(57)【要約】【課題】ＢａＴｉＯ３系の圧電材料の結晶が所定の方向に優先配向しており、且つ圧電特性に優れた液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子を提供する。【解決手段】第１電極６０と、第１電極上に設けられた少なくとも一層の配向制御層７２と、配向制御層上に設けられた圧電体層７０と、圧電体層上に設けられた第２電極８０とを具備する圧電素子３００を備えた液体噴射ヘッドであって、配向制御層７２は、ビスマス、バリウム、鉄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り、圧電体層７０は、少なくとも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り、所定の結晶面に優先配向している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、前記第１電極上に設けられた少なくとも一層の配向制御層と、前記配向制御層上に設けられた圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた第２電極とを具備する圧電素子を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記配向制御層は、ビスマス、バリウム、鉄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り、
前記圧電体層は、少なくとも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り、所定の結晶面に優先配向していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記配向制御層は、さらにマンガンを含み、
前記圧電体層は、（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３】
前記配向制御層は、前記第１電極の側にさらに第２の配向制御層を備え、
前記第２の配向制御層は、ビスマス及びマンガンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物からなり、
前記圧電体層は、（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４】
前記配向制御層は、前記第１電極の側にさらに第２の配向制御層を備え、
前記第２の配向制御層は、ビスマス、ランタン、鉄及びマンガンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物からなり、
前記圧電体層は、（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５】
前記圧電体層は、さらにリチウム、ボロン及び銅を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記圧電体層は、さらにマンガンを含む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】
請求項１〜６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８】
第１電極と、前記第１電極上に設けられた少なくとも一層の配向制御層と、前記配向制御層上に設けられた圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた第２電極とを具備する圧電素子であって、
前記配向制御層は、ビスマス、バリウム、鉄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り、
前記圧電体層は、少なくとも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り、所定の結晶面に優先配向してい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を２つの電極で挟んで構成されたものがある。
【０００３】
圧電材料としては、優れた圧電特性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が主に使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
他方、環境問題の観点から、鉛を含有しない圧電材料、すなわち、非鉛系圧電材料の開発が進められている。非鉛系圧電材料としては、例えばＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有するチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）や鉄酸ビスマス（ＢｉＦｅＯ３）が挙げられる（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００５】
圧電材料の圧電特性を向上させるためには、結晶性が良好であり、且つ結晶が所定の方向に優先配向していることが望ましいとされている。例えば、非鉛系圧電材料の結晶を（１１０）面に配向させ、圧電特性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、非鉛系圧電材料の圧電特性をチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電特性に匹敵させるためには、結晶配向性をより一層向上させることが重要となる。特に、非鉛系圧電材料の中でもＢａＴｉＯ３は、結晶格子の異方性が極めて小さく、結晶面を所定の方向に優先配向させることが極めて困難であるとされている。
【０００６】
なお、このような問題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限定されず、他の装置に搭載されるアクチュエーター装置等の圧電素子においても同様に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２２３４０４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５６４９３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１７５０９２号公報
【特許文献４】特開２０１１−２０５０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、ＢａＴｉＯ３系の圧電材料の結晶が所定の方向に優先配向しており、且つ圧電特性に優れた液体噴射ヘッド、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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、第１電極と、前記第１電極上に設けられた少なくとも一層の配向制御層と、前記配向制御層上に設けられた圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた第２電極とを具備する圧電素子を備えた液体噴射ヘッドであって、前記配向制御層は、ビスマス、バリウム、鉄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り、前記圧電体層は、少なくとも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り、所定の結晶面に優先配向してい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、圧電体層が所定の結晶面に優先配向し、圧電特性に優れた液体噴射ヘッドが実現される。
【００１０】
ここで、前記配向制御層は、さらにマンガンを含み、前記圧電体層は、（１１０）面に優先配向していることが好ましい。
これによれば、圧電体層が（１１０）面に強く配向し、圧電特性が向上する。
【００１１】
ここで、前記配向制御層は、前記第１電極の側にさらに第２の配向制御層を備え、前記第２の配向制御層は、ビスマス及びマンガンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物からなり、前記圧電体層は、（１００）面に優先配向していることが好ましい。
これによれば、圧電体層が（１００）面に強く配向し、圧電特性が向上する。
【００１２】
ここで、前記配向制御層は、前記第１電極の側にさらに第２の配向制御層を備え、前記第２の配向制御層は、ビスマス、ランタン、鉄及びマンガンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物からなり、前記圧電体層は、（１１１）面に優先配向していることが好ましい。
これによれば、圧電体層が（１１１）面に強く配向し、圧電特性が向上する。
【００１３】
ここで、前記圧電体層は、さらにリチウム、ボロン及び銅を含むことが好ましい。
これによれば、圧電体層が（１１０）面、（１００）面及び（１１１）面のいずれか１つにより強く配向し、圧電特性がさらに向上する。
【００１４】
ここで、前記圧電体層は、さらにマンガンを含むことが好ましい。これによれば、リーク電流が抑制される。
【００１５】
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、圧電体層が所定の結晶面に優先配向し、優れた圧電特性を有する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置が実現される。
【００１６】
また、本発明の他の態様は、第１電極と、前記第１電極上に設けられた少なくとも一層の配向制御層と、前記配向制御層上に設けられた圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた第２電極とを具備する圧電素子であって、前記配向制御層は、ビスマス、バリウム、鉄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り、前記圧電体層は、少なくとも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り、所定の結晶面に優先配向していることを特徴とする圧電素子にある。
かかる態様では、圧電体層が所定の結晶面に優先配向し、圧電特性に優れた圧電素子が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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。
【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の圧電体層のＸ線回折パターンを示す図。
【図１０】実施例２の圧電体層のＸ線回折パターンを示す図。
【図１１】実施例３の圧電体層のＸ線回折パターンを示す図。
【図１２】比較例１の圧電体層のＸ線回折パターンを示す図。
【図１３】実施例１の圧電体層の断面、実施例２，３の圧電体層の断面及び表面のＳＥＭ写真。
【図１４】実施例３及び比較例１の電流密度と印加電圧との関係を示す図。
【図１５】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】
【００１８】
（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は図２のＡ−Ａ′線断面図である。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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と第１電極６０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。
【００２２】
また、この密着層５６上には、第１電極６０と、詳しくは後述するがビスマス、バリウム、鉄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少なくとも一層の配向制御層７２と、少なくとも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。
【００２３】
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。
【００２４】
本実施形態の配向制御層７２は、配向制御層７２上に形成されるＢａ及びＴｉを含む圧電体層７０の結晶を所定の方向（所定の結晶面）、具体的には、（１１０）面、（１００）面及び（１１１）面のいずれか１つに優先配向させる。
【００２５】
ここで、「所定の方向に優先配向する」とは、圧電体層７０の全ての結晶が所定の方向に配向している場合と、ほとんどの結晶（例えば、５０％以上）が所定の方向に配向している場合とを含むものである。
【００２６】
このような配向制御層７２は、少なくとも一層からなり、ビスマス、バリウム、鉄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。ペロブスカイト構造、すなわち、ＡＢＯ３型構造のＡサイトには酸素が１２配位しており、また、Ｂサイトには酸素が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が位置する。
【００２７】
ここで、配向制御層７２がビスマス、バリウム、鉄及びチタンと、さらにマンガンを含む一層の複合酸化物からなる場合、圧電体層７０は（１１０）面に優先配向する。
【００２８】
また、配向制御層７２が二層の複合酸化物からなる場合であって、第１電極６０上にビスマス及びマンガンを含む第２の配向制御層と、この第２の配向制御層上にビスマス、バリウム、鉄及びチタンを含む第１の配向制御層とを有する場合、圧電体層７０は（１００）面に優先配向する。
【００２９】
また、配向制御層７２が二層の複合酸化物からなる場合であって、第１電極６０上にビスマス、ランタン、鉄及びマンガンを含む第２の配向制御層と、この第２の配向制御層上にビスマス、バリウム、鉄及びチタンを含む第１の配向制御層とを有する場合、圧電体層７０は（１１１）面に優先配向する。
【００３０】
このように、ビスマス、バリウム、鉄及びチタンを含む配向制御層７２を少なくとも一層設けることにより、配向制御層７２の組成に依存して、この配向制御層７２上に形成されるバリウム及びチタンを含む圧電体層７０を、（１１０）面、（１００）面及び（１１１）面のいずれか１つに優先配向させることが可能となる。
【００３１】
圧電体層７０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、圧電体層７０の配向は、単一配向の場合の方が、ランダムな配向や複数の配向をもつ場合よりも、圧電特性を発揮させることが可能となる。本実施形態の圧電体層７０は、配向制御層７２により所定の方向に優先配向するため、後述する実施例に示すように、結晶性が良好なものとなり、電流電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）が優れたものとなる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、少なくとも一層の配向制御層７２として、圧電材料であるビスマス、バリウム、鉄及びチタンを含むペロブスカイト構造の複合酸化物を用いている。よって、配向制御層７２は、圧電体層７０を所定の方向に優先配向させる配向制御層であると共に、圧電特性を発現する圧電体層としても機能する。すなわち、本実施形態では、配向制御層７２を設けることにより圧電特性は低下せず、むしろ、圧電体層７０と共に優れた圧電特性を発現することができる。このため、配向制御層７２と後述する圧電材料層７４とを併せて圧電体層７０ということもできる。
【００３３】
ここで、配向制御層７２が一層設けられる場合であって、配向制御層７２がＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ及びＴｉを含む複合酸化物からなる場合、又は配向制御層７２が二層設けられる場合であって、第２の配向制御層上に設けられる第１の配向制御層がＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ及びＴｉを含む複合酸化物からなる場合、複合酸化物は鉄酸ビスマス（ＢｉＦｅＯ３）とチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）との混晶、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表される。
【００３４】
この場合の配向制御層の組成は、例えば、（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３）で表され、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、式（１）は、下記一般式（１’）で表すこともできる。
【００３５】
（１−ｘ）[ＢｉＦｅＯ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３]    （１）
（０＜ｘ＜０．４０）
（Ｂｉ１−ｘＢａｘ）（Ｆｅ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３  （１’）
（０＜ｘ＜０．４０）
【００３６】
また、配向制御層７２が一層設けられる場合であって、配向制御層７２がＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む複合酸化物からなる場合、又は配向制御層７２が二層設けられる場合であって、第２の配向制御層上に設けられる第１の配向制御層がＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む複合酸化物からなる場合、複合酸化物は鉄酸マンガン酸ビスマス（Ｂｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３）とチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）との混晶、または、鉄酸マンガン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表される。
【００３７】
この場合の配向制御層７２の組成は、例えば、（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ，Ｍｎ）Ｏ３）で表され、代表的には、下記一般式（２）で表される混晶として表される。また、式（２）は、下記一般式（２’）で表すこともできる。
【００３８】
（１−ｘ）[Ｂｉ（Ｆｅ１−ｙＭｎｙ）Ｏ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３] （２）
（０＜ｘ＜０．４０、０．０１＜ｙ＜０．１０）
（Ｂｉ１−ｘＢａｘ）（（Ｆｅ１−ｙＭｎｙ）１−ｘＴｉｘ）Ｏ３（２’）
（０＜ｘ＜０．４０、０．０１＜ｙ＜０．１０）
【００３９】
ここで、上記の一般式（１）、（２）及び一般式（１’）、（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、上記の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。
【００４０】
また、配向制御層７２が二層設けられる場合であって、第１電極６０上に設けられる第２の配向制御層がＢｉ及びＭｎを含む複合酸化物、又はＢｉ、Ｌａ、Ｆｅ及びＭｎを含む複合酸化物からなる場合、これらの複合酸化物の組成はマンガン酸ビスマス（ＢｉＭｎＯ３）、又は鉄酸マンガン酸ビスマスランタン（（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３）で表される。
【００４１】
なお、Ｘ線回折パターンにおいて、上述した複合酸化物、すなわち、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、マンガン酸ビスマス及び鉄酸マンガン酸ビスマスランタンは、単独では検出されないものである。また、これらの複合酸化物は、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、ＢｉＦｅＯ３、ＢａＴｉＯ３、Ｂｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３、ＢｉＭｎＯ３及び（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３として、元素（Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｍｎ、ＬａやＯ）が一部欠損する又は過剰である、又は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、鉄酸マンガン酸ビスマス、マンガン酸ビスマス及び鉄酸マンガン酸ビスマスランタンと表記した場合、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、これらの複合酸化物の範囲に含まれるものとする。また、ＢｉＦｅＯ３とＢａＴｉＯ３との比や、Ｂｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３とＢａＴｉＯ３との比も、種々変更することができる。
【００４２】
なお、配向制御層７２の厚さは限定されないが、薄い方が好ましい。例えば、配向制御層７２の厚さは８０ｎｍ以下、好ましくは４０ｎｍ以下である。
【００４３】
本実施形態の圧電体層７０は、少なくとも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。代表的には、ＡサイトにＢａ、ＢサイトにＴｉが位置するチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）が挙げられる。また、圧電体層７０は、チタン酸バリウムのバリウムやチタンの一部を他の元素に置換したものの他、これらに、鉛を含有しない他のペロブスカイト構造の圧電材料を固溶したものも含む。チタン酸バリウムやその一部を置換したものに固溶させるペロブスカイト型圧電材料としては、チタン酸ビスマスナトリウム系、アルカリニオブ系、鉄酸ビスマス系の圧電材料を挙げることができる。
【００４４】
このようなチタン酸バリウムは、非鉛系圧電材料の中でも結晶格子の異方性が極めて小さいため、結晶面を所定の方向に優先配向させることは困難であるとされている。しかしながら、上述した配向制御層７２を少なくとも一層設けることにより、圧電体層７０、すなわち、チタン酸バリウムの結晶は所定の方向、具体的には、（１１０）面、（１００）面及び（１１１）面のいずれか１つに優先配向することが可能となる。
【００４５】
また、圧電体層７０を構成する複合酸化物は、さらにリチウム、ボロン及び銅を含むことが好ましい。これにより、圧電体層７０の結晶配向性がさらに向上し、電流電圧特性が改善される。
【００４６】
ここで、Ｌｉの含有量はＴｉに対して２モル％以上５モル％以下が好ましく、Ｂの含有量は、Ｔｉに対して２モル％以上５モル％以下が好ましい。また、Ｃｕの含有量は、Ｔｉに対して３モル％以下が好ましく、０．５モル％以上３モル％以下がより好ましい。なお、これらのＬｉ、Ｂ及びＣｕを含んでいても、圧電体層７０はペロブスカイト構造を有するものであり、Ｌｉ、Ｂ及びＣｕは、ＡサイトのＢａやＢサイトのＴｉの一部を置換する、又はグレインの界面に存在しているものと推測される。
【００４７】
また、圧電体層７０は、Ｂａ、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｂ及びＣｕ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及びＣｒ等が挙げられ、Ｍｎを含むことが好ましい。これにより、圧電体層７０のリーク特性が向上する。ＣｏやＣｒを含む場合も、Ｍｎを含む場合と同様にリーク特性が向上する。
【００４８】
圧電体層７０が、これらの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。圧電体層７０が、Ｍｎ、ＣｏやＣｒを含む場合、Ｍｎ、ＣｏやＣｒは、ペロブスカイト構造のＢサイトに位置する。
【００４９】
なお、圧電体層７０の厚さは限定されない。例えば、圧電体層７０の厚さは３μｍ以下、好ましくは０．３μｍ以上１．５μｍ以下である。
【００５０】
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リード電極９０が接続されている。リード電極９０は、例えば、金（Ａｕ）等からなる。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、配向制御層７２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。
【００５８】
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、配向制御層７２として、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む複合酸化物からなる層を一層形成し、圧電体層７０として、Ｂａ及びＴｉを含む複合酸化物からなる圧電材料層７４を９層積層する場合について例示する。
【００５９】
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。
【００６０】
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（図示なし）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。
【００６１】
次いで、レジストを剥離した後、この第１電極６０上に、配向制御層前駆体膜７１を形成する。この配向制御層前駆体膜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配向制御層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、配向制御層７２を製造することができる。
【００６２】
配向制御層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配向制御層形成用組成物（配向制御層の前駆体溶液）をスピンコート法などを用いて塗布して、配向制御層前駆体膜７１を形成する（配向制御層前駆体溶液塗布工程）。
【００６３】
塗布する配向制御層の前駆体溶液は、焼成によりＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎ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。Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎ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。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。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。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。勿論、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎ等を二種以上含む金属錯体を用いてもよい。また、配向制御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。
【００６４】
このように、配向制御層７２を作製するには、例えば、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及び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。
【００６５】
次いで、この配向制御層前駆体膜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（配向制御層乾燥工程）。次に、乾燥した配向制御層前駆体膜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（配向制御層脱脂工程）。ここで言う脱脂とは、配向制御層前駆体膜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。配向制御層乾燥工程や配向制御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。
【００６６】
次に、図５（ｄ）に示すように、配向制御層前駆体膜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、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎの元素を含む複合酸化物からなる配向制御層７２を形成する（配向制御層焼成工程）。
【００６７】
この配向制御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。配向制御層乾燥工程、配向制御層脱脂工程及び配向制御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。
【００６８】
本実施形態では、塗布工程を１回として一層からなる配向制御層７２を形成したが、上述した配向制御層塗布工程、配向制御層乾燥工程及び配向制御層脱脂工程や、配向制御層塗布工程、配向制御層乾燥工程、配向制御層脱脂工程及び配向制御層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層からなる配向制御層７２を形成してもよい。
【００６９】
次に、配向制御層７２上にＢａ及びＴｉを含む複合酸化物からなる圧電材料層７４を９層積層して圧電体層７０を形成する。圧電材料層７４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ＭＯＤ法やゾル−ゲル法等の化学溶液法を用いて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圧電材料層７４を製造することができる。
【００７０】
圧電材料層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、配向制御層７２上に、金属錯体、具体的には、Ｂａ及びＴｉを含有する金属錯体を含むＭＯＤ溶液やゾルからなる圧電材料層形成用組成物（前駆体溶液）をスピンコート法等を用いて、塗布して圧電材料層７４の前駆体膜（圧電材料層前駆体膜）７３を形成する（塗布工程）。
【００７１】
塗布する前駆体溶液は、焼成によりＢａ及び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。Ｂａ及びＴｉをそれぞれ含む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。Ｂａ及びＴｉをそれぞれ含む金属錯体は、上述した通りである。勿論、Ｂａ及びＴｉを二種以上含む金属錯体を用いてもよい。
【００７２】
なお、Ｌｉ、Ｂ及びＣｕを含む複合酸化物からなる圧電材料層７４を形成する場合は、さらに、Ｌｉ、Ｂ及びＣｕを有する金属錯体を含有する前駆体溶液を用いる。Ｌｉを含む金属錯体としては、例えば、２−エチルヘキサン酸リチウム、アルキルリチウム等が挙げられる。Ｂを含む金属錯体としては、例えば、２−エチルヘキサン酸ホウ素、アルキルホウ素等が挙げられる。Ｃｕを含む金属錯体としては、例えば、２−エチルヘキサン酸銅、酢酸銅等が挙げられる。勿論、Ｌｉ、Ｂ及びＣｕを二種以上含む金属錯体を用いてもよい。
【００７３】
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、オクチル酸等が挙げられる。
【００７４】
次いで、この圧電材料層前駆体膜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、乾燥した圧電材料層前駆体膜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、圧電材料層前駆体膜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。
【００７５】
次に、図６（ｂ）に示すように、圧電材料層前駆体膜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、Ｂａ及びＴｉを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなる圧電材料層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。
【００７６】
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圧電材料層７４を形成する。図６（ｃ）に示すように、本実施形態では、９層の圧電材料層７４からなる圧電体層７０を形成した。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、一層の配向制御層７２と９層の圧電材料層７４からなる圧電体層７０とを併せて、全体の膜厚は約１．０μｍ程度となる。なお、圧電材料層７４は一層のみでもよい。
【００７７】
このように、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む複合酸化物からなる配向制御層７２を一層設けることにより、この上に形成されるＢａ及びＴｉを含む圧電体層７０が（１１０）面に優先配向する。これにより、圧電体層７０の結晶性が良好となり、圧電体層７０の圧電特性が向上する。具体的には、配向制御層７２上に形成された圧電体層７０は、配向制御層７２がない圧電体層、すなわち、結晶が（１１０）面に優先配向していない圧電体層と比較して、リーク電流が抑制される。これは、配向制御層７２によって、その上に形成される圧電体層７０のペロブスカイト構造の結晶成長が促進されたためである。
【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、配向制御層７２、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と配向制御層７２と圧電体層７０と第２電極８０とを有する圧電素子３００を形成する。なお、配向制御層７２、圧電体層７０及び第２電極８０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、配向制御層７２と第１電極６０や、圧電体層７０と第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。
【００８４】
本実施形態では、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む配向制御層７２を一層設けることにより、Ｂａ及びＴｉを含む圧電体層７０を、（１１０）面に優先配向させることが可能となる。これにより、優れた圧電特性を有する圧電素子、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置が実現される。
【実施例】
【００８５】
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。
【００８６】
（実施例１）
（１００）面に配向した単結晶シリコン基板の表面に熱酸化により膜厚１２００ｎｍの二酸化シリコン膜を形成した。次に、二酸化シリコン膜上にＲＦマグネトロンスパッター法により膜厚４０ｎｍのチタン膜を形成し、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膜厚１００ｎｍの白金膜を形成し、（１１１）面に配向した第１電極６０を形成し、電極付き基板とした。
【００８７】
次いで、２−エチルヘキサン酸ビスマス、２−エチルヘキサン酸バリウム、２−エチルヘキサン酸鉄、２−エチルヘキサン酸マンガン、２−エチルヘキサン酸チタンのｎ−オクタン溶液を、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｔｉのモル比が、７５：２５：７１．２５：３．７５：２５となる割合で混合して、配向制御層前駆体溶液を調製した。
【００８８】
この配向制御層前駆体溶液を第１電極６０上にスピンコート法により２５００ｒｐｍで塗布した（配向制御層塗布工程）。次に、ホットプレート上に上記電極付き基板を載せ、１８０℃で２分間乾燥した（配向制御層乾燥工程）後、３５０℃で３分間脱脂した（配向制御層脱脂工程）。そして、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で７５０℃、５分間焼成を行って（配向制御層焼成工程）、膜厚約４０ｎｍの配向制御層７２を形成した。
【００８９】
次いで、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、２−エチルヘキサン酸銅、２−エチルヘキサン酸リチウム、２−エチルヘキサン酸ホウ素の各ｎ−オクタン溶液を混合し、Ｂａ：Ｔｉ：Ｃｕ：Ｌｉ：Ｂのモル比が、１００：１００：１：３：３となるように混合して、圧電体膜前駆体溶液を調製した。
【００９０】
この圧電体層前駆体溶液を配向制御層上にスピンコート法により１５００ｒｐｍで塗布した（塗布工程）。次に、ホットプレート上に上記電極付き基板を載せ、１５０℃で２分間乾燥した（乾燥工程）後、３５０℃で２分間脱脂した（脱脂工程）。そして、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で８００℃、５分間焼成を行い（焼成工程）、圧電材料層７４を形成した。この塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる工程を８回繰り返し、９層の圧電材料層７４からなる厚さ約９００ｎｍの圧電体層７０を得た。
【００９１】
その後、圧電体層７０上に、ＤＣスパッタ法により直径５００μｍで膜厚１００ｎｍの白金膜からなる第２電極８０を形成し、ＲＴＡを用いて６５０℃で５分間焼成を行い、圧電素子３００を形成した。
【００９２】
（実施例２）
配向制御層７２として、第１電極６０上にＢｉ及びＭｎを含む第２の配向制御層を形成し、この第２の配向制御層上に、実施例１と同様の構成のＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む第１の配向制御層を形成した以外は、実施例１と同様の手順で圧電素子３００を形成した。
【００９３】
まず、第１電極６０上に、２−エチルヘキサン酸ビスマスと２−エチルヘキサン酸マンガンのｎ−オクタン溶液を、Ｂｉ：Ｍｎのモル比が、１：１となる割合で混合して、第２の配向制御層前駆体溶液を調製し、この第２の配向制御層前駆体溶液を第１電極６０上に塗布することにより、厚さ約２０ｎｍの第２の配向制御層を形成した。
【００９４】
次いで、第２の配向制御層上に、実施例１と同様の配向制御層前駆体溶液を塗布することにより第１の配向制御層を形成した。これ以外は、実施例１と同様の手順で圧電素子３００を形成した。
【００９５】
（実施例３）
配向制御層７２として、第１電極６０上にＢｉ、Ｌａ、Ｆｅ及びＭｎを含む第２の配向制御層を形成した以外は、実施例２と同様の手順で圧電素子３００を形成した。
【００９６】
第１電極６０上に、２−エチルヘキサン酸ビスマス、２−エチルヘキサン酸ランタン、２−エチルヘキサン酸鉄、２−エチルヘキサン酸マンガンのｎ−オクタン溶液を、Ｂｉ：Ｌａ：Ｆｅ：Ｍｎのモル比が、８５：１５：９７：３となる割合で混合して、第２の配向制御層前駆体溶液を調製し、この第２の配向制御層前駆体溶液を第１電極６０上に塗布することにより、厚さ約４０ｎｍの第２の配向制御層を形成した。これ以外は、実施例２と同様の手順で圧電素子３００を形成した。
【００９７】
（比較例１）
配向制御層を形成しない以外は実施例１と同様の手順で圧電素子を形成した。
【００９８】
（試験例１）
実施例１〜３及び比較例１の圧電体層について、Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ社製の「Ｄ８  Ｄｉｓｃｏｖｅｒ」を用いて、Ｘ線回折の測定を行った。図９〜図１１に実施例１〜３の測定結果をそれぞれ示し、図１２に比較例１の測定結果を示す。
【００９９】
図９及び図１２に示すように、実施例１のピークを比較例１のピークと比べると、実施例１では、（１００）面を示すピークが比較例１より弱くなっており、（１１０）面を示すピークが鋭くなっていることがわかった。これにより、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む配向制御層を設けることにより、圧電体層は、（１１０）面に優先配向することがわかった。
【０１００】
また、図１０及び図１２の比較から、比較例１の圧電体層は、（１００）面を示すピークがほとんど認められなかったのに対し、実施例２の圧電体層は、（１００）面を示すピークが大きく且つ鋭いことがわかった。これにより、配向制御層をＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む第１の配向制御層と、Ｂｉ及びＭｎを含む第２の配向制御層の二層で構成することにより、圧電体層は、（１００）面に優先配向することがわかった。
【０１０１】
また、図１１及び図１２の比較から、比較例１の圧電体層は、（１１１）面を示すピークがほとんど認められなかったが、実施例３の圧電体層は、（１１１）面を示すピークが鋭く認められ、（１００）面及び（１１０）面を示すピークがほとんど認められなかった。これにより、配向制御層をＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む第１の配向制御層と、Ｂｉ、Ｌａ、Ｆｅ及びＭｎを含む第２の配向制御層の二層で構成することにより、圧電体層は、（１１１）面に優先配向することがわかった。
【０１０２】
（試験例２）
第２電極８０を形成していない状態の圧電体層７０について、実施例１では圧電体層７０の断面を、実施例２，３では圧電体層７０の断面及び表面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により５万倍にて観察した。この結果を図１３に示す。
【０１０３】
実施例１〜３の圧電体層の断面写真から、いずれの結晶も柱状で緻密であることがわかった。また、実施例２，３の圧電体層の表面写真からも結晶が緻密であることがわかった。さらに、これらの表面写真から結晶粒径が均一に揃っていることがわかった。これは、配向制御層を設けることにより、実施例１〜３の圧電体層のペロブスカイト構造の結晶成長が所定の方向に優先配向し、結晶性が良好になったためである。
【０１０４】
（試験例３）
実施例３及び比較例１の圧電素子について、±５０Ｖの電圧を印加して、電流密度と印加電圧との関係を求めた。この結果を図１４に示す。
【０１０５】
図１４に示すように、実施例３の圧電素子は、比較例１の圧電素子よりリーク電流値が小さくなり、電流電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）が改善されることがわかった。
【０１０６】
試験例１〜３の結果から、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む配向制御層を少なくとも一層設けることにより、ＢａＴｉＯ３系の圧電体層が所定の方向に優先配向し、圧電特性が向上することがわかった。したがって、本発明によれば、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が実現される。
【０１０７】
（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。
【０１０８】
本発明にかかる圧電体層７０、すなわち、（１１０）面、（１００）面及び（１１１）面のいずれか１つに優先配向したＢａＴｉＯ３膜は、ＢａＴｉＯ３の焼結体（バルク）のシード層として用いることもできる。
【０１０９】
従来技術において、所定の方向に配向したＢａＴｉＯ３の焼結体を作製する方法としては、所謂、テンプレート粒子成長法や反応性テンプレート粒子成長法が挙げられる。これらの手法では、板状のＢａＴｉＯ３粉体や針状のＴｉＯ２粒子等をテンプレート粒子として用いているが、このテンプレート粒子の選択や合成が煩雑である。具体的に、（１００）面に配向したＢａＴｉＯ３の焼結体を得るためには、テープ成形により板状のＢａＴｉＯ３粒子の板面が平行に配列しているＢａＴｉＯ３粒子をテンプレート粒子として用いる必要がある。また、（１１１）面に配向したＢａＴｉＯ３の焼結体を得るためには、２段溶融法により、板状のＢａＴｉＯ３粉体とＴｉＯ２粉体とを反応させた後、さらにＢａＣＯ３を加えて合成したＢａＴｉＯ３粒子をテンプレート粒子として用いる必要がある。
【０１１０】
本発明にかかる（１１０）面、（１００）面及び（１１１）面のいずれか１つに優先配向したＢａＴｉＯ３膜をシード層として用いれば、従来技術のようなテンプレート粒子が不要となり、シード層上にＢａＴｉＯ３粉体等を設け積層することにより、所定の方向に配向したＢａＴｉＯ３の焼結体を簡易な方法で得ることができる。そして、得られたＢａＴｉＯ３の焼結体は、圧電材料、誘電材料、半導体、その他の各種電子デバイス材料として用いることができる。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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１５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。
【０１１４】
図１５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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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】
【０１１８】
Ｉ  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  １０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク供給路、  １５  連通路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  ４０  コンプライアンス基板、  ５０  弾性膜、  ５６  密着層、  ６０  第１電極、  ７０  圧電体層、  ７２  配向制御層、  ７４  圧電材料層、  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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１３】
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