(57)【要約】【課題】下地によらずに圧電体層を（１００）面に優先配向させることができ、変位量の低下を伴うことなくクラックの発生を抑制できる圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、及び圧電アクチュエーターの製造方法を提供する。【解決手段】複数の圧力発生室１２が設けられた流路形成基板１０と、流路形成基板１０上に設けられた振動板５０とを具備する圧電アクチュエーターであって、圧力発生室１２に対応して形成された第１電極６０と、第１電極６０に設けられた第１シード層６５と振動板５０の、少なくとも第１電極６０に隣接する位置に設けられた第２シード層６６と第１シード層６５に設けられ、ペロブスカイト構造を有する第１圧電体層７１と、第１圧電体層７１及び第２シード層６６を覆うように設けられた第２圧電体層７２と、第２圧電体層７２に設けられた第２電極８０とを具備し、第１圧電体層７１及び第２圧電体層７２は、（１００）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】
複数の圧力発生室が設けられた基板と、前記基板上に設けられた振動板とを具備する圧電アクチュエーターであって、
前記圧力発生室に対応して形成された第１電極と、
前記第１電極に設けられた第１シード層と、
前記振動板の、少なくとも前記第１電極に隣接する位置に設けられた第２シード層と、
前記第１シード層に設けられ、ペロブスカイト構造を有する第１圧電体層と、
前記第１圧電体層及び前記第２シード層を覆うように設けられた第２圧電体層と、
前記第２圧電体層に設けられた第２電極とを具備し、
前記第１圧電体層及び前記第２圧電体層は、（１００）面に優先配向していることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項２】
前記第１シード層は、厚さが前記第２シード層よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項３】
前記第１シード層は、厚さが２０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項４】
前記第２シード層は、厚さが２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項５】
前記第１シード層は、前記第１圧電体層に対して占有率が３０％以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項６】
前記第２シード層は、前記振動板側から前記第１圧電体層側に延在することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項７】
前記第２シード層の厚みが、前記振動板側のほうが、前記第１圧電体層側よりも薄いことを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項８】
前記第１電極は、（１１１）面に優先配向している白金からなることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項９】
前記第１シード層及び前記第２シード層は、ビスマス、鉄及びチタン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ことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の圧電アクチュエーター。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の圧電アクチュエーターを具備する液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
複数の圧力発生室が設けられた基板と、前記流路形成基板の前記圧力発生室に対向する領域に振動板を介して設けられた第１電極、シード層、圧電体層及び第２電極を有する圧電素子と、を具備する圧電アクチュエーターの製造方法であって、
前記振動板上に前記第１電極、前記第１シード層及び前記第１圧電体層を形成する工程と、
前記第１電極、前記第１シード層及び前記第１圧電体層をあわせてパターニングする工程と、
前記振動板の、少なくとも前記第１電極に隣接する位置に第２シード層を形成する工程と、
前記第１圧電体層及び前記第２シード層を覆うように第２圧電体層を形成する工程と、を含むことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法。
【請求項１２】
前記第１シード層を、前記第２シード層の厚さよりも薄く形成することを特徴とする請求項１１に記載の圧電アクチュエーターの製造方法。
【請求項１３】
前記第２シード層を液相法で形成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の圧電アクチュエーターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、及び圧電アクチュエーターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエーターの代表例として知られているインクジェット式記録ヘッドなどに用いられる圧電素子では、圧電体層の圧電特性を実質的に高めるためには、その結晶系が菱面体晶であるとき（１００）面に配向していることが望ましいとされている。そして、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を（１００）面に優先配向させるために、下部電極上にチタン酸鉛層を介してチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体層を形成するようにした圧電素子の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）をシード層として用い、鉄酸ビスマス系及びチタン酸ビスマス系の圧電体層を（１００）面に優先配向させる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、ＰＺＴ結晶のＢサイトを形成できる金属元素から構成されるバッファー層をシード層として（１００）面に優先配向させる技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３８７７４号公報
【特許文献２】特開２０１２−００６１８２号公報
【特許文献３】特開２００５−３４０４２８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、インクジェット式記録ヘッドを製造する際には、圧電体層は、能動部となる下部電極上の他、非能動部となる絶縁体層上にも形成されることになるが、下地の影響により、有効に配向しない場合がある。また、能動部と非能動部との境界で配向に揺らぎを生じ、配向度が局所的に低下するという問題もある。このような配向度の低下は変位量の低下及びクラックの発生を招来する。
【０００５】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドだけではなく、勿論、インク以外の液滴を吐出する他の液体噴射ヘッドにおいても同様に存在し、また、液体噴射ヘッド以外に用いられる圧電素子や圧電アクチュエーターにおいても同様に存在する。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、下地によらずに圧電体層を（１００）面に優先配向させることができ、変位量の低下を伴うことなくクラックの発生を抑制できる圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、及び圧電アクチュエーターの製造方法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】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の態様は、複数の圧力発生室が設けられた基板と、前記基板上に設けられた振動板とを具備する圧電アクチュエーターであって、前記圧力発生室に対応して形成された第１電極と、前記第１電極に設けられた第１シード層と、前記振動板の、少なくとも前記第１電極に隣接する位置に設けられた第２シード層と、前記第１シード層に設けられ、ペロブスカイト構造を有する第１圧電体層と、前記第１圧電体層及び前記第２シード層を覆うように設けられた第２圧電体層と、前記第２圧電体層に設けられた第２電極とを具備し、前記第１圧電体層及び前記第２圧電体層は、（１００）面に優先配向していることを特徴とする圧電アクチュエーターにある。かかる態様によれば、能動部及び非能動部に第１シード層及び第２シード層をそれぞれ所定の厚さで設けることにより、能動部と非能動部との境界における圧電体層（第１圧電体層及び第２圧電体層）の配向の揺らぎを防止して、下地によらずに圧電体層を（１００）面に優先配向させることができ、クラックの発生を抑制することができる。また、能動部では変位量の低下を抑制することができる。
【０００８】
ここで、前記第１シード層は、厚さが前記第２シード層よりも薄いことが好ましい。これによれば、能動部では、圧電体層に印加される電圧が降下する影響を低減することができ、変位量の低下をより抑制することができる。
【０００９】
ここで、前記第１シード層は、厚さが２０ｎｍ未満であることが好ましい。これによれば、圧電体層に印加される電圧が降下する影響を一層低減することができ、変位量の低下を確実に抑制することができる。
【００１０】
ここで、前記第２シード層は、厚さが２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。これによれば、第２シード層の厚さが最適となり、能動部と非能動部との境界における圧電体層の配向の揺らぎを防止して、圧電体層の全体を確実に（１００）面に優先配向させることができ、クラックの発生をさらに抑制することができる。
【００１１】
ここで、前記第１シード層は、前記第１圧電体層に対して占有率が３０％以上であることが好ましい。これによれば、第１シード層の配向制御機能が向上する。
【００１２】
ここで、前記第２シード層は、前記振動板側から前記第１圧電体層側に延在することが好ましい。これによれば、振動板から第１圧電体層にかけて配向制御された圧電体層となる。
【００１３】
前記第２シード層の厚みが、前記振動板側のほうが、前記第１圧電体層側よりも薄いことが好ましい。これによれば、振動板上に配向制御された圧電体層が確実に形成される。
【００１４】
ここで、前記第１電極は、（１１１）面に優先配向している白金からなることが好ましい。これによれば、（１１１）面に優先配向している白金上に（１００）面に優先配向させた圧電体層を設けることができる。
【００１５】
ここで、前記第１シード層及び前記第２シード層は、ビスマス、鉄及びチタン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ことが好ましい。これによれば、圧電体層を容易に（１００）面に優先配向させることができる。
【００１６】
また、本発明の他の態様は、上記態様の圧電アクチュエーターを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる態様によれば、下地によらずに圧電体層を（１００）面に優先配向させることができ、変位量の低下を伴うことなくクラックの発生を抑制できる液体噴射ヘッドを実現することができる。
【００１７】
また、他の態様は複数の圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前記流路形成基板の前記圧力発生室に対向する領域に振動板を介して設けられた第１電極、シード層、圧電体層及び第２電極を有する圧電素子と、を具備する圧電アクチュエーターの製造方法であって、前記振動板上に前記第１電極、前記第１シード層及び前記第１圧電体層を形成する工程と、前記第１電極、前記第１シード層及び前記第１圧電体層をあわせてパターニングする工程と、前記振動板の、少なくとも前記第１電極に隣接する位置に第２シード層を形成する工程と、前記第１圧電体層及び前記第２シード層を覆うように第２圧電体層を形成する工程と、を含むことを特徴とする圧電アクチュエーターの製造方法にある。かかる態様によれば、第１シード層及び第２シード層をそれぞれ任意の厚さで形成することができるため、能動部と非能動部との境界における圧電体層の配向の揺らぎを防止して、圧電体層を下地によらずに（１００）面に優先配向させることができ、変位量の低下を伴うことなくクラックの発生を抑制できる圧電アクチュエーターの製造方法を提供することができる。
【００１８】
ここで、前記第１シード層を、前記第２シード層の厚さよりも薄く形成することが好ましい。これによれば、能動部では、圧電体層に印加される電圧が降下する影響を低減することができ、変位量の低下をより抑制することができる。
【００１９】
ここで、前記第２シード層を液相法で形成することが好ましい。これによれば、第１シード層及び第２シード層をそれぞれ任意の厚さで形成することが容易になるため、能動部と非能動部との境界における配向の揺らぎを一層防止して、下地によらずに圧電体層の全体を確実に（１００）面に優先配向させることができ、クラックの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。
【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断面図である。
【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である。
【図８】実施例１，２の能動部の圧電体層のＸ線回折パターンを示す図である。
【図９】実施例１，２の非能動部の圧電体層のＸ線回折パターンを示す図である。
【図１０】比較例１〜３の能動部の圧電体層のＸ線回折パターンを示す図である。
【図１１】比較例１〜３の非能動部の圧電体層のＸ線回折パターンを示す図である。
【図１２】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である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（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分解斜視図であり、図２は、図１の平面図である。また、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ′線に準ずる断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ′線に準ずる断面図である。
【００２２】
図示するように、記録ヘッドＩが備える流路形成基板１０には、圧力発生室１２が形成されている。そして、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が、同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称し、第１の方向Ｘと直交する方向を第２の方向Ｙと称する。
【００２３】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向の一端部側、すなわち第１の方向Ｘに直交する第２の方向Ｙの一端部側には、インク供給路１３と連通路１４とが複数の隔壁１１によって区画されている。連通路１４の外側（第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２とは反対側）には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００の一部を構成する連通部１５が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５からなる液体流路が設けられている。
【００２４】
流路形成基板１０の一方面側、すなわち圧力発生室１２等の液体流路が開口する面には、各圧力発生室１２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接合されている。すなわち、ノズルプレート２０には、第１の方向Ｘにノズル開口２１が並設されている。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。
【００２５】
流路形成基板１０の他方面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態に係る振動板５０は、例えば二酸化シリコン等からなる弾性膜５１と、例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５２とで構成されている。
【００２６】
また、絶縁体膜５２の上方には、例えばチタン等からなる密着層５６を介して、第１電極６０と、詳細は後述するが、第１電極６０上に設けられた第１シード層６５と、第１シード層６５上に設けられた第１圧電体層７１と、第１圧電体層７１上から第１電極６０の側面を介して第１電極６０に隣接する振動板５０上まで設けられた第２シード層６６と、第２シード層６６上に設けられた第２圧電体層７２と、第２圧電体層７２上に設けられた第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。以下、第１圧電体層７１と第２圧電体層７２とを併せて圧電体層７０とも称する。
【００２７】
ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、第１シード層６５、第１圧電体層７１、第２シード層６６、第２圧電体層７２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。本実施形態では、第１電極６０を圧力発生室１２毎に切り分け、後述する能動部３１０毎に独立する個別電極とし、第２電極８０を圧電素子３００の共通電極としている。
【００２８】
また、ここでは、圧電素子３００と該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板５０とを合わせて圧電アクチュエーターと称する。なお、上述した例では、弾性膜５１、絶縁体膜５２、密着層５６及び第１電極６０が振動板として作用し得るが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５１、絶縁体膜５２及び密着層５６の何れか一つ以上を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板５０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ことが好ましい。
【００２９】
本実施形態では、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加することで、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれている第１シード層６５、第１圧電体層７１、第２シード層６６及び第２圧電体層７２に圧電歪みが生じる。両電極に電圧を印加した際に、圧電歪みが生じる部分を能動部３１０と称する。これに対して、圧電歪みが生じない部分を非能動部３２０と称する。
【００３０】
以下、圧電アクチュエーターを構成する圧電素子３００について、さらに詳細に説明する。個別電極を構成する第１電極６０は、圧力発生室の第１の方向Ｘにおいては、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、第１電極６０の端部は、圧力発生室１２に対向する領域の内側に位置している。また、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の両端部は、それぞれ圧力発生室１２の外側まで延設されている。
【００３１】
第１電極６０の材料は、第１シード層６５、第１圧電体層７１、第２シード層６６及び第２圧電体層７２を形成する際に酸化せず、導電性を維持できる材料であることが必要である。例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の貴金属、又はランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）等に代表される導電性酸化物が挙げられる。これらの中でも、白金を用いることが好ましい。本実施形態では、（１１１）面に優先配向している白金を第１電極６０として用いている。ここで、「優先配向する」とは、全ての結晶、又はほとんどの結晶（例えば、８０％以上）が特定の方向、例えば（１１１）面や（１００）面に配向していることを言う。第１電極６０として、（１１１）面に優先配向している白金を用いることにより、圧電体膜の結晶性を向上させることができる。
【００３２】
第１シード層６５及び第２シード層６６は、ペロブスカイト構造を有し、ビスマス（Ｂｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）及びチタン（Ｔｉ）から選ばれる少なくとも一種以上を含む複合酸化物からなる。これらの中でも圧電体層７０の配向のし易さの観点から、Ｂｉ、Ｆｅ及びＴｉを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物が好ましい。ペロブスカイト構造、すなわち、ＡＢＯ３型構造ではＡサイトに酸素が１２配位しており、Ｂサイトに酸素が６配位して８面体（オクタヘドロン）をつくっている。例えば、第１シード層６５及び第２シード層６６がＢｉ、Ｆｅ及びＴｉを含む複合酸化物からなる場合、このＡサイトにＢｉが、ＢサイトにＦｅ及びＴｉが位置する。このような第１シード層６５及び第２シード層６６は、これらのシード層上に形成されるペロブスカイト構造の第１圧電体層７１及び第２圧電体層７２（圧電体層７０）を（１００）面に優先配向させる配向制御層として機能する。さらに、第１シード層６５及び第２シード層６６は、（１００）面に自己配向していることにより、圧電体層７０を、より高い配向率で（１００）面に優先配向させることが可能となる。ここで、「（１００）面に自己配向する」とは、下地に影響されることなく、自ら（１００）面に優先配向することを言う。
【００３３】
ここで、第１シード層６５の厚さｔ１は、第２シード層６６よりも薄いことが好ましい。ここで言う「第２シード層６６の厚さ」とは、図３（ｂ）に示すように、第２シード層６６を第１圧電体層７１上から第１電極６０の側面を介して第１電極６０に隣接する振動板５０上まで設けた場合に、第１電極６０に隣接する振動板５０上、すなわち、非能動部３２０の振動板５０（絶縁体膜５２）上の厚さｔ２のことをいう。具体的には、第１シード層６５の厚さは２０ｎｍ未満であることが好ましく、第２シード層６６の厚さｔ２は、２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下であることが好ましい。第１シード層６５の厚さｔ１を２０ｎｍ未満にすることにより、能動部では、圧電体層７０に印加される電圧が降下する影響を低減することができ、変位量の低下を抑制することができる。一方、第２シード層６６の厚さｔ２を２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下にすることにより、能動部と非能動部との境界における圧電体層の配向の揺らぎを防止して、圧電体層の全体を（１００）面に優先配向させることができ、クラックの発生を抑制することができる。
【００３４】
また、第１シード層６５は、島状に設けられていることがより好ましい。ここで、前記第１シード層は、材料溶液の希釈率や焼成条件を制御することにより膜状または島状に作成することができ、島状とは、凝集などによって全面膜化せずに分離または独立して結晶が存在する状態をいい、覆われる圧電体層面に対して、島状の占有率は、３０％以上が好ましく、６０％以上であることがより好ましい。３０％以上であれば配向制御機能が向上し、６０％以上であれば圧電層の結晶性向上に寄与すると考えられる。これによれば、第１シード層６５に電圧が分配されずに圧電体層７０に効率よく電圧が印加される。これにより、変位量の低下を一層抑制することができる。
【００３５】
さらに、能動部３１０の第１圧電体層７１上に設けられる第２シード層６６の厚さｔ３（図３（ｂ））は、薄いほど好ましい。具体的には、２０ｎｍ未満、又は限りなくゼロに近くてもよく、無くてもよい。第２シード層６６の厚さｔ３を極力薄くすることにより、第１シード層６５と同様に、圧電体層７０に印加される電圧が降下する影響を低減することができ、変位量の低下を抑制することができる。
【００３６】
このように、能動部３１０の第１圧電体層７１上と、非能動部３２０の振動板５０上や第１電極６０の側面上で異なる厚さとするためには、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やゾル−ゲル法等の化学溶液法、すなわち、液相法で第２シード層６６を形成することが好ましい。液相法によれば、例えば、シード層の前駆体溶液を、第１圧電体層７１上（第１電極６０の上方）に塗布しても、かかる前駆体溶液は、第１電極６０に隣接する振動板５０上へと流れていくため、第１圧電体層７１上では、第２シード層６６（第２シード層前駆体膜）が薄く（厚さｔ３）、振動板５０上や、第１電極６０の側面上では、厚く（厚さｔ２）形成される。
【００３７】
なお、第１シード層６５及び第２シード層６６は、配向機能が阻害されない範囲で、ＡサイトやＢサイトの元素の一部を他の元素で置換した複合酸化物としてもよく、これも本発明の第１シード層６５及び第２シード層６６に包含される。例えば、ＡサイトにＢｉの他にＢａ、Ｌａなどの元素がさらに存在してもよいし、ＢサイトにＦｅ及びＴｉと共にＺｒ、Ｎｂなどの元素がさらに存在していてもよい。また、上述した機能を有する限り、元素（Ｂｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｏ）の欠損や過剰により化学量論の組成（ＡＢＯ３）からずれたものも、本発明の第１シード層６５及び第２シード層６６に包含される。
【００３８】
また、第１シード層６５及び第２シード層６６は、後述する圧電体層７０を形成する圧電材料と同様なペロブスカイト構造を有して、小さいが圧電特性を有するものであり、第１シード層６５及び第２シード層６６と圧電体層７０とを併せて圧電体層ということもできる。
【００３９】
圧電体層７０は、ペロブスカイト構造、すなわちＡＢＯ３型構造を有する複合酸化物からなる圧電材料である。このような圧電材料としては、例えば、鉛を含まない非鉛系のペロブスカイト構造を有する圧電材料を挙げることができる。非鉛系の圧電材料としては、例えば、鉄酸ビスマス（（ＢｉＦｅＯ３）、略「ＢＦＯ」）、チタン酸バリウム（（ＢａＴｉＯ３）、略「ＢＴ」）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）（ＮｂＯ３）、略「ＫＮＮ」）、ニオブ酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（ＮｂＯ３））、ニオブ酸タンタル酸カリウムナトリウムリチウム（（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）（Ｎｂ，Ｔａ)Ｏ３）、チタン酸ビスマスカリウム（（Ｂｉ１／２Ｋ１／２）ＴｉＯ３、略「ＢＫＴ」）、チタン酸ビスマスナトリウム（（Ｂｉ１／２Ｎａ１／２）ＴｉＯ３、略「ＢＮＴ」）、マンガン酸ビスマス（ＢｉＭｎＯ３、略「ＢＭ」）等が挙げられる。また、ビスマス、カリウム、チタン及び鉄を含む複合酸化物（（Ｂｉ，Ｋ）（Ｔｉ，Ｆｅ）Ｏ３）や、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含む複合酸化物（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３）や、これにマンガン、コバルト、クロム等の金属を添加した複合酸化物（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ，Ｍ）Ｏ３）（Ｍは、Ｍｎ、ＣｏまたはＣｒ）等が挙げられる。
【００４０】
また、圧電材料は、鉛を含まない非鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含む鉛系の圧電材料、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したものも用いることができる。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等が挙げられる。
【００４１】
このようなペロブスカイト構造の圧電材料は、第１シード層６５及び第２シード層６６上に形成することにより、（１００）面に優先配向する。具体的には、後述する実施例に示すように、圧電体層７０は、少なくとも８８％以上の高い配向率で、（１００）面に優先配向することが確認されている。ここで言う配向率とは、本発明では、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）による回折ピークの（１００）面に由来するピーク強度を（１１０）面に由来するピーク強度と比較してした際の、（１００）／[（１００）＋（１１０）]の値とした。勿論、配向率が高い方が圧電体層７０の変位特性及び耐久性の向上の面では好ましく、（１００）／[（１００）＋（１１０）]が８０％以上が好ましく、（１００）／[（１００）＋（１１０）]が９０％以上がさらに好ましい。なお、圧電体層７０は、（１００）面に優先配向して変位特性が優れたものとなるという観点から、菱面体晶であるのが好ましい。
【００４２】
圧電体層７０を構成する第２圧電体層７２は、第２の方向Ｙが所定の幅となるように、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。第２圧電体層７２の第２の方向Ｙの幅は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの長さよりも大きい。このため、圧力発生室１２の第２の方向Ｙでは、第２圧電体層７２は圧力発生室１２の外側まで設けられている。
【００４３】
圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいて、第２圧電体層７２のインク供給路１３側の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０の端部は第２圧電体層７２によって覆われている。また、第２圧電体層７２のノズル開口２１側の端部は、第１電極６０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置しており、第１電極６０のノズル開口２１側の端部は、第２圧電体層７２に覆われていない。
【００４４】
また、第２圧電体層７２には、各隔壁１１に対応する凹部７３が形成されている。この凹部７３の第１の方向Ｘの幅は、各隔壁１１の第１の方向の幅と略同一、もしくはそれよりも広くなっている。これにより、振動板５０の圧力発生室１２の第２の方向Ｙの端部に対抗する部分（いわゆる振動板５０の腕部）の剛性が押さえられるため、圧電素子３００を良好に変位させることができる。
【００４５】
第２電極８０は、第２圧電体層７２の第１電極６０とは反対面側に設けられており、複数の能動部３１０に共通する共通電極として構成されている。第２電極８０は、第２圧電体層７２の第１電極６０とは反対面側に設けられており、複数の能動部３１０に共通する共通電極を構成する。本実施形態では、第２電極８０は、第２圧電体層７２側に設けられた第１層８１と、第１層８１の第２圧電体層７２とは反対側に設けられた第２層８２と、を具備する。ただし、第２層８２は省略しても構わない。
【００４６】
第１層８１は、本実施形態ではイリジウム層等からなり、第２圧電体層７２の表面（第２電極８０側）の過剰な成分、例えば、鉛を含む第２圧電体層７２の場合には、第２圧電体層７２の表面の過剰鉛を吸着して、第２圧電体層７２の圧電特性を向上する機能を有する。このような第１層８１は、第２圧電体層７２上のみ、すなわち、第２圧電体層７２の流路形成基板１０とは反対側の表面上のみに形成されている。
【００４７】
また、第２電極８０を構成する第２層８２は、導電性を有する材料、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の金属材料を用いることができる。もちろん、第２層８２は、上記金属材料の単一材料であっても、複数の材料が混合した複数材料であってもよい。第２層８２は、本実施形態では、第１層８１上と、第１層８１が設けられていない第２圧電体層７２の側面上と、第１電極６０上と、に亘って連続して設けられている。
【００４８】
圧電素子３００の第１電極６０と第２電極８０とには、リード電極９０が接続されている。このようなリード電極９０は、流路形成基板１０の一方面の全面に亘って形成した後、所定の形状にパターニングされて形成することができる。
【００４９】
圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００を保護する保護基板３０が接着剤３５によって接合されている。保護基板３０には、圧電素子３００を収容する空間を画成する凹部である圧電素子保持部３１が設けられている。また保護基板３０には、マニホールド１００の一部を構成するマニホールド部３２が設けられている。マニホールド部３２は、保護基板３０を厚さ方向（第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに垂直な方向）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、上記のように流路形成基板１０の連通部１５と連通している。
【００５０】
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。各能動部３１０の第１電極６０に接続されたリード電極９０は、この貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００５１】
保護基板３０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が接合されており、封止膜４１によってマニホールド部３２の一方面が封止されている。また、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となっており、マニホールド１００の一方面は封止膜４１のみで封止されている。
【００５２】
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、図示しない駆動回路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、振動板５０、密着層５６、第１電極６０、第１シード層６５、第１圧電体層７１、第２シード層６６及び第２圧電体層７２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。
【００５３】
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７を参照して説明する。なお、図４〜図７は、圧力発生室の長手方向（第２方向）の断面図である。
【００５４】
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の表面に振動板５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）等からなる弾性膜５１を形成し、弾性膜５１上に、酸化ジルコニウム等からなる絶縁体膜５２を形成する。次いで、絶縁体膜５２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により全面に形成する。
【００５５】
次に、図４（ｂ）に示すように、絶縁体膜５２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。次いで、図４（ｃ）に示すように、第１電極６０上に第１シード層６５を形成する。本実施形態では、ペロブスカイト構造を有し、ＡサイトがＢｉを含みＢサイトがＦｅ及びＴｉを含む複合酸化物からなる第１シード層６５を形成する場合について説明する。このような第１シード層６５は、例えば、金属錯体を含む溶液を塗布乾燥して第１シード層前駆体膜（図示なし）を形成し、第１シード層前駆体膜を高温で焼成することで第１シード層６５を得るＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やゾル−ゲル法等の化学溶液法、すなわち、液相法を用いて形成することができる。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、第１シード層６５を形成することができる。
【００５６】
第１シード層６５を化学用液法（液相法）で形成する場合の具体的な形成手順例としては、まず、Ｂｉ、Ｆｅ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シード層形成用組成物（シード層の前駆体溶液）をスピンコート法などを用いて、塗布して第１シード層前駆体膜（図示なし）を形成する（シード層前駆体溶液塗布工程）。
【００５７】
塗布するシード層の前駆体溶液は、焼成によりＡサイトがＢｉを含みＢサイトがＦｅ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。Ｂｉ、Ｆｅ及びＴｉ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。Ｔｉを含む金属錯体としては、例えば２−エチルヘキサン酸チタン、酢酸チタンなどが挙げられる。また、シード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。
【００５８】
次いで、この第１シード層前駆体膜を所定温度（例えば、１５０〜２００℃）に加熱して一定時間乾燥させる（シード層乾燥工程）。次に、乾燥した第１シード層前駆体膜を所定温度（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（シード層脱脂工程）。ここで言う脱脂とは、第１シード層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。シード層乾燥工程やシード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。
【００５９】
次に、第１シード層前駆体膜を所定温度、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、ペロブスカイト構造を有してＡサイトがＢｉを含みＢサイトがＦｅ及びＴｉを含む複合酸化物からなる第１シード層６５を形成する（シード層焼成工程）。
【００６０】
このシード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。シード層乾燥工程、シード層脱脂工程及びシード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などが挙げられる。
【００６１】
このような第１シード層６５を設けると、該第１シード層６５上に形成される第１圧電体層７１を（１００）面に優先配向させることができる。
【００６２】
次いで、図４（ｄ）に示すように、第１シード層６５上に第１圧電体層７１を形成する。本実施形態では、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ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第１圧電体層７１を形成する場合について説明する。第１圧電体層７１は、第１シード層６５と同様に、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形成することができる。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第１圧電体層７１を形成することもできる。
【００６３】
第１圧電体層７１を化学溶液法（液相法）で形成する場合の具体的な形成手順例としては、まず、第１シード層６５上に、金属錯体、具体的には、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ及びＴｉを含む金属錯体を含有する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、塗布して第１圧電体前駆体膜（図示なし）を形成する（塗布工程）。
【００６４】
塗布する前駆体溶液は、焼成によりＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ及びＴｉを含む第１圧電体前駆体膜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を含む第１圧電体前駆体膜を形成する場合は、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。Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、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。Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、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、Ｆｅ及びＴｉを含む金属錯体については、第１シード層前駆体膜を形成する際に用いた金属錯体と同様のものを用いることができる。Ｂａを含む金属錯体としては、例えば、酢酸バリウム、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。Ｍｎを含有する金属錯体としては、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。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、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒを二種以上含む金属錯体を用いてもよい。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。
【００６５】
次いで、この第１圧電体前駆体膜を所定温度、例えば１３０℃〜１８０℃程度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。次に、乾燥した第１圧電体前駆体膜を所定温度、例えば３００℃〜４００℃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）。なお、ここで言う脱脂とは、第１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。
【００６６】
次に、第１圧電体前駆体膜を所定温度、例えば６５０〜８００℃程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、第１圧電体層７１を形成する（焼成工程）。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。
【００６７】
なお、本実施形態では、１層の複合酸化物からなる第１圧電体層７１を形成したが、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すことにより、複数層の複合酸化物からなる第１圧電体層７１を形成してもよい。
【００６８】
次いで、図５（ａ）に示すように、第１圧電体層７１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、第１電極６０、第１シード層６５及び第１圧電体層７１をあわせてパターニングする。
【００６９】
次いで、図５（ｂ）に示すように、レジストを剥離した後、第１圧電体層７１及び第１圧電体層７１の少なくとも幅方向両側の絶縁体膜５２上に第２シード層６６を形成する。この第２シード層６６は、上述した第１シード層６５と同様に、例えば、金属錯体を含む前駆体溶液を塗布して第２シード層前駆体膜（図示なし）を形成し、その後、乾燥し、さらに高温で焼成することで複合酸化物からなる第２シード層６６を得る、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やゾル−ゲル法等の化学溶液法（液相法）や、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により形成することができる。
【００７０】
本実施形態では、液相法により、能動部３１０の第１圧電体層７１上と、非能動部３２０の振動板５０上や第１電極６０の側面上で異なる厚さを有する第２シード層６６を形成する。具体的には、能動部３１０の第１電極６０上では、厚さが薄く（厚さｔ３）、非能動部３２０の振動板５０上（第１電極６０の側面）では、厚さが厚い（厚さｔ２（ｔ２＞ｔ３））第２シード層６６（第２シード層前駆体膜）を形成する。また、厚さｔ２は第１シード層６５の厚さｔ１よりも厚くなるように形成する。このように、第１シード層６５及び第２シード層６６をそれぞれ異なる厚さで形成することにより、能動部と非能動部との境界における圧電体層７０の配向の揺らぎを防止して、下地によらずに圧電体層を（１００）面に優先配向させることができ、クラックの発生を抑制することができる。
【００７１】
次いで、図５（ｃ）に示すように、第２シード層６６上に第２圧電体層７２を形成する。本実施形態では、上述した第１圧電体層７１と同様に、ペロブスカイト構造を有し、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ及びＴｉを含む複合酸化物からなる第２圧電体層７２を液相法により形成する。なお、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第２圧電体層７２を形成することもできる。第２圧電体層７２の形成手順は第１圧電体層７１と同様であるが、第２圧電体層７２では、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層の第２圧電体層７２を形成し、圧電体層７０とする（図５（ｄ））。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、１層の第１圧電体層７１と１０層の第２圧電体層７２とを併せた圧電体層７０の全体の膜厚は約１．１μｍ程度となる。なお、本実施形態では、第２圧電体層７２を１０層積層して設けたが、１層のみでもよい。
【００７２】
圧電体層７０を形成した後は、図６（ａ）に示すように、第２圧電体層７２上に第１層８１を形成し、第１層８１及び第２圧電体層７２を各圧力発生室１２に対応してパターニングする。第１層８１は、例えば、イリジウムを有するイリジウム層と、イリジウム層上にチタンを有するチタン層とを積層することにより形成される。なお、このイリジウム層及びチタン層は、スパッタリング法やＣＶＤ法等によって形成することができる。また、第１層８１及び第２圧電体層７２のパターニングは、例えば、第１層８１上に所定形状に形成したマスク（図示なし）を設け、このマスクを介して第１層８１及び第２圧電体層７２をエッチングする、いわゆるフォトリソグラフィー法を用いた。なお、第１層８１及び第２圧電体層７２のパターニングは、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やウェットエッチング等で行うこともできる。
【００７３】
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の一方面側（第２圧電体層７２が形成された面側）に亘って、すなわち、第１層８１上、第２圧電体層７２のパターニングした側面上、絶縁体膜５２上、及び第１電極６０上等に亘って、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる第２層８２を形成すると共にパターニングすることで第２電極８０を形成する。
【００７４】
次に、図６（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。なお、圧電素子３００のパターニングでは、同時に第２電極８０の一部をパターニングして、除去部８３を形成する。
【００７５】
次に、図７（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。
【００７６】
次に、図７（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０上に、マスク膜５４を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００７７】
そして、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５４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、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５等を形成する。
【００７８】
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５４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。
【００７９】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、第１シード層６５及び第２シード層６６をそれぞれ任意の厚さで形成することができるため、能動部３１０と非能動部３２０との境界における圧電体層７０の配向の揺らぎを防止して、圧電体層７０を下地によらず（１００）面に優先配向させることができ、変位量の低下を伴うことなくクラックの発生を抑制できる液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００８０】
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。
【実施例】
【００８１】
（実施例１）
＜基板の準備＞
まず、単結晶シリコン基板上に弾性膜５１として二酸化シリコン膜を熱酸化にて厚さ１１７０ｎｍで形成した。次に、二酸化シリコン膜上にスパッタ法にて厚さ２８５ｎｍのジルコニウム膜を形成し、熱酸化することで絶縁体膜５２として厚さ４００ｎｍの酸化ジルコニウム膜を形成した。その後、酸化ジルコニウム膜上にスパッタ法にて厚さ２０ｎｍのチタン膜を形成し、熱酸化することで密着層５６として酸化チタン膜を形成した。次に、酸化チタン膜上に、スパッタ法により６００℃で厚さ５０ｎｍの白金膜（Ｐｔ）からなり、（１１１）面に優先配向している第１電極６０を形成して電極付き基板とした。
【００８２】
＜シード層の前駆体溶液の調製＞
２−エチルヘキサン酸ビスマス、２−エチルヘキサン酸鉄、２−エチルヘキサン酸チタンのｎ−オクタン溶液（いずれも０．５ｍｏｌ／Ｌ）を、各元素がモル比でＢｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１２０：６０：４０となるように混合して、Ｂｉ、Ｆｅ及びＴｉを含む原料溶液を調製し、ｎ−オクタンで希釈を行いシード層の前駆体溶液（以下、「ＢＦＴ前駆体溶液」という）とした。なお、Ｂｉ、Ｆｅ及びＴｉを含む原料溶液に対するｎ−オクタンの希釈割合は、前記原料溶液：ｎ−オクタンで１：１１とした。
【００８３】
＜圧電体層の前駆体溶液の調製＞
Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎ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第１圧電体層７１及び第２圧電体層７２を形成するために、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−エチルヘキサン酸チタン及び２−エチルヘキサン酸マンガンの各ｎ−オクタン溶液を混合し、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｔｉ：Ｍｎのモル比が、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｔｉ：Ｍｎ＝７５：２５：７１．２５：２５：３．７５となるように混合して、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む圧電体層の前駆体溶液（以下、「ＢＦＭ―ＢＴ前駆体溶液」という）を調製した。
【００８４】
＜第１シード層の形成＞
前記ＢＦＴ前駆体溶液を上記電極付き基板上に滴下し、３０００ｒｐｍで前記電極付き基板を回転させてスピンコートすることにより第１シード層前駆体層を形成した（シード層前駆体溶液塗布工程）。次に、１８０℃のホットプレート上で４分間加熱した後、３５０℃で４分間加熱した（シード層乾燥工程及びシード層脱脂工程）。次に、ＲＴＡ装置を使用し、７００℃で５分間焼成した（シード層焼成工程）。以上の工程により、Ｂｉ、Ｆｅ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り、島状で厚さ１０ｎｍの第１シード層６５を形成した。
【００８５】
＜第１圧電体層の形成＞
次に、前記圧電体前駆体溶液を前記電極付き基板上に滴下し、３０００ｒｐｍで前記電極付き基板を回転させてスピンコートすることにより第１圧電体層前駆体膜を形成した（塗布工程）。次に、１８０℃のホットプレート上で４分間加熱した後、３５０℃で４分間加熱した（乾燥工程及び脱脂工程）。次に、ＲＴＡ装置を使用し、７５０℃で５分間酸素雰囲気中で焼成を行った（焼成工程）。以上の工程により、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなり、膜状で厚さ７５ｎｍの第１圧電体層７１を形成した。
【００８６】
＜第１電極、第１シード層及び第１圧電体層の加工＞
前記第１電極６０、第１シード層６５及び第１圧電体層７１を、フォトリソグラフィーによりあわせてパターニングした。
【００８７】
＜第２シード層の形成＞
前記ＢＦＴ前駆体溶液を前記電極付き基板上に滴下し、３０００ｒｐｍで前記電極付き基板を回転させてスピンコートすることにより第２シード層前駆体層を形成した（シード層前駆体溶液塗布工程）。次に、１８０℃のホットプレート上で４分間加熱した後、３５０℃で４分間加熱した（シード層乾燥工程及びシード層脱脂工程）。次に、ＲＴＡ装置を使用し、７００℃で５分間焼成した（シード層焼成工程）。以上の工程により、Ｂｉ、Ｆｅ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り、第１電極６０上に島状で厚さ５ｎｍ以下、第１電極６０の側面及び絶縁体膜５２上に膜状で厚さ３０ｎｍの第２シード層６６を形成した。
【００８８】
＜第２圧電体層の形成＞
次に、前記圧電体層前駆体溶液を前記電極付き基板上に滴下し、３０００ｒｐｍで前記電極付き基板を回転させてスピンコートすることにより第２圧電体層前駆体膜を形成した（塗布工程）。次に、１８０℃のホットプレート上で４分間加熱した後、３５０℃で４分間加熱した（乾燥工程及び脱脂工程）。この塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程からなる工程を２回繰り返した後に、ＲＴＡ装置を使用し、７５０℃で５分間酸素雰囲気中で焼成を行った（焼成工程）。次いで、上記塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる上記工程の組み合わせを同様に組み合わせた工程を６回繰り返し、計１２回の塗布により、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物であって、全体で厚さ９００ｎｍの１２層からなる第２圧電体層７２を形成した。
【００８９】
＜第２電極及び圧電アクチュエーターの形成＞
次に、第２圧電体層７２上にスパッタ法により厚さ５０ｎｍのイリジウム膜を形成し、フォトリソグラフィーにより、所望のサイズにパターニングを行い、第２電極８０を形成した。これにより、弾性膜５１及び絶縁体膜５２を具備する振動板５０と、第１電極６０、第１シード層６５、第１圧電体層７１、第２シード層６６、第２圧電体層７２及び第２電極８０を具備する圧電素子３００と、を備えた圧電アクチュエーターを作製した。
【００９０】
（実施例２）
第１電極を構成する白金膜を厚さ１３０ｎｍとした以外は、実施例１と同様の手法により圧電アクチュエーターを作製した。
【００９１】
（比較例１）
第１電極を形成後に、フォトリソグラフィーによりパターニングを行い、第１シード層及び第１圧電体層及び第２シード層を設けない以外は、実施例１と同様の手法により圧電アクチュエーターを作製した。
【００９２】
（比較例２）
パターニングした第１電極上に第１シード層を厚さ１０ｎｍ、第１電極に隣接する絶縁体膜上に第２シード層を厚さ２０ｎｍで形成した以外は、実施例１と同様の手法により圧電アクチュエーターを作製した。
【００９３】
（比較例３）
パターニングした第１電極上に第１シード層を厚さ２０ｎｍ、第１電極に隣接する絶縁体膜上に第２シード層を厚さ４０ｎｍで形成した以外は、実施例１と同様の手法により圧電アクチュエーターを作製した。
【００９４】
（試験例１）
Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ社製の「Ｄ８  Ｄｉｓｃｏｖｅｒ ＷｉｔｈＧＡＤＤＳ；微小領域Ｘ線回折装置」を用い、Ｘ線源にＣｕＫα線を使用し、室温で、第２電極を形成する前の実施例１，２及び比較例１〜３について、能動部の圧電体層（第１電極の上方）と、非能動部の圧電体層（絶縁体膜の上方）におけるＸ線回折チャートを求めた。図８に、実施例１，２の能動部における圧電体層のＸ線回折パターンを示し、図９に、実施例１，２の非能動部における圧電体層のＸ線回折パターンを示す。図１０に、比較例１〜３の能動部における圧電体層のＸ線回折パターンを示し、図１１に、比較例１〜３の非能動部における圧電体層のＸ線回折パターンを示す。
【００９５】
ここで、２θ＝２２.５°付近のピークは（１００）面に由来するピークであり、２θ＝３１．８°付近のピークは（１１０）面に由来するピークである。このピーク強度の比から、（１００）／[（１００）＋（１１０）]の値を求め、（１００）面配向率とした。この結果を表１に示す。
【００９６】
図８，９に示すように、第１シード層を介して第１圧電体層を形成し、且つ第２シード層を介して第２圧電体層を形成した実施例１，２は、能動部においても、非能動部においても、少なくとも８８％以上の高い配向率で（１００）面に優先配向していることがわかった。また、実施例１，２の結果から、第１電極の厚さを５０ｎｍとしても、１３０ｎｍとしても、圧電体層の配向率に影響がないことが確認された。
【００９７】
一方、図１０，１１に示すように、第１圧電体層及び第２シード層を設けずに第２圧電体層を形成した比較例１は、能動部では（１００）面配向のピークが鋭く、（１００）面に優先配向していたが、非能動部では（１００）面配向のピークがほとんど認められず（配向率８．０％）、（１００）面に優先配向していないことがわかった。また、第１圧電体層を設けずに、厚さ２０ｎｍの第２シード層を介して第２圧電体層を形成した比較例２は、能動部では（１００）面配向のピークが鋭く、（１００）面に優先配向していたが、非能動部では、（１００）面配向のピークが弱く（配向率５８．０％）、（１００）面に優先配向していないことがわかった。一方、第１圧電体層を設けずに、厚さ４０ｎｍの第２シード層を介して第２圧電体層を形成した比較例３は、能動部においても、非能動部においても、（１００）面に優先配向していたが、後述する試験例３のように、変位量が低くなった。
【００９８】
（試験例２）
第２電極を形成する前の実施例１，２及び比較例１〜３について、９００ｎｍの圧電体層形成後の表面を５０倍の金属顕微鏡で観察し、圧電体層のクラックの発生の有無を確認した。結果を表１に示す。
【００９９】
表１に示すように、実施例１，２及び比較例３は、クラックが観察されなかったが、比較例１，２は、多数のクラックが観察された。これにより、第１シード層を介して第１圧電体層を形成することにより、クラックの発生を確実に抑制できることがわかった。
【０１００】
（試験例３）
印加電圧を変化させて素子の破壊を調べた結果を表１に示す。非能動部にクラックのない実施例１，２及び比較例３は５０％破壊電圧が１００Ｖを超えているのに対し、非能動部にクラックのある比較例１，２は低電圧で破壊が進行していることが分かった。
【０１０１】
（試験例４）
実施例１、２、比較例１〜３の圧電素子を具備する液体噴射ヘッドを作製し、４５Ｖのパルス波形による電圧印加を行った場合の圧電素子（ＣＡＶ）の変位量を求めた。変位量は、比較例３の変位を１とした場合の変位割合として表し、表１に示した。
【０１０２】
この結果、実施例１，２、比較例１，２の圧電素子では、比較例３と比較して変位量が向上することがわかった。
【０１０３】
以上の試験例１〜３の結果から、第１シード層を介して第１圧電体層を形成し、且つ第２シード層を介して第２圧電体層を形成することにより、圧電体層の全体を（１００）面に優先配向させることができ、クラックの発生を抑制できることがわかった。また、変位量も向上できることがわかった。
【０１０４】
【表１】
2015154037.tif 000003
【０１０５】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。例えば、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。
【０１０６】
上述した実施形態１では、第１電極６０が圧力発生室１２に対応して独立して設けられた個別電極を構成し、第２電極８０が圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に設けられた共通電極を構成している液体噴射ヘッドを例示したが、第１電極６０が圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に設けられた共通電極を構成し、第２電極８０が圧力発生室１２に対応して独立して設けられた個別電極を構成していてもよい。
【０１０７】
また、インクジェット式記録ヘッドＩ（図１参照）は、例えば、図１２に示すように、インクジェット式記録装置ＩＩに搭載される。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に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を噴射する。
【０１０８】
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には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラー８に限られずベルトやドラム等であってもよい。
【０１０９】
なお、上述した例では、インクジェット式記録装置ＩＩとして、インクジェット式記録ヘッドＩがキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、その構成は特に限定されるものではない。インクジェット式記録装置ＩＩは、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩを固定し、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させることで印刷を行う、いわゆるライン式の記録装置であってもよい。
【０１１０】
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Ｉ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。
【０１１１】
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等が挙げられる。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】
【０１１２】
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  インク供給路、  １４  連通路、  １５  連通部、  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  振動板、  ５１  弾性膜、  ５２  絶縁体膜、  ６０  第１電極、  ６５  第１シード層、  ６６  第２シード層、  ７１  第１圧電体層、  ７２  第２圧電体層、  ８０  第２電極、  ９０  リード電極、  １００  マニホールド、  ３００  圧電素子、  ３１０  能動部、  ３２０  非能動部
【図１】
2015154037.tif 000004
【図２】
2015154037.tif 000005
【図３】
2015154037.tif 000006
【図４】
2015154037.tif 000007
【図５】
2015154037.tif 000008
【図６】
2015154037.tif 000009
【図７】
2015154037.tif 000010
【図８】
2015154037.tif 000011
【図９】
2015154037.tif 000012
【図１０】
2015154037.tif 000013
【図１１】
2015154037.tif 000014
【図１２】
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