(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白金からなる第１電極と、ビスマス、バリウム、鉄、マンガン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圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた第２電極と、
前記圧電体層と前記第１電極の間に形成された、鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物とを有し、
前記圧電体層及び前記層状化合物は、ビスマス、バリウム、鉄、マンガン及びチタンを含む前駆体溶液が７００℃以上の温度で焼成されることによって形成される、
ことを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
前記層状化合物は、島状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載する圧電素子。
【請求項３】
前記層状化合物は、マンガンを含むことを特徴とする請求項１または２に記載する圧電素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載する圧電素子を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載する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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変化を生じさせ、圧電体層と圧電体層に電圧を印加する電極を有する圧電素子を具備する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば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。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。
【０００３】
このような圧電素子を構成する圧電体層（圧電セラミックス）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、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、鉛の含有量を抑えた圧電材料が求められている。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。具体例としては、Ｂｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３とＢａＴｉＯ３の混晶からなる圧電材料が挙げられる（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２３４０４号公報
【特許文献２】特開２００９−２５２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなインクジェット式記録ヘッド等に用いられる圧電素子は、変位を生じながら繰り返し駆動されるため、電極から圧電体層が剥離する虞があるという問題がある。なお、このような問題は、インクを吐出する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、同様に存在する。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、電極と圧電体層との密着性が優れた圧電素子を有する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに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】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室と、白金からなる第１電極と、ビスマス、バリウム、鉄、マンガン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圧電体層と、第２電極と、を備えた圧電素子と、を具備し、前記圧電体層と前記第１電極の間に、鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物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、バリウム、鉄、マンガン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圧電体層と、白金からなる第１電極側との間に、鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物を設けることにより、この層状化合物を設けない場合と比較して、圧電体層と第１電極との密着性を向上させることができ、圧電体層と第１電極との密着性が優れた圧電素子となる。したがって、第１電極からの圧電体層の剥離が抑制されるため、耐久性及び信頼性に優れた液体噴射ヘッドとなる。
【０００８】
前記層状化合物は、島状に設けられていることが好ましい。これによれば、層状化合物が圧電体層の歪量に与える影響を小さくすることができる。
【０００９】
また、前記層状化合物は、マンガンを含んでいてもよい。これによれば、圧電体層と第１電極側との間に鉄、バリウム、チタン及びマンガンを含む酸化物からなる層状化合物を設けることにより、この層状化合物を設けない場合と比較して、圧電体層と第１電極の密着性を向上させることができる。
【００１０】
本発明の他の態様は、上記態様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、圧電体層と第１電極との密着性が優れ、第１電極からの圧電体層の剥離が抑制されるため、耐久性及び信頼性に優れた液体噴射装置となる。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、白金からなる第１電極と、ビスマス、バリウム、鉄、マンガン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圧電体層と、第２電極と、を備え、前記圧電体層と前記第１電極側の間に、鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物を有す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、バリウム、鉄、マンガン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圧電体層と、白金からなる第１電極との間に、鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物を設けることにより、この層状化合物を設けない場合と比較して、圧電体層と第１電極の密着性を向上させることができ、圧電体層と第１電極との密着性が優れた圧電素子となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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、要部拡大断面図、要部拡大平面図。
【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の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像。
【図１０】実施例１の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像の拡大図。
【図１１】実施例１の圧電素子の電子回折図形。
【図１２】実施例１の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像の拡大図。
【図１３】実施例１の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像の拡大図。
【図１４】実施例１の圧電素子のＳＴＥＭ−ＥＤＳマップ像。
【図１５】実施例１の圧電体層のＣｓＳＴＥＭ−ＢＦ像及びＨＡＡＤＦ像。
【図１６】実施例１の圧電体層のCsSTEM-Spectrum Imaging。
【図１７】実施例１の層状化合物部のCsSTEM-BF像、HAADF像及び電子回折図形。
【図１８】実施例１の層状化合物部のＳＴＥＭ−ＥＥＬＳ Spectrum Imaging。
【図１９】実施例１の圧電素子のＰ−Ｖ曲線及びＳ−Ｖ曲線を示す図。
【図２０】実施例２の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像。
【図２１】実施例２の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像の拡大図。
【図２２】実施例２の圧電素子の電子回折図形。
【図２３】実施例２の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像の拡大図。
【図２４】実施例２の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像の拡大図。
【図２５】実施例２の圧電素子のＳＴＥＭ−ＥＤＳマップ像。
【図２６】実施例２の圧電素子のＰ−Ｖ曲線及びＳ−Ｖ曲線を示す図。
【図２７】実施例４の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像。
【図２８】実施例５の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像。
【図２９】実施例６〜８の圧電素子のＳＩＭＳによるＢｉの深さ組成プロファイル。
【図３０】実施例６〜８の圧電素子のＳＩＭＳによるＰｔの深さ組成プロファイル。
【図３１】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】
【００１３】
（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、図３（ｃ）は第２電極が設けられた側の面から圧電体層及び層状化合物部を見た要部拡大平面図である。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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
さらに、この密着層５６上には、白金からなる第１電極６０と、厚さが２μｍ以下、好ましくは０．３〜１．５μｍの薄膜である圧電体層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。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。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。
【００１８】
そして、圧電体層７０を構成する圧電材料は、ビスマス（Ｂｉ）、バリウム（Ｂａ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）及びチタン（Ｔｉ）を含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物である。なお、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及びＢａが、ＢサイトにＦｅ、Ｍｎ及びＴｉが位置している。すなわち、ビスマス、バリウム、鉄、マンガン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いえる。
【００１９】
このようなビスマス、バリウム、鉄、マンガン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は、例えば下記一般式（１）で表される組成比であることが好ましい。ただし、一般式（１）の記述は化学量論に基づく組成表記であり、元素拡散、格子不整合、酸素欠損等による不可避な組成ずれは許容される。
［（１−ｘ）｛Ｂｉ（Ｆｅ１−ａ，Ｍｎａ）Ｏ３｝−ｘ｛ＢａＴｉＯ３｝］（１）
（０．１≦ｘ≦０．４、０．０１≦ａ≦０．１）
【００２０】
そして、図３（ｂ）に示すように、本発明においては、圧電体層７０の第１電極６０側の界面には、層状化合物からなる層状化合物部７５が設けられている。すなわち、圧電体層７０と第１電極６０との間に、層状化合物からなる層状化合物部７５が設けられている。この層状化合物部７５は、鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物、すなわち、鉄、バリウム及びチタンを含有する酸化物からなる層状化合物で構成されている。層状化合物とは、平面状の結晶層が積層されて形成されている化合物である。なお、層状化合物部７５を構成する層状化合物は、さらにマンガンを含んでいてもよい。
【００２１】
また、このような層状化合物部７５を構成する層状化合物は、（００１）に優先配向していることが好ましい。（００１）に配向した層状化合物は膜厚が薄くなるよう作製することが可能であるため、圧電体層７０に印加される電圧の減少を抑制することが可能となる。なお、本発明で「結晶が（００１）に優先配向している」とは、全ての結晶が（００１）に配向している場合と、ほとんどの結晶（例えば、９０％以上）が（００１）に配向している場合と、を含むものである。このことは、本発明において、例えば「（１１１）に優先配向している」、「（１１０）に優先配向している」「（１００）に優先配向している」という場合も同様である。 
【００２２】
このように、圧電体層７０がビスマス、バリウム、鉄、マンガン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で、第１電極６０が白金であり、圧電体層７０の第１電極６０側の界面に、鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物からなる層状化合物部７５を設けることにより、層状化合物部７５を設けない場合よりも、圧電体層７０と第１電極６０との密着性を向上させることができ、圧電体層７０と第１電極６０との密着性が優れた圧電素子３００となる。
【００２３】
まず、圧電体層７０を構成する圧電材料と、層状化合物部７５を構成する層状化合物は、どちらも酸化物であり構成する金属も重複するため、熱膨張係数が近いこと、ａ軸、ｂ軸の結晶格子の大きさが同程度であり格子のミスマッチが小さく、発生する応力が小さいことより、圧電体層７０と層状化合物部７５とは、密着性が良好である。また、第１電極６０を構成する白金と、層状化合物部７５を構成する鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物は、後述する実施例に示すように、白金層上に、鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物が白金層の構成する格子を引き継いで単結晶として形成されていることから、白金を構成する格子を引き継いで、鉄、バリウム、チタン及び酸素を含む層状化合物が形成されており、密着性が高い。したがって、層状化合物部７５を設けない場合よりも、圧電体層７０と第１電極６０との密着性を向上させることができる。
【００２４】
層状化合物部７５の形状は特に限定されず、例えば、図３（ｃ）に示すように、第２電極８０が設けられた側の面から層状化合物部７５を見た形状は、円形や楕円形でもよいが、その配置は、島状に設けることが好ましい。島状とは、層状化合物部７５が圧電体層７０と第１電極６０との界面全面にならないように隙間をあけて設けられた状態であり、複数の層状化合物部７５を互いに間隔を空けて設けることが好ましい。このように、層状化合物部７５を島状に設けることにより、層状化合物部７５と圧電体層７０との界面が凹凸になるため、層状化合物部７５と圧電体層７０との密着性がより向上する。また、層状化合物部７５を設けることにより圧電体層７０に印加される電圧が小さくなり圧電体層７０の歪量が小さくなるが、層状化合物部７５を島状に設けることにより、圧電体層７０に印加される電圧の減少を抑制でき、歪量に与える影響を小さくすることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
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、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、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、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。そして、本発明においては、第１電極６０と圧電体層７０との密着性が優れているため、繰り返し駆動しても、第１電極６０からの圧電体層７０の剥離が抑制されるので、耐久性及び信頼性に優れた液体噴射ヘッドとなる。
【００３３】
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。
【００３４】
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法等を用いて形成する。
【００３５】
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をスパッタ法等により全面に形成する。
【００３６】
次いで、第１電極６０上に、層状化合物部７５及び圧電体層７０を積層する。圧電体層７０の製造方法は特に限定されないが、例えば、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｂａを含む有機金属化合物を溶媒に溶解・分散した溶液を塗布乾燥し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０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圧電体層７０を形成できる。その他、レーザアブレーション法、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、気相法でも液相法でも固相法でもよい。
【００３７】
また、層状化合物部７５の製造方法も特に限定されないが、例えば、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂａや必要に応じて含有させるＭｎを含む有機金属化合物を溶媒に溶解・分散した溶液を塗布乾燥し、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、層状化合物からなる層状化合物部７５を形成できる。
【００３８】
そして、上記ＭＯＤ法やゾル−ゲル法等の化学溶液法を用いて、層状化合物部７５及び圧電体層７０の両方を、一連の操作で製造することもできる。層状化合物部７５及び圧電体層７０を一連の操作で製造する具体的な形成手順例としては、まず、図５（ｂ）に示すように、第１電極６０上に、有機金属化合物、具体的には、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｂａ等を含有する有機金属化合物を、目的とする組成比になる割合で含むゾルやＭＯＤ溶液（前駆体溶液）をスピンコート法などを用いて、塗布して圧電体前駆体膜７１を形成する（塗布工程）。
【００３９】
塗布する前駆体溶液は、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｂａをそれぞれ含む有機金属化合物を、各金属が所望のモル比となるように混合し、該混合物をアルコールなどの有機溶媒を用いて溶解または分散させたものである。本実施形態では、前駆体溶液中の各金属のモル比は、０．０１≦Ｂａ／Ｂｉ≦０．６となるようにし、０．０１≦Ｍｎ／Ｂｉ≦０．１となるようにした。Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｂａをそれぞれ含む有機金属化合物としては、例えば、金属アルコキシド、有機酸塩、βジケトン錯体などを用いることができる。Ｂｉを含む有機金属化合物としては、例えば２−エチルヘキサン酸ビスマスなどが挙げられる。Ｆｅを含む有機金属化合物としては、例えば２−エチルヘキサン酸鉄などが挙げられる。Ｍｎを含む有機金属化合物としては、例えば２−エチルヘキサン酸マンガンなどが挙げられる。Ｔｉを含有する有機金属化合物としては、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。Ｂａを含む有機金属化合物としては、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。勿論、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｂａを二種以上含む有機金属化合物を用いてもよい。
【００４０】
次いで、この圧電体前駆体膜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（乾燥工程）。次に、乾燥した圧電体前駆体膜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（脱脂工程）。ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜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。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。
【００４１】
次に、図５（ｃ）に示すように、圧電体前駆体膜７１を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７２を形成する（焼成工程）。加熱温度は、例えば６００〜８００℃程度とすればよい。焼成工程時の熱量により、層状化合物部７５の形状制御が可能となるため、焼成工程の処理温度、処理時間や、処理回数を制御することにより目的の形状の層状化合物部７５を得ることが可能となる。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。
【００４２】
なお、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。
【００４３】
次に、図６（ａ）に示すように、圧電体膜７２上に所定形状のレジスト（図示無し）をマスクとして第１電極６０及び圧電体膜７２の１層目をそれらの側面が傾斜するように同時にパターニングする。
【００４４】
次いで、レジストを剥離した後、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体膜７２からなる圧電体層７０を形成する。これにより、図６（ｂ）に示すように複数層の圧電体膜７２からなる所定厚さの圧電体層７０が形成され、また、図６（ｂ）の要部拡大図である図６（ｃ）に示すように、圧電体層７０の第１電極６０側の界面に層状化合物部７５が形成される。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、１０層の圧電体膜７２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、複数の圧電体膜７２を形成する際には、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程を順に行って積層していってもよいが、塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程を繰り返し行った後、複数層をまとめて焼成するようにしてもよい。
【００４５】
このように圧電体層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からなる圧電素子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６００〜８００℃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の結晶性を改善することができる。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【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】
【００５１】
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。
【００５２】
（実施例１）
まず、（１００）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法により膜厚１００ｎｍの白金膜を形成し、（１１１）に配向した第１電極６０とした。
【００５３】
また、２エチルヘキサン酸ビスマス、鉄アセチルアセトナート、酢酸バリウム、チタンイソプロポキシド、マンガンアセチルアセトナートのｎ−ブタノール溶液を所定の割合で混合し、前駆体溶液を調製した。
【００５４】
次いで、この前駆体溶液を酸化チタン膜及び第１電極６０が形成された上記基板上に滴下し、３０００ｒｐｍで基板を回転させてスピンコート法により圧電体前駆体膜を形成した（塗布工程）。次に、ホットプレート上に基板を載せ、１８０℃で２分間乾燥した（乾燥工程）。次いで、ホットプレート上に基板を載せ、４５０℃で２分間脱脂を行った（脱脂工程）。この塗布工程・乾燥及び脱脂工程からなる工程を２回繰り返した後に、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で８００℃、５分間焼成を行った（焼成工程）。
【００５５】
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４回繰り返し、計１０回の塗布により全体で厚さ８４１ｎｍの圧電体層７０を形成した。
【００５６】
その後、圧電体層７０上に、第２電極８０としてＤＣスパッタ法により直径５００μｍで膜厚１００ｎｍの白金膜を形成した後、ＲＴＡを用いて７５０℃で５分間焼成を行うことで、ｘ＝０．２５、ａ＝０．０５の上記一般式（１）で表されるペロブスカイト構造を有する複合酸化物を圧電体層とする圧電素子を形成した。
【００５７】
（試験例１）
実施例１の圧電素子について、厚さ方向の断面を、ＥＦＴＥＭ（energy-filtering transmission electron microscope、エネルギフィルタリング透過型電子顕微鏡）を用いて観察した。得られたＥＦＴＥＭ−ＢＦ（Bright Field）像を図９に示す。また、図９の一部の拡大写真を図１０に示す。そして、図１０の□で示されるａ〜ｅの箇所の電子回折図形を、順に図１１（ａ）〜（ｅ）に示す。また、図９の四角で囲った枠ａ〜ｄの拡大写真を、図１２（ａ）（ａ部）、図１２（ｂ）（ｂ部）、図１３（ａ）（ｃ部）、図１３（ｂ）（ｄ部）に示す。
【００５８】
この結果、図１２（ａ）に示すように、圧電体層７０と第１電極６０との間に層状のパターンが見られ、厚さ６０ｍｍ程度の層状化合物からなる層状化合物部７５が形成されていた。そして、この層状化合物部７５は、図９及び図１０に示すように、第１電極６０上に島状に形成されていた。また、図１１（ｂ）及び図１１（ｅ）に示すように、圧電体層７０の一部は大粒化していた。また、図１１に示すように、白金からなる第１電極６０は（１１１）に優先配向し（図１１（ａ））、圧電体層７０である結晶粒ｂは（１１０）に優先配向し（図１１（ｂ））、層状化合物部７５は（１１１）に優先配向した白金からなる第１電極６０に対して（００１）に優先配向し（図１１（ｃ））、圧電体層７０である結晶粒ｂの上部にある結晶粒ｄ（図１１（ｄ））およびｅ（図１１（ｅ））は下地の方位を継承せず成長していた。なお、図９〜１３に示すように、層状化合物部７５は、圧電体層７０の第１電極６０側の界面に形成されており、圧電体層７０の厚さ方向の中央部付近や第２電極８０側には形成されていなかった。なお、層状化合物部７５については、層状化合物部７５の層状面に垂直な方向をｃ軸方向と定義した。
【００５９】
（試験例２）
実施例１の圧電素子について、厚さ方向の断面を、ＳＴＥＭ−ＨＡＡＤＦ（High-Angle-Annular-Dark-Field）及びＢｉ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｏの各元素について、ＳＴＥＭ−ＥＤＳ（Scanning Transmission Electron Microscope（走査透過電子顕微鏡）−Energy-Dispersive-Spectroscopy）で測定した。なお、Ｂｉ，Ｐｔ，ＢａについてはＬ殻を、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｔｉ，ＯについてはＫ殻を測定した。結果を順に図１４（ａ）〜（ｈ）に示す。図１４に示すように、層状化合物部７５は、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ及びＯを含有しており、特に、多量のＦｅを含有していた。また、圧電体層７０は、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ及びＯを含有していた。
【００６０】
（試験例３）
実施例１の圧電素子の圧電体層７０及び層状化合物部７５について、Ｃｓ（球面収差係数）補正ＳＴＥＭ（ＣｓＳＴＥＭ）で測定した。重元素であるＢｉ元素については、ＣｓＳＴＥＭ−ＥＤＳ（Scanning Transmission Electron Microscope（走査透過電子顕微鏡）−Energy-Dispersive-Spectroscopy）、他のＰｔ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｏの各元素についてはＣｓＳＴＥＭ−ＥＥＬＳ（Electron energy-loss spectroscopy）で測定した。
【００６１】
圧電体層７０の、ＣｓＳＴＥＭ−ＢＦ及びＨＡＡＤＦ像を、図１５（ａ）（ＨＡＡＤＦ像）、図１５（ｂ）（ＢＦ像）、図１５（ｃ）（ＡサイトとＢサイトの強度プロファイル）に示す。なお、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）の右上の写真はそれぞれの拡大図である。圧電体層７０のＢｉ，Ｂａ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｏの各元素について、それぞれ順にＭ殻、Ｍ殻、Ｌ殻、Ｌ殻、Ｋ殻の、［１００］方向に電子線を入射した際のＣｓＳＴＥＭ−Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｉｍａｇｉｎｇを、図１６（ａ）（ＨＡＡＤＦ像）、図１６（ｂ）（Ｂｉ）、図１６（ｃ）（Ｂａ）、図１６（ｄ）（Ｆｅ）、図１６（ｅ）（Ｔｉ）、図１６（ｆ）（Ｏ）に示す。
【００６２】
また、層状化合物部７５の、［１００］方向に電子線を入射した際のＣｓＳＴＥＭ−ＢＦ、ＨＡＡＤＦ像及び電子回折図形を、図１７（ａ）（ＨＡＡＤＦ像）、図１７（ｂ）（ＢＦ像）、図１７（ｃ）（電子回折図形）に示す。なお、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）の右上の写真はそれぞれの拡大図である。更に、層状化合物部７５のＢａ、Ｆｅ、Ｏ、Ｔｉの原子配置について調べ、ＨＡＡＤＦ像を図１８（ａ）と（ｃ）に、ＢＦ像を図１８（ｂ）に、原子配置については図１８（ｄ）（Ｂａ）、図１８（ｅ）（Ｆｅ）、図１８（ｆ）（Ｏ）、図１８（ｇ）（Ｔｉ）に示した。なお、図１８（ｂ）では、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂａの位置について記載した。
【００６３】
図１７及び図１８に示すように、層状化合物部７５は、圧電体層７０とは異なる構造であり、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＯを含有し平面状の結晶層が積層されて形成されている層状化合物であった。なお、圧電体層７０は、ペロブスカイト型構造のＡサイトにＢａ及びＢｉが存在し、ＢサイトにＴｉ及びＦｅが存在するものであった。
【００６４】
（試験例４）
実施例１の圧電素子について、Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ社製の「Ｄ８  Ｄｉｓｃｏｖｅｒ」を用い、Ｘ線源にＣｕＫα線を使用し、室温で、圧電体層の粉末Ｘ線回折パターンを求めた。その結果、ペロブスカイト構造に起因するピークが観測された。
【００６５】
（試験例５）
実施例１の圧電素子について、東陽テクニカ社製「ＦＣＥ−１Ａ」で、φ＝４００μｍの電極パターンを使用し、室温で周波数１ｋＨｚの三角波を印加して、Ｐ（分極量）−Ｖ（電圧）の関係を求めた。結果を図１９（ａ）に示す。また、最大分極Ｐｍａｘと最大印加電圧との関係を求めた結果を、図１９（ｂ）に示す。この結果、実施例１の圧電体層は強誘電体であった。
【００６６】
また、実施例１の圧電素子について、アグザクト社製の変位測定装置（ＤＢＬＩ）を用い室温で、φ＝５００μｍの電極パターンを使用し、周波数１ｋＨｚの電圧を印加して、Ｓ（電界誘起歪（変位量））−Ｖ（電圧）の関係を求めた。結果を図１９（ａ）に示す。また、変位量ｄｐｐ２と最大印加電圧との関係を求めた結果を、図１９（ｂ）に示す。この結果、実施例１の圧電素子は、液体噴射ヘッドとして十分な変位量を示すものであった。
【００６７】
（実施例２）
焼成工程の温度を８００℃とする代わりに、７５０℃とした以外は、実施例１と同様にして、厚さ６５１ｎｍの圧電体層７０を有する圧電素子を形成した。
【００６８】
（試験例６）
実施例２の圧電素子について、試験例１と同様の方法で、ＥＦＴＥＭを用いて厚さ方向の断面を観察した。得られたＥＦＴＥＭ−ＢＦ像を図２０に示す。また、図２０の一部の拡大写真を図２１に示す。そして、図２１の□で示されるａ〜ｅの箇所の電子回折図形を、順に図２２（ａ）〜図２２（ｅ）に示す。また、図２０の四角で囲った枠ａ〜ｄの拡大写真を、図２３（ａ）（ａ部）、図２３（ｂ）（ｂ部）、図２４（ａ）（ｃ部）、図２４（ｂ）（ｄ部）に示す。
【００６９】
この結果、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すように、圧電体層７０と第１電極６０との間に層状のパターンが見られ、厚さ５０〜６０ｍｍ程度の層状化合物からなる層状化合物部７５が形成されていた。そして、この層状化合物部７５は、図２０及び図２１に示すように、第１電極６０上に島状に形成されていた。また、図２２に示すように、白金からなる第１電極６０は（１１１）に優先配向し（図２２（ａ））、層状化合物部７５は（１１１）に優先配向した白金からなる第１電極６０に対して（００１）に優先配向し（図２２（ｂ））、圧電体層７０であるｄの箇所（図２２（ｄ））および圧電体層７０であるｅの箇所（図２２（ｅ））は下地の方位を継承せず成長していた。なお、図２０〜２４に示すように、層状化合物部７５は、圧電体層７０の第１電極６０側の界面に形成されており、圧電体層７０の厚さ方向の中央部や第２電極８０側には形成されていなかった。
【００７０】
（試験例７）
実施例２の圧電素子について、厚さ方向の断面を、試験例２と同様の方法で、Ｂｉ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｏの各元素について、ＳＴＥＭ−ＥＤＳで測定した。結果を順に図２５（ａ）〜（ｈ）に示す。図２５に示すように、層状化合物部７５は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｔｉ及びＯを含有しており、特に、多量のＦｅを含有していた。また、圧電体層７０は、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ及びＯを含有していた。
【００７１】
（試験例８）
実施例２の圧電素子について、試験例４と同様の方法で、圧電体層の粉末Ｘ線回折パターンを求めた。その結果、ペロブスカイト構造に起因するピークが観測された。
【００７２】
（試験例９）
実施例２の圧電素子について、試験例５と同様の方法で、Ｐ（分極量）−Ｖ（電圧）の関係、最大分極Ｐｍａｘと最大印加電圧との関係、Ｓ（電界誘起歪（変位量））−Ｖ（電圧）の関係、及び、変位量ｄｐｐ２と最大印加電圧との関係を求めた。結果を図２６（ａ）及び図２６（ｂ）に示す。この結果、実施例２の圧電体層は強誘電体であった。また、実施例２の圧電素子は、液体噴射ヘッドとして十分な変位量を示すものであった。
【００７３】
（実施例３）
実施例１と同様に、（１００）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後、酸化チタン膜及び第１電極６０を形成した。
【００７４】
本実施例では、硝酸ビスマス、酢酸ナトリウム、酢酸バリウム、チタンイソプロポキシドのｎ−ブタノール溶液を所定の割合で混合し、モル比で、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｂａ：Ｔｉ＝０．７５：０．７１２５：０．０３７５：０．２５：０．２５となるように混合して、前駆体溶液を調製した。
【００７５】
次いで、この前駆体溶液を酸化チタン膜及び第１電極６０が形成された上記基板上に滴下し、３０００ｒｐｍで基板を回転させてスピンコート法により圧電体前駆体膜を形成した（塗布工程）。次に、ホットプレート上に基板を載せ、１８０℃で２分間乾燥した（乾燥工程）。次いで、ホットプレート上に基板を載せ、４５０℃で２分間脱脂を行った（脱脂工程）。この塗布工程・乾燥及び脱脂工程からなる工程を２回繰り返した後に、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で７５０℃、５分間焼成を行った（焼成工程）。
【００７６】
次いで、上記塗布工程・乾燥及び脱脂工程を２回繰り返した後、焼成工程を行う工程を４回繰り返し、計１０回の塗布により全体で厚さ８４１ｎｍの圧電体層７０を形成した。その後、圧電体層７０上に、第２電極８０としてＤＣスパッタ法により直径５００μｍで膜厚１００ｎｍの白金膜を形成した後、ＲＴＡを用いて７５０℃で５分間焼成を行うことで圧電素子を形成した。
【００７７】
（実施例４）
実施例３と同様な塗布溶液を用い、塗布工程・乾燥工程・脱脂工程を実施した後、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で７５０℃、５分間焼成を行った（焼成工程）。
【００７８】
次いで、同様に塗布工程・乾燥工程・脱脂工程及び焼成工程を繰り返し、計２回の塗布による圧電体層７０を形成した。
【００７９】
（実施例５）
実施例３と同様にして、塗布、乾燥及び脱脂を実施した。塗布工程・乾燥及び脱脂工程からなる工程の後、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で７５０℃、５分間焼成を行った（焼成工程）。
【００８０】
次いで、上記塗布工程・乾燥及び脱脂工程、及び焼成工程を繰り返し実施した後、塗布工程・乾燥及び脱脂工程を２回繰り返して焼成を行い、計４回の塗布による圧電体層７０を形成した。
【００８１】
（試験例１０）
実施例４及び実施例５の圧電素子について、試験例２と同様の方法で、ＳＴＥＭ−ＥＤＳを用いて厚さ方向の元素分布を測定した。得られたＳＴＥＭ−ＥＤＳ元素分布像を図２７及び図２８に示す。
【００８２】
図２８に示すように、７５０℃×５分×３回の焼成を行っている実施例５の圧電素子では、第１電極の下にＢｉが拡散しているのが観察されるが、図２７に示すように、７５０℃×５分×２回の焼成を行っている実施例４の圧電素子では、Ｂｉの拡散が極わずかであった。これにより、Ｂｉの拡散は焼成の際の熱量の大きさに比例して大きくなることがわかった。また、これは８００℃×５分×５回及び７５０℃×５分×１回の焼成を行っている実施例１の圧電素子では、図２５に示すように、Ｂｉが大きく拡散していることからも明らかである。
【００８３】
また、７５０℃×５分×２回の焼成を行っている実施例４や７５０℃×５分×３回の焼成を行っている実施例５の圧電素子では、ＢｉはＦｅ、Ｂａ、Ｔｉ及びＯを含有する層状化合物部７５がわずかに形成されていることが、図２７及び図２８と、図２５との比較で観察される。しかしながら、図２７及び図２８では、層状化合物の種結晶が形成された程度であり、これにさらに熱量が加えられると、Ｂｉの拡散と共に層状化合物が成長していくことが推測される。これにより、Ｂｉがより拡散し易い条件下で、層状化合物部が形成されやすいと推定される。
【００８４】
（実施例６）
実施例３と同様にして、塗布、乾燥及び脱脂を実施した。塗布工程・乾燥及び脱脂工程を２回繰り返した後、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で７５０℃、５分間焼成を行った（焼成工程）。  
【００８５】
（実施例７）
実施例３と同様にして、塗布、乾燥及び脱脂を実施した。塗布工程・乾燥及び脱脂工程を２回繰り返した後、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で７００℃、５分間焼成を行った（焼成工程）。  
【００８６】
（比較例８）
実施例３と同様にして、塗布、乾燥及び脱脂を実施した。塗布工程・乾燥及び脱脂工程を２回繰り返した後、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で６５０℃、５分間焼成を行った（焼成工程）。
【００８７】
（試験例１１）
実施例６〜７、比較例８の圧電素子について、二次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ；カメカ社製ＩＭＳ−７ｆ）を用いて、深さ組成プロファイルを測定した。結果を図２９〜図３０に示す。図２９は、１３３Ｃｓ２で規格化したＢｉのプロファイルであり、図３０はＰｔのプロファイルである。
【００８８】
これらの結果、Ｐｔからなる第１電極は、３００秒から５５０秒位の深さに相当するが、実施例６及び７においては、Ｂｉが第１電極の下に多く拡散しており、比較例８では、Ｂｉの拡散がわずかであった。この結果、実施例６、７では、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ及びＯを含有する層状化合物部が第１電極と圧電体層との間に成長していると推定されるが、比較例８では、層状化合物部の生成はわずかであると推定される。
【００８９】
また、この結果、特に、結晶化工程の温度及び時間、すなわち、結晶化工程で加えられる熱量の大きさがＢｉの拡散に大きく影響し、これが層状化合物部の形成に関わることがわかった。そして、試験例１０の結果をあわせると、圧電素子へ加えられる熱量が増えると第１電極の下へのＢｉの拡散が増え（実施例４、５）、これに伴い層状化合物の種結晶が生成され（実施例４、５）、更に熱量が増えると層状化合物の種結晶の下の第１電極の下でＢｉの偏析が起こり、層状化合物が成長する（実施例２）ということがわかった。
【００９０】
（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。
【００９１】
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。
【００９２】
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３１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。
【００９３】
図３１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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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搭載される圧電素子に限られず、超音波発信機等の超音波デバイス、超音波モーター、圧電体層の変形を電気信号として検出する圧電センサー、圧力センサー、ＩＲセンサー等の焦電素子等、他の装置に搭載される圧電素子にも適用することができる。また、本発明は強誘電体メモリー等の強誘電体素子にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
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  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、  ５０  弾性膜、  ６０  第１電極、  ７０  圧電体層、  ７５  層状化合物部、  ８０  第２電極、  ９０  リード電極、  １００  リザーバー、  １２０  駆動回路、  ３００  圧電素子
【図１】
0005776890.tif 000002
【図２】
0005776890.tif 000003
【図３】
0005776890.tif 000004
【図４】
0005776890.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005776890.tif 000009
【図３１】
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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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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