスとして知られていたチタン酸バリウムにチタン酸カルシウムを添加したものでは、耐電圧性が高いが変位特性が低く、インクジェット式記録ヘッドに搭載される圧電素子の圧電体層として用いることができなかった。そこで、本実施形態においては、チタン酸バリウムに添加物としてチタン酸カルシウムを含有させただけでなく、さらに酸化ユウロピウムを含有させている。このようにさらに酸化ユウロピウムを含有させることで、変位特性を向上させることができる。また、温度特性や耐久性も良好である。この点については後述する実験例で詳細に説明する。
【００６１】
そして、圧電体層５４４は、実施形態１と同様に、さらに酸化ジルコニウムを含有していることが好ましい。このように、酸化ジルコニウムも含有すると、さらに変位特性を向上させることができる。
【００６２】
圧電体層５４４は、チタン酸バリウム：チタン酸カルシウム：酸化ユウロピウム：酸化ジルコニウム＝０．９３〜０．９５：０．０５〜０．０７：０．００５〜０．０１：０．００５〜０．０１（重量比）であることが好ましく、例えば下記式（１）で表される。勿論、酸化ジルコニウムを含有しない場合は、下記式（１）においてｚ＝０である。
ｘ[ＢａＴｉＯ３]−(１−ｘ)[ＣａＴｉＯ３]−ｙ[Ｅｕ２Ｏ３]−ｚ[ＺｒＯ２]    （１）
(０．９３≦ｘ≦０．９５、０．００５≦ｙ≦０．０１、０．００５≦ｚ≦０．０１)
【００６３】
なお、ペロブスカイト型酸化物とは、ペロブスカイト構造を有する化合物である。この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）を作っているものである。そして、ＡサイトにＢａ、Ｃａ、Ｅｕが、ＢサイトにＴｉや必要に応じて含有させるＺｒが位置している。
【００６４】
そして、本発明においては、酸化ユウロピウムや酸化ジルコニウムが主成分であるチタン酸バリウムに対して少量添加されることにより、ＥｕがＢａが存在するＡサイトに入り、ＺｒがＴｉが存在するＢサイトに入る。ここで、Ｂａのイオン半径は１４９ｐｍであり、Ｅｕのイオン半径は９５ｐｍであるので、ＢａとＥｕとではイオン半径が大きく異なる。また、Ｔｉのイオン半径は７５ｐｍであり、Ｚｒのイオン半径は８６ｐｍであるので、ＴｉとＺｒとでは、イオン半径が大きく異なる。したがって、ＥｕやＺｒが結晶格子のＡサイトやＢサイトに入ることにより結晶格子が変形し、それによりドメインの回転が容易になるため、圧電特性（変位特性）が改善すると推測される。
【００６５】
なお、このような圧電体層５４４を有する圧電素子５４０の製造方法は、後段に詳述する。
【００６６】
一方、流路ユニット５３０は、アクチュエーターユニット５２０の圧力発生室底板５２４に接合されるインク供給口形成基板５３１と、複数の圧力発生室５２１の共通インク室となるリザーバー５３２が形成されるリザーバー形成基板５３３と、ノズル開口５３４が形成されたノズルプレート５３５とからなる。
【００６７】
インク供給口形成基板５３１は、厚さ１５０μｍのジルコニアの薄板からなり、ノズル開口５３４と圧力発生室５２１とを接続するノズル連通孔５３６と、前述の供給連通孔５２５と共にリザーバー５３２と圧力発生室５２１とを接続するインク供給口５３７を穿設して構成され、また、各リザーバー５３２と連通し、外部のインクタンクからのインクを供給するインク導入口５３８が設けられている。
【００６８】
リザーバー形成基板５３３は、インク流路を構成するに適した、例えば、１５０μｍのステンレス鋼などの耐食性を備えた板材に、外部のインクタンク（図示なし）からインクの供給を受けて圧力発生室５２１にインクを供給するリザーバー５３２と、圧力発生室５２１とノズル開口５３４とを連通するノズル連通孔５３９とを有する。
【００６９】
ノズルプレート５３５は、例えば、ステンレス鋼からなる薄板に、圧力発生室５２１と同一の配列ピッチでノズル開口５３４が穿設されて形成されている。例えば、本実施形態では、流路ユニット５３０には、圧力発生室５２１の列が２列設けられているため、ノズルプレート５３５にも、ノズル開口５３４の列が２列形成されている。また、このノズルプレート５３５は、リザーバー形成基板５３３の流路形成基板５２２の反対面に接合されてリザーバー５３２の一方面を封止している。
【００７０】
このような流路ユニット５３０は、これらインク供給口形成基板５３１、リザーバー形成基板５３３及びノズルプレート５３５を、接着剤や熱溶着フィルム等によって固定することで形成される。なお、本実施形態では、リザーバー形成基板５３３及びノズルプレート５３５をステンレス鋼によって形成しているが、例えば、セラミックスを用いて形成し、アクチュエーターユニット５２０と同様に流路ユニット５３０を一体的に形成することもできる。
【００７１】
そして、このような流路ユニット５３０とアクチュエーターユニット５２０とは、接着剤や熱溶着フィルムを介して接合されて固定されている。
【００７２】
また、図８に示すように、各圧電素子５４０の長手方向一端部の圧力発生室５２１の周壁に相対向する領域には、圧電素子５４０に導通する端子部５４６が設けられている。端子部５４６は、圧電素子５４０毎に設けられて圧電素子５４０の第２電極５４５に導通する端子部５４６と、圧電素子の並設方向両端部側に引き出された第１電極５４３に導通する端子部（図示なし）とが、圧電素子５４０の並設方向に並設されている。本実施形態では、並設された圧電素子５４０の列と列の間に並設された端子部５４６の列を２列設けるようにした。
【００７３】
このような端子部５４６は、流路形成基板５２２（振動板５２３）からの高さ、すなわち上端面が、圧電素子５４０の流路形成基板５２２（振動板５２３）からの高さよりも高く形成されている。これは、端子部５４６と配線基板５５０の配線層５５１とを接続した際に、配線基板５５０が圧電素子５４０に当接して、圧電素子５４０の変位が低下するのを防止するためである。本実施形態では、端子部５４６の流路形成基板５２２（振動板５２３）からの高さを２０μｍで形成した。
【００７４】
なお、このような端子部５４６は、例えば、銀（Ａｇ）等の導電性の高い金属材料を用いて、スクリーン印刷によって形成することができる。
【００７５】
そして、圧電素子５４０の各第２電極５４５及び第１電極５４３に導通する端子部には、配線基板５５０に設けられた配線層５５１が電気的に接続されており、この配線基板５５０を介して図示しない駆動回路からの駆動信号が各圧電素子５４０に供給される。なお、駆動回路は、特に図示していないが、配線基板５５０上に実装されていても、また、配線基板５５０以外に実装されていてもよい。
【００７６】
配線基板５５０は、２列の圧電素子５４０に亘って１つ設けられた、例えば、フレキシブルプリンティングサーキット（ＦＰＣ）や、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などからなる。詳しくは、配線基板５５０は、例えば、ポリイミド等のベースフィルム５５２の表面に銅薄をベースとして錫メッキ等を施した所定パターンの配線層５５１を形成し、配線層５５１の端子部５４６と接続される端部以外の領域をレジスト等の絶縁材料５５３で覆ったものである。
【００７７】
また、配線基板５５０には、並設された圧電素子５４０の列と列の間に対向する領域に貫通孔５５４が設けられており、配線層５５１は、貫通孔５５４側の端部で端子部５４６と接続されている。なお、配線基板５５０の貫通孔５５４は、貫通孔５５４が設けられていないベースフィルム５５２の表面に、一方の列の圧電素子５４０に接続される配線層５５１と、他方の列の圧電素子５４０に接続される配線層５５１とが連続するように形成後、２列の圧電素子５４０に接続される導通された配線層５５１を切断するようにベースフィルム５５２に設けることで形成される。
【００７８】
そして、配線基板５５０の配線層５５１と圧電素子５４０に導通する端子部とは、異方性導電材からなる接着層５５５を介して電気的及び機械的に接続されている。
【００７９】
このような構成のインクジェット式記録ヘッド５１０では、インクカートリッジ（貯留手段）からインク導入口５３８を介してリザーバー５３２内にインクを取り込み、リザーバー５３２からノズル開口５３４に至るまでの液体流路内をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号を配線基板５５０を介して圧電素子５４０に供給することで、各圧力発生室５２１に対応する各圧電素子５４０に電圧を印加して圧電素子５４０と共に振動板５２３をたわみ変形させることにより、各圧力発生室５２１内の圧力が高まり各ノズル開口５３４からインク滴が噴射される。
【００８０】
ここで、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説明する。なお、圧電素子の製造方法以外は実施形態１と同様または上述したとおりであるので省略する。
【００８１】
まず、圧電体層５４４を得るための主成分の出発原料として、例えば、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、必要に応じて含有させるＺｒＯ２の粉末を用意し、これらの粉末を乾燥させた状態で所定比率となるように秤量した後、例えば、純水、エタノール等を添加してボールミルで混合・粉砕して原料混合物とする。さらに、この原料混合物を乾燥させた後、例えば、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｅｕ２Ｏ３の粉末を用いた場合は９００〜１１００℃で、また、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、ＺｒＯ２の粉末を用いた場合は１０００〜１２００℃で合成（仮焼成）することで、ＢａＴｉＯ３と、Ｅｕ２Ｏ３と、ＺｒＯ２を含有する粉末が形成される。
【００８２】
次に、この粉末にＣａＴｉＯ３液（ゾル）を添加してボールミルなどで混合し、混合物を乾燥させた後、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｅｕ２Ｏ３の粉末を用いた場合は４００〜６００℃程度の温度で、また、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、ＺｒＯ２の粉末を用いた場合は６００〜７００℃程度の温度で脱脂する。次いで、脱脂したものを粉砕した粉末に所定量のバインダーを添加して造粒し、金型プレス等によって所定圧力（例えば１０００〜２０００ｋｇ／ｃｍ２）で成形する。そして成形したものを１０００〜１４００℃程度の温度で焼結することで、ＢａＴｉＯ３−ＣａＴｉＯ３−Ｅｕ２Ｏ３、または、ＢａＴｉＯ３−ＣａＴｉＯ３−Ｅｕ２Ｏ３−ＺｒＯ２からなるいわゆるバルクの圧電材料が形成される。
【００８３】
その後、この圧電材料を研磨し、その両面にそれぞれ第１電極５４３及び第２電極５４５を形成し、さらにポーリングや各種測定を行うことで、上述の圧電素子５４０が形成される。形成された圧電素子５４０を流路形成基板５２２に搭載して、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドとする。つまり、このような方法で圧電素子５４０を形成することで、上述したように環境に優しく且つ温度変化に拘わらずインク滴を良好に噴射させることができるインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。
【００８４】
特に、本実施形態では、チタン酸バリウムと、酸化ユウロピウムと、必要に応じて含有させるＺｒＯ２とを含有する粉末に、チタン酸カルシウム液を添加している。すなわち、固相法と液相法とを併用して、圧電材料の製造途中にチタン酸カルシウム液を添加している。これにより、圧電体層５４４の耐電圧特性や圧電特性をより確実に改善することができる。勿論、チタン酸カルシウムは粉末の状態で添加するようにし、出発原料として添加するようにしてもよい。
【００８５】
このような製造方法により得られた圧電体層５４４の変位特性等について、以下の実験例でより詳細に説明する。
【００８６】
（試料１）
ＢａＴｉＯ３粉末に、７重量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液を添加して造粒した後、金型プレスによって圧力１５００ｋｇ／ｃｍ２で成形し、１３５０℃で４時間焼結し、試料１を作製した。得られた試料１は、表１に示すｘ、ｙ及びｚの上記式（１）で表される圧電体層である。
【００８７】
（試料２）
ＢａＣＯ３及びＴｉＯ２の粉末を乾燥させた状態で秤量した後、エタノール等を添加してボールミルで混合・粉砕して原料混合物とした。さらに、この原料混合物を乾燥させた後、１０００℃で仮焼成することで、ＢａＴｉＯ３の粉末を形成した。
【００８８】
次いで、ＢａＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３との混合比率が重量比で９５：５となるように、得られたＢａＴｉＯ３粉末にＣａＴｉＯ３液（ゾル）を添加して混合し、６５０℃で１時間脱脂した。次いで、脱脂したものを粉砕した粉末に、試料１と同様に７重量％のＰＶＡ水溶液を添加して造粒し、金型プレスによって１５００ｋｇ／ｃｍ２で成形した。そして成形したものを、１３５０℃で４時間焼結し、試料２を作製した。得られた試料２は、表１に示すｘ、ｙ及びｚの上記式（１）で表される圧電体層である。
【００８９】
（試料３）
ＢａＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３との混合比率を、重量比で９５：５となるようにする代わりに、重量比で９３：７となるようにした以外は、試料２と同様の操作を行った。
【００９０】
（試料４）
ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２及びＥｕ２Ｏ３粉末を乾燥させた状態で、ＢａＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３との総量に対してＥｕ２Ｏ３が重量比で０．５％となるように秤量した後、エタノール等を添加してボールミルで混合・粉砕したものを原料混合物とし、また、焼結温度を１３００℃とした以外は、試料３と同様の操作を行った。
【００９１】
（試料５）
ＢａＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３との総量に対してＥｕ２Ｏ３が重量比で１％となるようにした以外は、試料４と同様の操作を行った。
【００９２】
（試料６）
ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｅｕ２Ｏ３及びＺｒＯ２粉末を乾燥させた状態で、ＢａＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３との総量に対して、Ｅｕ２Ｏ３が重量比で０．５％及びＺｒＯ２が重量比で０．５％となるように秤量した後、エタノール等を添加してボールミルで混合・粉砕したものを原料混合物とし、また、焼結温度を１３５０℃とした以外は、試料４と同様の操作を行った。
【００９３】
（試料７）
ＢａＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３との総量に対してＺｒＯ２が重量比で１％となるようにし、また、焼結温度を１４００℃とした以外は、試料６と同様の操作を行った。
【００９４】
（試料８）
ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｅｕ２Ｏ３及びＺｒＯ２粉末を乾燥させた状態で、ＢａＴｉＯ３とＣａＴｉＯ３との総量に対して、Ｅｕ２Ｏ３が重量比で１％及びＺｒＯ２が重量比で０．５％となるように秤量した後、エタノール等を添加してボールミルで混合・粉砕したものを原料混合物とし、また、焼結温度を１４００℃とした以外は、試料５と同様の操作を行った。
【００９５】
（試験例）
このようにして形成された試料１〜８の分極方向の圧電定数ｄ３３（変位特性）、誘電損失（ｔａｎδ）、密度、結晶構造の相転移温度（Ｔｏ−ｔ）及びキュリー温度Ｔｃを測定した。結果を表１等に示す。なお、ｄ３３はＵＫ  ＰＩＥＺＯＴＥＳＴ製ピエゾｄ３３メーターで測定し、ｔａｎδはヒューレット・パッカード製ＨＰ４２９４Ａで測定し、密度はＡＲＣＨＩＭＩＤＥＳ法で測定した。また、自動記録式誘電率測定システム（ＬＣＲ  ｍｅｔｅｒ）で温度を変化させて誘電率εｒを測定して、相転移温度を求めた。誘電率−温度の測定結果の一例を、図９（試料１）、図１０（試料３）、図１１（試料６）に示す。
【００９６】
この結果、ＢａＴｉＯ３にＣａＴｉＯ３を添加した試料２及び試料３は、ＢａＴｉＯ３のみの試料１よりもｄ３３が著しく小さかったが、さらにＥｕ２Ｏ３を添加した試料４は２０９ｐＣ／Ｎであり、試料５は、１８２ｐＣ／Ｎであった。従って、Ｅｕ２Ｏ３をさらに添加することで、変位特性が向上することが分かった。
【００９７】
さらにＺｒＯ２を添加することでＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｅｕ２Ｏ３及びＺｒＯ２を含有させた試料６〜８は、ＺｒＯ２を含有しない試料４及び試料５よりも変位特性がさらに向上していた。具体的には、ＺｒＯ２を含有する試料６は、ＺｒＯ２を含有しないこと以外は同一組成比の試料４よりもｄ３３が１０％程度向上した。また、ＺｒＯ２を含有する試料８は、ＺｒＯ２を含有しないこと以外は同一組成比の試料５よりもｄ３３が１０％程度向上した。なお、試料７及び試料８はｄ３３が若干小さいように見えるが、これは密度が他の試料１〜６と比較して１割弱程度小さいためであり、焼成時間を長くする等して密度を他の試料１〜６と同程度にすれば、試料６と同程度以上のｄ３３になる。
【００９８】
また、温度特性も向上した。具体的には、図９〜１１に示すように、キュリー温度Ｔｃは、ＢａＴｉＯ３と、これにＣａＴｉＯ３やＥｕ２Ｏ３及びＺｒＯ２を添加した系とでは、ほとんど変わらない。一方、表１や図９〜１１に示すように、結晶構造の相転移温度（Ｔｏ−ｔ）、具体的には斜方晶から正方晶へ相転移する温度は、誘電率測定でピークとして観察されるが、試料１（図９）では室温（１９℃付近）でＴｏ−ｔのピークが観察されるのに対し、その他の試料２〜７では、−３０℃付近になっても観察されないので、試料２〜７ではＴｏ−ｔは−３０℃未満であることが分かる。ここで、ＴｃとＴｏ−ｔの間の温度では、図９〜１１に示すように、誘電率等の特性が温度によってほとんど変化しない。したがって、Ｔｃがほぼ同等な試料１〜７では、Ｔｏ−ｔが低い試料２〜７は、特性が温度によってほとんど変化せず、温度特性が良好な圧電体層であることが分かる。
【００９９】
そして、誘電損失（ｔａｎδ）は、試料２〜７では十分に低く、耐久性が良好なことが分かる。
【０１００】
なお、Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ社製の「Ｄ８  Ｄｉｓｃｏｖｅｒ」を用い、Ｘ線源にＣｕＫα線を使用し、室温で、試料１〜８の粉末Ｘ線回折パターンも求めた。結果の一例を図１２（試料１）及び図１３（試料６）に示す。この結果、全ての試料１〜７において、ＡＢＯ３型構造を形成しており、その他の異相に起因するピークは観測されなかった。
【０１０１】
【表１】
2011086903.tif 000003
【０１０２】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態例を説明したが、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、実施形態１では、圧電体層７０として、ゾル−ゲル法やＭＯＤ法等の圧電体前駆体溶液を塗布等して形成した圧電体前駆体膜を加熱して結晶化する化学溶液法や、スパッタリング法等の気相法で作製されるものを例示したが、実施形態２の圧電体層５４４のように、固相法等で作製するいわゆるバルクの圧電体層としてもよい。また、実施形態２の圧電体層５４４として、実施形態１の圧電体層７０のように、化学溶液法や気相法で作製される圧電体層としてもよい。
【０１０３】
また、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やセラミックス板を例示したが、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。
【０１０４】
さらに、上述した実施形態では、基板上に第１電極、圧電体層及び第２電極を順次積層した圧電素子を例示したが、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。
【０１０５】
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１４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。
【０１０６】
図１４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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
なお、上述した各実施形態では、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。
【０１０９】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに用いられる圧電アクチュエーターに限られず、超音波発信機等の超音波デバイス、圧力センサー、超音波モーター等他の圧電素子にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  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  リザーバー部、  ３２  圧電素子保持部、  ４０  コンプライアンス基板、  ６０  第１電極、  ６１  密着層、  ７０  圧電体層、  ８０  第２電極、  ９０  リード電極、  １００  リザーバー、  １２０  駆動回路、  １２１  接続配線、  ３００  圧電素子、  ５１０  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  ５２１  圧力発生室、  ５２２  流路形成基板、  ５２３  振動板、  ５２４  圧力発生室底板、  ５３０  流路ユニット、  ５３１  インク供給口形成基板、  ５３２  リザーバー、  ５３３  リザーバー形成基板、  ５３４  ノズル開口、  ５３５  ノズルプレート、  ５３６  ノズル連通孔、  ５４０  圧電素子、  ５４３  第１電極（電極層）、    ５４４  圧電体層、  ５４５  第２電極（電極層）、  ５５０  配線基板、  ５５１  配線層、  ５５２  ベースフィルム、５５３  絶縁材料
【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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