JP2009286120A

JP2009286120A - 液体噴射ヘッド及び圧電素子

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Publication number: JP2009286120A
Application number: JP2009110584A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Kazama; 宏信風間; Yuka Yonekura; 由香米倉; Koji Sumi; 浩二角
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2009-12-10
Also published as: US7896479B2; US20090273651A1

Abstract

【課題】圧電特性のよい圧電素子を有する液体噴射ヘッド及びアクチュエーター装置を提供する。
【解決手段】ノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が設けられた結晶基板からなる流路形成基板１０と、流路形成基板１０上に設けられて圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる下電極６０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３００とを具備し、圧電体層７０が、厚さが５μｍ以下で且つペロブスカイト型結晶からなると共に、圧電体層７０を、流路形成基板１０の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置と、圧電体層７０の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置との間隔が、２θ＝９．０５９±０．１度の範囲内となるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子を具備する液体噴射ヘッド及び圧電素子に関する。

液体噴射ヘッド等に用いられる圧電素子は、電気機械変換機能を呈する圧電材料からなる圧電体膜を２つの電極で挟んだ素子であり、圧電体膜は、例えば、結晶化した圧電性セラミックスにより構成されている。

このような圧電素子を用いた液体噴射ヘッドとしては、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を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は、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードのアクチュエーターを使用したものと、たわみ振動モードのアクチュエーターを使用したものの２種類が実用化されている。このようなアクチュエーターでは、高密度に配置するために、小さな駆動電圧で大きな歪みを得ることができる圧電素子、すなわち変位の大きな圧電素子が求められている。

また、圧電体層の変位特性を向上するために、圧電体層のＸ線の回折ピーク位置を規定したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２７８８３５号公報

しかしながら、この強誘電体膜を用いて圧電素子を設けたとしても、満足する圧電特性を得ることができなかった。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、他のアクチュエーター装置においても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、圧電特性のよい圧電素子を有する液体噴射ヘッド及び圧電素子を提供することを目的とする。

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が設けられた結晶基板からなる流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備し、前記圧電体層が、厚さが５μｍ以下で且つペロブスカイト型結晶からなると共に、前記圧電体層は、前記流路形成基板の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置と、前記圧電体層の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置との間隔が、２θ＝９．０５９±０．１度の範囲内となっ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性を有することで、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができると共に、例えば、圧電体層の耐久性、層間剥離及び駆動中に分極の回転伸縮を繰り返すことにより、時間の経過と共にその分極方向が一部固定される、いわゆる疲労現象による変位量の低下などの圧電特性を向上することができ、液体噴射特性に優れた液体噴射ヘッドを実現できる。

ここで、前記圧電体層の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピークの半価幅が０．３度以下であることが好ましい。これによれば、圧電体層の厚さ方向における組成比のばらつき、すなわち結晶格子のばらつきを小さくして、優れた圧電特性を得ることができる。

また、前記下電極が、白金を主成分とする材料からなり、且つ当該下電極の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置と、前記流路形成基板の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置との間隔が２θ＝７．４１１±０．１度の範囲内であることが好ましい。これによれば、下電極の応力が所定の範囲となることで、下電極上に圧電特性に優れた結晶性を有する圧電体層を形成することができる。

本発明の他の態様は、結晶基板上に設けられた下電極と、厚さが５μｍ以下で且つペロブスカイト型結晶からなる圧電体層と、上電極とを具備し、前記圧電体層は、結晶基板の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置と、前記圧電体層の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置との間隔が、２θ＝９．０５９±０．１度の範囲内となっ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、例えば、圧電体層の耐久性、層間剥離及び駆動中に分極の回転伸縮を繰り返すことにより、時間の経過と共にその分極方向が一部固定される、いわゆる疲労現象による変位量の低下などの圧電特性を向上することができる。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。本発明の実施形態１に係る測定結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本実施形態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、図２（ａ）は図１の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ´断面図である。

流路形成基板１０は、本実施形態では結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板からなる。流路形成基板１０の一方の面には予め熱酸化によって二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）等からなる絶縁体膜５５が形成されている。

また、流路形成基板１０には、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１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。各列の圧力発生室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、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。すなわち、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。連通部１３は、後述する保護基板３０のリザーバー部３１と連通して圧力発生室１２の列毎に共通のインク室となるリザーバー１００の一部を構成する。

流路形成基板１０の開口面側（他方面側）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。

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、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、下電極膜６０と圧電体層７０と上電極膜８０とが、成膜及びリソグラフィー法により積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜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。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜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、絶縁体膜５５及び下電極膜６０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及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜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を兼ねるようにしてもよい。

また、本実施形態の圧電体層７０としては、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜（ペロブスカイト型結晶）が挙げられる。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電材料や、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等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ_３）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）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）Ｏ_３）等を用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を５μｍ以下の厚さで形成した。

また、圧電体層７０は、図３に示すように、Ｘ線回折広角法（ＸＲＤ）によって測定した流路形成基板１０の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置Ａと、圧電体層７０の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置Ｂとの間隔ｔ１が、２θ＝９．０５９±０．１度の範囲内となるように形成されている。なお、流路形成基板１０の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置Ａは、図３に表示されていないが、流路形成基板１０の（２２０）面の回折ピーク位置Ａは、計算により算出できるものであり、流路形成基板１０の（２２０）面の回折ピーク位置Ａと圧電体層７０の（１１１）面の回折ピーク位置Ｂとの間隔ｔ１も計算により算出できるものである。

このように圧電体層７０の（１１１）面のＸ線の回折ピーク位置Ｂを、流路形成基板１０の（２２０）面の回折ピーク位置Ａに対して所定の関係になるように設定することで、低い駆動電圧で大きな変位量を得ることができる、所謂、変位特性に優れ、且つ、例えば、圧電体層の耐久性、層間剥離及び駆動中に分極の回転伸縮を繰り返すことにより、時間の経過と共にその分極方向が一部固定される、いわゆる疲労現象による変位量の低下などの圧電特性を向上することができる。

また、本実施形態の圧電体層７０は、Ｘ線回折広角法（ＸＲＤ）によって測定した（１１１）面に由来するＸ線の回折ピークの半価幅が０．３度以下となっている。ここで、Ｘ線回折広角法によって圧電体層７０を測定すると、（１００）面、（１１０）面及び（１１１）面等に相当する回折強度のピークが発生する。そして、「半価幅」とは、Ｘ線回折広角法により測定されたＸ線回折チャート（図３）で示されるロッキングカーブの各結晶面に相当するピーク強度の半価での幅のことを言う。

なお、（１１１）面の半価幅は、圧電体層７０の厚さ方向の結晶格子のズレを示している。圧電体層７０の厚さ方向の結晶格子の大きさが揃っていた方が圧電体層７０の圧電特性は優れているため、圧電体層７０の結晶格子の大きさのズレを示す（１１１）面の半価幅は、できるだけ小さくするのが好ましい。

このように、圧電体層７０の（１１１）面の半価幅を０．３度以下とすることで、圧電体層７０の厚さ方向における組成比のばらつき、すなわち結晶格子のばらつきを小さくして、優れた圧電特性を得ることができる。

また、本実施形態の下電極膜６０は、白金（Ｐｔ）を主成分とする材料で形成されたものであり、図３に示すように、Ｘ線回折広角法によって測定した下電極膜６０の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置Ｃと、流路形成基板の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置Ａとの間隔が２θ＝７．４１１±０．１度の範囲内となるように形成されている。

このように、下電極膜６０の（１１１）面の回折ピーク位置Ｃを所定の範囲にすることにより、下電極膜６０の応力を調整することができるので、下電極膜６０上に圧電体層７０を（１００）面の回折ピーク位置の２θや半価幅を上述した範囲で形成することができる。すなわち、下電極膜６０の応力は、その上に形成される圧電体層７０の結晶性に影響を与えるため、下電極膜６０の応力を所定の範囲にすることで、圧電体層７０を圧電特性に優れた結晶性で形成することができる。

なお、圧電体層７０は、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等で形成することができる。そして、圧電体層７０は、例えば、製造時のゾルの組成や熱処理温度などを調整することで上述した結晶特性で形成することができる。

また、圧電体層７０は、（１００）面、（１１０）面又は（１１１）面の何れに優先配向していてもよく、また、その結晶構造は、菱面体晶系（rhombohedral）、正方晶系（tetragonal）、単斜晶系（monoclinic）の何れであってもよい。なお、本実施形態の圧電体層７０は、図３に示すように、（１１１）面に優先配向しているものである。もちろん、（１００）面や（１１０）面に優先配向した圧電体層７０を用いるようにしてもよい。ちなみに、圧電体層７０を（１００）面又は（１１０）面に優先配向させるには、下電極膜６０の下や上に所定の結晶配向を有する配向制御層を設けることや、下電極膜６０上に下電極膜６０の配向を無効にするチタンなどを設け、圧電体層７０を形成する際の熱処理温度等を調整することで形成できる。また、（１１１）面に優先配向した圧電体層７０は、例えば、（１１１）面に優先配向する下電極膜６０上に直接形成することで、下電極膜６０の結晶性を踏襲したエピタキシャル成長による（１１１）面に優先配向した圧電体層７０を形成することができる。

（実施例１〜３）
圧電体層７０を形成する前の下地として、流路形成基板１０上にチタン（Ｔｉ）からなる密着層と、密着層上に白金（Ｐｔ）からなる白金層と、白金層上にイリジウム（Ｉｒ）からなるイリジウム層とを順次積層した下電極膜６０を設け、この下電極膜６０上に圧電体層７０をゾル−ゲル法によって形成した。圧電体層７０の形成方法は、具体的には、流路形成基板１０の下電極膜６０側の面に圧電体層７０となる材料の有機物を含むゾル（塗布溶液）を塗布する。実施例１〜３では、ゾル（塗布溶液）をスピンコート法によって塗布し、塗布終了後、３０〜６０秒間回転させてゾルの膜厚を安定させた。次に、塗布した塗布溶液を所定温度に加熱して一定時間乾燥させて圧電体前駆体膜を形成する。実施例１〜３では、第１乾燥工程として、１００±１０℃で３分間加熱して乾燥した後、第２乾燥工程として１６０±１０℃で３分間加熱して乾燥した。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り脱脂する（脱脂工程）。本実施形態では、乾燥した圧電体前駆体膜を３８０±１５℃で３分間加熱して脱脂した。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、ＮＯ_２、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ等として離脱させることであり、圧電体前駆体膜が結晶化しない程度に、すなわち、非晶質の圧電体前駆体膜を形成することを言う。次に、脱脂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結晶化させ、圧電体層７０を形成する（焼成工程）。本実施形態では、脱脂した圧電体前駆体膜を７３７±３０℃で５分間加熱することで圧電体前駆体膜を焼成して圧電体層７０を形成した。この製造条件で３つの圧電体層７０を製造し、これらを実施例１〜３とした。また、実施例１〜３の圧電体層７０上には、上電極膜８０を形成すると共に流路形成基板１０に圧力発生室１２等を形成した。

（比較例１及び２）
上述した実施例１〜３の製造条件とは少なくとも一部が異なる製造条件で２つの圧電体層を製造し、これらを比較例１及び２とした。

（試験例１）
実施例１〜３及び比較例１及び２の圧電体層を、Ｘ線回折広角法（ＸＲＤ）によって測定した。本実施形態のＸ線回折広角法では、Ｘ線回折装置（ＧＸＲ３００；株式会社リガク社製）を用いて、光源がＣｕ−Ｋα、主波長が１．５４１８３８Å、スキャンスピードが２度／分、スキャン時のθの刻み（分解能）が０．０２度の条件で測定した。この結果を下記表１に示す。

また、実施例１〜３及び比較例１及び２の圧電素子の駆動の初期（初期変位）の変位量と、繰り返し駆動を行った後の変位量（変位低下量）とを測定し、初期変位量及び変位低下量の大小を比較判定した。この結果を下記表１に示す。

表１に示すように、流路形成基板１０の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置Ａと、圧電体層７０の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置Ｂとの間隔ｔ１が２θ＝９．０５９±０．１度である実施例１〜３は、駆動初期の変位量に優れ、且つ繰り返し駆動による変位低下（へたり）が小さいことが判明した。これに対して、間隔ｔ１が２θ＝９．０４９度よりも小さい比較例１は、初期変位量が小さく、間隔ｔ１が２θ＝９．０６９度よりも大きい比較例２は、変位低下量が大きい。

したがって、上述したように、流路形成基板１０の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置Ａと、圧電体層７０の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置Ｂとの間隔ｔ１が２θ＝９．０５９±０．１度の範囲内の圧電体層７０を用いた圧電素子３００は、初期変位に優れ、変位低下量が小さいものである。

また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５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。

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、下電極膜６０、絶縁体膜５５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、絶縁体膜５５等）にリザーバーと各圧力発生室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。

保護基板３０には、圧電素子３００に対向する領域に、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。なお、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。

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。

また、保護基板３０上には、信号処理部として機能する駆動回路１２０が固定されている。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、貫通孔３３を挿通させた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。

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と同一材料の面方位（１１０）のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

また、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、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムからなり、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、金属等の硬質の材料、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成される。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。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１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、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下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜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、本実施形態では、優れた変位特性を有する圧電体層７０を有する圧電素子３００を有するインクジェット式記録ヘッド１とすることで、低い駆動電圧でインク吐出速度、インク滴の重量などのインク吐出特性を向上することができるインクジェット式記録ヘッド１を実現することができる。

（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１では、下電極膜６０として、白金（Ｐｔ）を主成分とする材料を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、下電極膜６０の絶縁体膜５５側の最下層に密着性を向上する白金以外の材料からなる密着層を設けるようにしてもよい。また、下電極膜６０として、下電極膜６０の成分が圧電体層７０に拡散するのを防止すると共に、圧電体層７０の成分が下電極膜６０に拡散するのを防止する拡散防止層を設けるようにしてもよい。なお、密着層の材料としては、例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）が挙げられ、拡散防止層の材料としては、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）及びオスミウム（Ｏｓ）やこれらの酸化物等が挙げられる。

なお、上述した実施形態１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、液晶ディスプレー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ディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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が挙げられる。

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、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。

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、５５絶縁体膜、６０下電極膜、７０圧電体層、８０上電極膜、９０リード電極、１００リザーバー、１２０駆動回路、３００圧電素子

Claims

ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた結晶基板からなる流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備し、
前記圧電体層が、厚さが５μｍ以下で且つペロブスカイト型結晶からなると共に、前記圧電体層は、前記流路形成基板の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置と、前記圧電体層の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置との間隔が、２θ＝９．０５９±０．１度の範囲内となっていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記圧電体層の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピークの半価幅が０．３度以下であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
前記下電極が、白金を主成分とする材料からなり、且つ当該下電極の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置と、前記流路形成基板の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置との間隔が２θ＝７．４１１±０．１度の範囲内である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。
結晶基板上に設けられた下電極と、厚さが５μｍ以下で且つペロブスカイト型結晶からなる圧電体層と、上電極とを具備し、
前記圧電体層は、結晶基板の（２２０）面に由来するＸ線の回折ピーク位置と、前記圧電体層の（１１１）面に由来するＸ線の回折ピーク位置との間隔が、２θ＝９．０５９±０．１度の範囲内となっていることを特徴とする圧電素子。