(57)【要約】    【課題】  圧電体層の高密度化が達成され、高い圧電特性を有すると共に、結晶面方位（１００）に安定して再現性良く優先配向し、且つＸ線解析強度が向上された圧電体素子、これを備えた液体噴射装置、並びにこれらの製造方法を提供する。    【解決手段】  下部電極３３と、上部電極４４と、下部電極３３と上部電極４４との間に配設されると共に、結晶面方位が（１００）に優先配向しており、粒径が１００ｎｍ以下である圧電体層４３を備えた圧電体素子３００である。この圧電体素子３００が形成されてなる圧電体アクチュエータの機械的変位によって内容積が変化する圧力発生室１２と、圧力発生室１２に連通して液滴を吐出するノズル開口２１を備えてなる液体噴射ヘッド２２０と、この液体噴射ヘッド２２０を駆動する駆動装置を備えてなる液体噴射装置である。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と、上部電極と、当該下部電極と上部電極の間に配設された圧電体層と、を備えてなる圧電体素子であって、
前記圧電体層は、結晶面方位が（１００）に優先配向しており、粒径が１００ｎｍ以下である圧電体素子。
【請求項２】
下部電極と、上部電極と、当該下部電極と上部電極の間に配設された圧電体層と、を備えてなる圧電体素子であって、
前記圧電体層は、酸素及び水を含む雰囲気に開放されてなる下部電極形成用層上に形成された種結晶膜が結晶成長して得られた層からなる圧電体素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の圧電体素子が形成されてなる圧電体アクチュエータと、当該圧電体アクチュエータの機械的変位によって内容積が変化する圧力発生室と、当該圧力発生室に連通して液滴を吐出する吐出口と、を備えてなる液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを駆動する駆動装置と、
を備えてなる液体噴射装置。
【請求項４】
下部電極と、上部電極と、当該下部電極と上部電極の間に配設された圧電体層と、を備えてなる圧電体素子の製造方法であって、
前記下部電極を形成するための下部電極形成用層を形成する第１の工程と、
前記第１の工程で形成された下部電極形成用層を、酸素及び水を含む雰囲気に開放する第２の工程と、
前記第２の工程がなされた後、前記下部電極形成用層上に、種結晶膜を形成する第３の工程と、
前記第３の工程で形成された種結晶膜を結晶成長させて、前記圧電体層を形成するための圧電体層形成用層を形成する第４工程と、
を備えてなる圧電体素子の製造方法。
【請求項５】
前記酸素及び水を含む雰囲気の湿度が、２０％Ｒｈ以上、８０％Ｒｈ以下である請求項４記載の圧電体素子の製造方法。
【請求項６】
前記下部電極形成用層を、前記酸素及び水を含む雰囲気に５分以上開放する請求項４または請求項５記載の圧電体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体素子及びこれを備えた液体噴射置並びに圧電体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体噴射ヘッドの一例として、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、この振動板を圧電体素子により変形させて圧力発生室内のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドがある。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、通常、圧電体素子は、振動板上に形成された下電極層と、当該下電極層上に形成された圧電体層、及び圧電体層上に形成された上電極層を含んで構成されている。前記圧電体層は、一般的に、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる薄膜から形成されている。そして、この圧電体層は、その成膜の前に、下電極層及び振動板上にチタン又は酸化チタンからなる種結晶をスパッタ法により形成した後、未結晶の圧電体前駆体層を成膜し、その後、焼成することにより結晶化させることで形成される。このようにして形成された圧電体層は、該圧電体層の圧電特性を実質的に高めるために望ましいとされている結晶面方位（１００）に優先配向させることができる。（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７４４７２号公報
【特許文献２】特開２００２−４３６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のインクジェット式記録ヘッドでは、チタン又は酸化チタンからなる種結晶を形成する際に、種結晶の膜厚を考慮し、後に形成されるＰＺＴ層の粒径をある程度制御していたが、ＰＺＴ層をさらに高密度化して高い圧電特性を得るためには、ＰＺＴ層の粒径をさらに小さくすることが望まれている。また、前記種結晶を形成することにより、ＰＺＴ層の優先配向を安定して再現性良く得ることができるように制御していたが、Ｘ線解析強度をさらに向上させることについては、言及されていなかった。
【０００５】
本発明は、このような従来の圧電体素子及びこの圧電体素子を備えた液体噴射装置を改良するものであり、圧電体層の高密度化が達成され、高い圧電特性を有すると共に、結晶面方位（１００）に安定して再現性良く優先配向し、且つＸ線解析強度が向上された圧電体素子、これを備えた液体噴射装置、並びにこれら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】
【０００６】
この目的を達成するため、本発明は、下部電極と、上部電極と、当該下部電極と上部電極の間に配設された圧電体層と、を備えてなる圧電体素子であって、前記圧電体層が、結晶面方位（１００）に優先配向しており、粒径が１００ｎｍ以下である圧電体素子を提供するものである。
【０００７】
この構成を備えた圧電体素子は、圧電体層の結晶面方位が、該圧電体層の圧電特性を実質的に高めるために望ましいとされている結晶面方位（１００）に優先配向しており、さらに、その粒径が１００ｎｍ以下と小さいため、圧電体層の高密度化を達成することができ、高い圧電特性を得ることができる。
【０００８】
そしてまた、本発明は、下部電極と、上部電極と、当該下部電極と上部電極の間に配設された圧電体層と、を備えてなる圧電体素子であって、前記圧電体層は、酸素及び水を含む雰囲気に開放されてなる下部電極形成用層上に形成された種結晶膜が結晶成長して得られた層からなる圧電体素子を提供するものである。
【０００９】
この構成を備えた圧電体素子は、その構成要素である圧電体層が、酸素及び水を含む雰囲気に開放されてなる下部電極形成用層上に形成された種結晶が結晶成長してなるため、当該圧電体層は、結晶面方位（１００）に優先配向し、さらにその粒径が１００ｎｍ以下にすることができる。このため、圧電体層の高密度化を達成することができ、高い圧電特性を得ることができる。
【００１０】
また、本発明は、前述した圧電体素子が形成されてなる圧電体アクチュエータ、当該圧電体アクチュエータの機械的変位によって内容積が変化する圧力発生室、当該圧力発生室に連通して液滴を吐出する吐出口を備えてなる液体噴射ヘッドと、当該液体噴射ヘッドを駆動する駆動装置と、を備えてなる液体噴射装置を提供するものである。
【００１１】
この構成を備えた液体噴射装置は、圧電アクチュエータの構成要素である圧電体層が、圧電体層の圧電特性を実質的に高めるために望ましいとされている結晶面方位（１００）に優先配向しており、さらにその粒径が１００ｎｍ以下と小さいため、圧電体層の高密度化を達成することができ、高い圧電特性を得ることができる。したがって、液体噴射装置の信頼性を向上することができる。
【００１２】
さらにまた、本発明は、下部電極と、上部電極と、当該下部電極と上部電極の間に配設された圧電体層と、を備えてなる圧電体素子の製造方法であって、前記下部電極を形成するための下部電極形成用層を形成する第１の工程と、前記第１の工程で形成された下部電極形成用層を、酸素及び水を含む雰囲気に開放する第２の工程と、前記第２の工程がなされた後、前記下部電極形成用層上に、種結晶膜を形成する第３の工程と、前記第３の工程で形成された種結晶膜を結晶成長させて、前記圧電体層を形成するための圧電体層形成用層を形成する第４工程と、を備えてなる圧電体素子の製造方法を提供するものである。
【００１３】
この圧電体素子の製造方法によれば、第１の工程で形成された下部電極形成用層を、酸素及び水を含む雰囲気に開放することで、下部電極の表面に酸素や水が付着され、下部電極とするＩｒ表面も自然酸化された状態で種結晶膜を形成すると、更に多くの結晶点が発生する。このため、結晶点がより多くなることは、結晶点が密に形成されていることであるため、結晶点間の距離が狭くなることで、結晶成長する圧電体層形成用層の粒径を小さくすることができ、この結果、圧電体層の高密度化を達成することができる。
【００１４】
また、本発明にかかる圧電体素子の製造方法では、前記酸素及び水を含む雰囲気の湿度が、２０％Ｒｈ以上、８０％Ｒｈ以下に設定することが好適である。
【００１５】
そしてまた、前記下部電極形成用層を、前記酸素及び水を含む雰囲気に５分以上開放することがより好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の好適な実施の形態にかかる圧電体素子、及びこの圧電体素子を備えた液体噴射装置、並びに圧電体素子の製造方法について、図面を参照して説明する。
【００１７】
なお、本実施の形態では、液体噴射ヘッドとして、インク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドを、液体噴射装置として、インクジェット式記録ヘッドを備えたプリンタを例にとって説明する。また、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【００１８】
図１は、本実施の形態にかかるプリンタを示す斜視図、図２は、図１に示すプリンタに使用されるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図、図３は、図２に示すインクジェット式記録ヘッドを拡大した断面図、図４及び図５は、本実施の形態にかかる圧電アクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態にかかるプリンタ１は、複数のインクジェット式記録ヘッド２２０（図２参照）を有するヘッドユニット２００を備え、このヘッドユニット２００には、インク供給手段を構成するカートリッジ１Ａ及び１Ｂが着脱可能に設けられている。なお、本実施の形態では、カートリッジ１Ａは１室からなり、ブラックインク組成物が収容されている。また、カートリッジ１Ｂは例えば３つの部屋に仕切られており、各々の部屋には、シアンインク組成物、マゼンタインク組成物、イエロインク組成物が各々収容されている。これらのカートリッジ１Ａ及び１Ｂが着脱可能に設けられたヘッドユニット２００は、キャリッジ３に搭載されており、このキャリッジ３は、プリンタ本体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。
【００２０】
また、プリンタ本体４には、キャリッジ３を駆動するための駆動モータ６が設けられており、駆動モータ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、ヘッドユニット２００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。
【００２１】
さらに、プリンタ本体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等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上を搬送されるようになっている。そして、ヘッドユニット２００から、所望のインク組成物が、所望のタイミングで記録シートＳに吐出されることで、文字や画像等が印刷される。
【００２２】
本実施の形態にかかるインクジェット式記録ヘッド２２０は、図２及び図３に示すようにノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が形成される流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側に振動板５０を介して設けられた圧電体素子３００を備えて構成されている。そして、振動板５０及び圧電体素子３００により、圧力発生室１２内の圧力を高め、ノズル開口２１からインク滴を吐出させるための駆動源としての圧電アクチュエータを構成している。
【００２３】
流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板から構成されており、この流路形成基板１０の一方側に形成されている振動板５０は、二酸化シリコン膜、酸化ジルコニウム膜、酸化タンタル膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等か好適である。特に、流路形成基板１０の上に形成される二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなるＳｉＯ2膜５１と、当該ＳｉＯ2膜５１の上に形成される酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）からなるＺｒＯ2膜５２との積層からなることが好ましい。
【００２４】
この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁２２によって区画された圧力発生室１２が複数形成されている。各圧力発生室１２の長手方向外側には、後述するリザーバ形成基板３０に設けられるリザーバ部３１と連通し、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成する連通部１３が形成されている。この連通部１３は、インク供給路１４を介して各圧力発生室１２の長手方向一端部に各々連通されている。
【００２５】
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とは反対側で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を介して固着されている。すなわち、本実施の形態では、１つのインクジェット式記録ヘッド２２０にノズル開口２１の並設されたノズル列２１Ａが２列設けられている。
【００２６】
振動板５０上には、所定の形状にパターニングされた下部電極３３と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層４３と、上部電極４４と、を備えた圧電体素子３００が形成されている。
【００２７】
下部電極３３は、イリジウムの単層膜で構成されるか、または、振動板３０側からイリジウム層／白金層、白金層／イリジウム層、イリジウム層／白金層／イリジウム層といった積層構造を有していることが好ましい。または、イリジウムと白金の合金からなる膜としてもよい。
【００２８】
圧電体層４３は、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3），マグネシウム酸ニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）、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）等からなることが好ましい。特に、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）とジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）との二成分系や、マグネシウム酸ニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）とジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）との三成分系からなることが好ましい。この圧電体層４３は、結晶面方位が（１００）に優先配向しており、粒径が１００ｎｍ以下であり、本実施の形態では、３０〜５０ｎｍとなっている。したがって、圧電体層４３は、高密度化が達成されており、高い圧電特性を得ることができる。
【００２９】
上部電極４４は、通常電極として用いることができる導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、Ｐｔ、ＲｕＯ2、Ｉｒ、ＩｒＯ2等の単層膜又はＰｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｐｔ／ＴｉＮ／Ｐｔ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ、ＴｉＮ／Ｐｔ／ＴｉＮ、Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ、ＲｕＯ2／ＴｉＮ、ＩｒＯ2／Ｉｒ、ＩｒＯ2／ＴｉＮ等の２層以上の積層膜であってもよい。
【００３０】
このような圧電体素子３００が形成された流路形成基板１０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、本実施の形態では、リザーバ形成基板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１００を構成している。
【００３１】
なお、このようなリザーバ形成基板３０としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料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】
さらに、リザーバ形成基板３０上には、各圧電体素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１１０が設けられている。この駆動ＩＣ１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電体素子３００の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１０の各端子には、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線１１１を介して外部と接続され、外部から外部配線１１１を介して印刷信号等の各種信号を受け取るようになっている。
【００３３】
また、このようなリザーバ形成基板３０上には、コンプライアンス基板４０が接合されている。コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４５が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域のインク導入口４５以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部４６となっており、リザーバ１００は、可撓部４６により封止されている。そして、この可撓部４６により、リザーバ１００内にコンプライアンスを与えている。
【００３４】
このように、本実施の形態にかかるインクジェット式記録ヘッド２２０は、ノズルプレート２０、流路形成基板１０、リザーバ形成基板３０及びコンプライアンス基板４０の４つの基板で構成されている。そして、このようなインクジェット式記録ヘッド２２０のコンプライアンス基板４０上には、インク導入口４５に連通すると共に、図示しないカートリッジケースのインク連通路に連通して、カートリッジケースからのインクをインク導入口４５に供給するインク供給連通路２３１が設けられたヘッドケース２３０が設けられている。このヘッドケース２３０には、可撓部４６に対向する領域に、図示しない凹部が形成され、可撓部４６の撓み変形が適宜行われるようになっている。また、ヘッドケース２３０には、リザーバ形成基板３０上に設けられた駆動ＩＣ１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動ＩＣ保持部２３３を挿通して駆動ＩＣ１１０と接続されている。
【００３５】
このようなインクジェット式記録ヘッド２２０は、インクカートリッジから供給されるインクをインク導入口４５から取り込み、リザーバ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ＩＣ１１０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圧電体素子３００に電圧を印加し、振動板５０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力を高め、ノズル開口２１からインク滴を吐出させる。
【００３６】
次に、本実施の形態にかかるインクジェット式記録ヘッド２２０の製造方法について図６及び図７を参照して説明する。  
【００３７】
（振動板の形成工程）
先ず、所定のチャンバ（図示せず）内において、図４（Ａ）に示すように、シリコンからなる流路形成基板１０上に、熱酸化やＣＶＤ法等の成膜法を用いて、膜厚が１μｍ程度のＳｉＯ2膜５１を形成する。次に、図４（Ｂ）に示すように、ＳｉＯ2膜５１の上に、膜厚が４００ｎｍ程度のＺｒＯ2膜５２を成膜する。ＺｒＯ2膜５２の成膜法としては、ジルコニウムをターゲットとした酸素ガスの導入による反応性スパッタリング法や、酸化ジルコニウムをターゲットとしたＲＦスパッタリング法や、あるいは、ＤＣスパッタリング法でジルコニウムを成膜した後に熱酸化する方法等を用いる。このようにして、ＳｉＯ2膜５１及びＺｒＯ2膜５２からなる振動板５０を形成する。  
【００３８】
（下部電極形成用層の形成工程）
続いて、図４（Ｃ）に示すように、振動板５０の上に、下部電極３３を形成するための下部電極形成用層４２を形成する。下部電極形成用層４２の形成は、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等を用いる。例えば、膜厚が２００ｎｍ程度の白金層を形成したり、あるいは、膜厚が１００ｎｍ程度の白金層を形成した後、この上に膜厚が１００ｎｍ程度のイリジウム層を形成する。
【００３９】
次に、下部電極形成用層４２が形成された流路形成基板１０を、前述した図示しないチャンバから出して、Ｏ2（酸素）、Ｈ2Ｏ（水）雰囲気に、常温で５分間以上開放する。この時、雰囲気の湿度は、２０％Ｒｈ以上、８０％Ｒｈ以下であることが望ましいが、本実施の形態では、４０％Ｒｈ〜５０％％Ｒｈとした。  
【００４０】
（種結晶の形成工程）
次に、下部電極形成用層４２が形成された流路形成基板１０を、前記チャンバに再び戻し、図４（Ｄ）に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等の成膜法を用いて、下部電極形成用層４２の上に種結晶としての種Ｔｉ膜５５を形成する。種Ｔｉ膜５５の膜厚は、約２ｎｍ〜５ｎｍの範囲が好ましいが、本実施の形態では、２ｎｍで形成した。  
【００４１】
（圧電体層形成用層の形成工程）
次に、図４（Ｅ）に示すように、ゾルゲル法やＭＯＤ法（Metal Organic Decomposition）等を用いて、種Ｔｉ膜５５の上に圧電体層形成用層４６を成膜する。ゾルゲル法は、金属の水酸化物の水和錯体（ゾル）を、脱水処理してゲルとし、このゲルを加熱焼成して無機酸化物を成膜するというものである。ゾルゲル法を用いると、下部電極形成用層４２上に設けられた種Ｔｉ膜５５側から上方に向けて順にＰＺＴ結晶が成長していくため、配向性に優れたＰＺＴ膜を成膜することができる。
【００４２】
具体的には、先ず、チタン、ジルコニウム、鉛、亜鉛等の金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシドもしくはブトキシド等のアルコキシドまたはアセテート化合物を、酸等で加水分解し、ゾルを調整する。次いで、調整したゾルを種Ｔｉ膜５５の上に塗布する。塗布に際しては、スピンコート、ディップコート、ロールコート、バーコート、フレキソ印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷等の方法を用いる。
【００４３】
前記ゾルを塗布した後、これを一定温度下にて一定時間乾燥させ、ゾルの溶媒を蒸発させる。乾燥温度は、１５０℃以上、２００℃以下であることが好ましく、乾燥時間は、５分以上、１５分以下であることが好ましい。より好ましくは、１８０℃にて１０分乾燥させる。
【００４４】
乾燥後、さらに大気雰囲気下において一定の脱脂温度にて一定時間脱脂する。次に、これを焼成して、結晶化させて初期層４６１とする。初期層４６１は、１００〜１２０ｎｍ程度の膜厚で形成した。焼成には、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置や拡散炉等を用いる。焼成温度は、５５０℃以上、７５０℃以下であることが好ましい。５５０℃未満では、下部電極側の層の結晶化が十分図られず、一方、７５０℃より大きいと下部電極への鉛原子の拡散および下部電極の酸化による特性劣化が生じてしまう。
【００４５】
なお、前述したように単層からなる初期層４３１を成膜する場合に限られず、必要に応じて、上記の塗布、乾燥、脱脂、焼成の工程を複数回繰り返して、複数層からなる初期層を成膜してもよい。あるいは、塗布、乾燥、脱脂の工程を複数回繰り返した後に焼成して初期層を成膜してもよい。
【００４６】
さらに、初期層４３１の上に所望に調整したゾルを塗布し、上記同様に乾燥、脱脂、焼成の工程を適宜行い、後期層４６２を成膜する。後期層４６２における焼成温度は、７００℃以上、９００℃以下であることが好ましい。７００℃未満では、上部電極側の層の結晶化が十分図られず、強誘電体薄膜全体としての圧電特性を十分に確保できない一方、９００℃より大きいと空気中への鉛原子の飛散による特性劣化が生じてしまう。あるいは、鉛原子が初期層を通して下部電極に拡散してしまう。また、初期層４６１の焼成温度との差が、１００℃以上２００℃以下であることが好ましい。
【００４７】
この場合も、単層からなる後期層４６２を成膜する場合に限られず、必要に応じて、上記の塗布、乾燥、脱脂、焼成の工程を複数回繰り返して、複数層からなる後期層を成膜してもよい。あるいは、塗布、乾燥、脱脂の工程を複数回繰り返した後に焼成して後期層を成膜してもよい。
【００４８】
以上の工程により、種Ｔｉ膜５５が結晶成長して、初期層４６１及び後期層４６２からなる圧電体層形成用層４６を形成する。  
【００４９】
（上部電極形成用層の形成工程）
次に、図４（Ｆ）に示すように、圧電体層形成用層４６上に、上部電極形成用層４７を形成する。例えば、イリジウムを５０ｎｍの膜厚となるようにＤＣスパッタ法により成膜する。  
【００５０】
（圧電体素子の形成工程）
次に、図５（Ａ）に示すように、上部電極形成用層４７上にレジストをスピンコートし、圧力発生室１２が形成されるべき位置に合わせてパターニングを行う。その後、パターニングによって残った図示しないレジストをマスクとして、上部電極形成用層４７、圧電体層形成用層４６、及び下部電極形成用膜４２をイオンミリングやドライエッチン法等でエッチングする。このようにして、下部電極３３、圧電体層４３、上部電極４４からなる圧電体素子３００を形成する。  
【００５１】
（圧力発生室の形成工程）
続いて、図５（Ｂ）に示すように、圧力発生室１２が形成されるべき位置に合わせてエッチングマスクを施し、所定のエッチング液を用いたウェットエッチングにより、予め定められた深さまで流路形成基板１０をエッチングし、圧力発生室１２を形成する。ドライエッチングされずに残った部分は、隔壁２２となる。  
【００５２】
（ノズルプレート貼り合わせ工程）
次に、図５（Ｃ）に示すように、接着剤を用いてノズルプレート２０を、流路形成基板１０に貼り合わせる。この際には、各ノズル開口２１が圧力発生室１２の各々の空間に対応して配置されるよう位置合せを行う。最後に、ノズルプレート２０を貼り合わせた流路形成基板１０を図示しない筐体に取り付け、インクジェット記録ヘッド２２０を完成させる。
【００５３】
次に、前述した工程により得られた圧電体層４３を構成している初期層４６１（膜厚：１００〜１２０ｎｍ、粒径３０〜５０ｎｍ、これを形成するための種Ｔｉ膜５５の膜厚：２ｎｍ）に対し、Ｘ線解析強度を調査した。この結果を図６に示す。図６から、この初期層４６１（ＰＺＴ膜）は、結晶面方位が（１００）に優先配向しており、結晶面方位（１００）におけるＸ線解析強度は、約４４０ｃｐｓと高い値を示していることが判る。
【００５４】
次に、比較として、下部電極形成用層を形成した後に、流路形成基板をチャンバから出して、Ｏ2（酸素）、Ｈ2Ｏ（水）雰囲気に開放せずに、続けて種Ｔｉ膜を形成した以外は、前述した工程に準じて形成した初期層（ＰＺＴ膜）について、Ｘ線解析強度を調査した。この結果を図７に示す。図７から、この比較例にかかる初期層（ＰＺＴ膜）は、結晶面方位（１００）におけるＸ線解析強度が、約６０ｃｐｓであり、本実施の形態にかかる初期層４６１（ＰＺＴ膜）に比べ、大幅に低い値を示していることが判る。また、比較例にかかる初期層（ＰＺＴ膜）の粒径は、約５０〜１５０ｎｍであり、本実施の形態にかかる初期層４６１（ＰＺＴ膜）に比べ、粒径が大きいことも確認された。
【００５５】
また、比較として、種Ｔｉ膜を、膜厚１．５ｎｍで形成した以外は、前述した工程に準じて形成した初期層（ＰＺＴ膜）について、Ｘ線解析強度を調査した。この結果を図８に示す。図８から、この比較例にかかる初期層（ＰＺＴ膜）は、結晶面方位（１００）におけるＸ線解析強度が、約１９０ｃｐｓであり、本実施の形態にかかる初期層４６１（ＰＺＴ膜）に比べ、大幅に低い値を示していることが判る。また、比較例にかかる初期層（ＰＺＴ膜）の粒径は、約１００〜２００ｎｍであり、本実施の形態にかかる初期層４６１（ＰＺＴ膜）に比べ、粒径が大きいことも確認された。
【００５６】
そしてまた、比較として、下部電極形成用層を形成した後に、基板をチャンバから出して、Ｏ2（酸素）、Ｈ2Ｏ（水）雰囲気に開放せずに、続けて種Ｔｉ膜を、膜厚１．５ｎｍで形成した以外は、前述した工程に準じて形成した初期層（ＰＺＴ膜）について、Ｘ線解析強度を調査した。この結果を図９に示す。図９から、この比較例にかかる初期層（ＰＺＴ膜）は、結晶面方位（１００）におけるＸ線解析強度が、約１９０ｃｐｓであり、本実施の形態にかかる初期層４６１（ＰＺＴ膜）に比べ、大幅に低い値を示していることが判る。また、比較例にかかる初期層（ＰＺＴ膜）の粒径は、約１００〜１５０ｎｍであり、本実施の形態にかかる初期層４６１（ＰＺＴ膜）に比べ、粒径が大きいことも確認された。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態にかかる圧電体素子３００は、圧電体層４３の粒径が小さく、高密度化が達成されていると共に、結晶面方位（１００）におけるＸ線解析強度が向上している。したがって、優れた圧電特性を得ることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、液体噴射ヘッドとして、インク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドを、液体噴射装置として、インクジェット式記録ヘッドを備えたプリンタを例にとって説明したが、これに限らず、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）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を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施の形態にかかるプリンタを示す斜視図である。
【図２】図１に示すプリンタに使用されるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図３】図２に示すインクジェット式記録ヘッドを拡大した断面図である。
【図４】本実施の形態にかかる圧電アクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図５】本実施の形態にかかる圧電アクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図６】本実施の形態にかかる圧電体層のＸ線解析強度を示すグラフである。
【図７】比較例にかかる圧電体層のＸ線解析強度を示すグラフである。
【図８】比較例にかかる圧電体層のＸ線解析強度を示すグラフである。
【図９】比較例にかかる圧電体層のＸ線解析強度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１  プリンタ、１０  流路形成基板、１２  圧力発生室、２０  ノズルプレート、３３  下部電極、４２  下部電極形成用層、４３  圧電体層、４４  上部電極、４６  圧電体層形成用層、４７  下部電極形成用層、５０  振動板、５５  種Ｔｉ膜、３００  圧電体素子
【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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