JP2013120909A

JP2013120909A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子

Info

Publication number: JP2013120909A
Application number: JP2011269353A
Authority: JP
Inventors: 泰彰 ▲濱▼田; Yasuaki Hamada
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-06-17

Abstract

【課題】環境負荷が小さく且つクラックの発生が抑制された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。
【解決手段】圧電体層は、ビスマス、鉄、バリウム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膜が積層されたものであり、少なくとも第１電極側に設けられる第１圧電体膜は、ビスマス、鉄、バリウム、チタン、及び銅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。
【選択図】なし

Description

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及び液体噴射装置並びに圧電素子に関する。

液体噴射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、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。ここで、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。

このような圧電素子を構成する圧電体層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、圧電材料の代表例として、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、非鉛又は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ＢｉＦｅＯ_３系の圧電材料がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−２２３４０４号公報特開２００７−２８７７４５号公報

しかしながら、鉄酸ビスマス系のペロブスカイト型構造を有する圧電体層は、製造時にクラックが発生しやすいという問題があった。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、環境負荷が小さく且つクラックの発生を抑制した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。

上記課題を解決する本発明の態様は、第１電極、前記第１電極上に設けられた圧電体層、及び前記圧電体層上に設けられた第２電極を具備する圧電素子を備えた液体噴射ヘッドであって、前記圧電体層は、ビスマス、鉄、バリウム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膜が積層され、少なくとも前記第１電極側に設けられた第１圧電体膜は、ビスマス、鉄、バリウム、チタン、及び銅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液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、少なくとも第１圧電体膜は、ビスマス、鉄、バリウム、チタン、及び銅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ものとすることにより、圧電体層のクラックの発生を抑制することができる。また、鉛を含有しないものとすることができる又は鉛の含有量を抑えられるため、環境への負荷を低減することができる。

本発明の他の態様は、上記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、環境への負荷を低減し且つクラックの発生を抑制した圧電素子を具備するため、信頼性に優れた液体噴射装置を実現することができる。

本発明の他の態様は、第１電極、前記第１電極上に設けられた圧電体層、及び前記圧電体層上に設けられた第２電極を具備する圧電素子であって、前記圧電体層は、ビスマス、鉄、バリウム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膜が積層され、少なくとも前記第１電極側に設けられた第１圧電体膜は、ビスマス、鉄、バリウム、チタン、及び銅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圧電素子にある。
かかる態様では、圧電体層のクラックの発生を抑制することができる。また、鉛を含有しないものとすることができる又は鉛の含有量を抑えられるため、環境への負荷を低減することができる。

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。実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図。各実施例及び比較例１の圧電体層の表面を光学顕微鏡により観察した写真。各実施例及び比較例１の圧電体層の断面をＳＥＭ観察した写真。各実施例及び比較例１の圧電体層の表面をＳＥＭ観察した写真。実施例１〜２のＸＲＤ測定結果を示すグラフ。比較例１〜２のＸＲＤ測定結果を示すグラフ。実施例１〜２の分極量と電圧の関係を示す図。比較例１〜２の分極量と電圧の関係を示す図。実施例１〜２の印加電圧と電流密度との関係を示す図。比較例１〜２の印加電圧と電流密度との関係を示す図。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。

（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の平面図及びそのＡ−Ａ′線断面図である。

図１及び図２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。

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。

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。

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。

さらに、この密着層５６上には、第１電極６０と、厚さが３μｍ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。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。

そして、圧電体層７０は、ビスマス（Ｂｉ）、鉄（Ｆｅ）、バリウム（Ｂａ）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からなる圧電体膜が積層されたものである。また、少なくとも第１電極６０側に設けられた第１圧電体膜は、ビスマス、鉄、バリウム、チタン、及び銅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。

より具体的には、本発明にかかる圧電体層７０は、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｂａ，Ｔｉ及びＣｕを含み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膜（以下、「Ｃｕを含む圧電体膜」ともいう）と、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｂａ及びＴｉを含み且つＣｕを含まない圧電体膜（以下、「Ｃｕを含まない圧電体膜」ともいう）と、から構成されるものである。すなわち、圧電体層７０を構成する複数の圧電体膜は、いずれもＢｉ，Ｆｅ，Ｂａ及びＴｉを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなるが、Ｃｕを含む圧電体膜と、Ｃｕを含まない圧電体膜とが存在する。そして、少なくとも第１電極６０側に設けられた第１圧電体膜がＣｕを含む圧電体膜であればよい。

上述したように、第１圧電体膜とは第１電極６０側から第１番目の圧電体膜である。そして、圧電体層７０は、第１圧電体膜がＣｕを含む圧電体膜であればよく、第１圧電体膜以降の圧電体膜がＣｕを含む圧電体膜であってもよいが、Ｃｕを含まない圧電体膜を備えるものである。このように、圧電体層７０がＣｕを含む圧電体膜とＣｕを含まない圧電体膜とを備えることにより、リークの発生を抑制しつつ、クラックの発生を抑制した圧電素子３００とすることができる。これは、Ｃｕを含む圧電体膜が、Ｃｕを含まない圧電体膜と比較して膜応力を低減することができ、圧電素子３００の製造時のクラックの発生を抑制することができるためである。このように、Ｃｕを含む圧電体膜により圧電体層７０の応力を緩和してクラックの発生を抑制しつつ、Ｃｕを含まない圧電体膜により圧電特性を確保すると共にリークの発生を抑制することにより、圧電特性及び耐リーク性を確保しつつ、クラックの発生を抑制した圧電素子３００とすることができる。

圧電体層７０は、Ｃｕを含む圧電体膜を複数積層したものとする場合は、Ｃｕを含む圧電体膜が第１電極６０側に連続的に積層されているのが好ましい。上述したように、Ｃｕを含む圧電体膜は、膜応力が低減されたものであるためクラックの発生を抑制することができるが、Ｃｕを含まない圧電体膜と比較して誘電率が低く、いわゆる低誘電率層となり、圧電体層７０の圧電特性を低下させる虞があるためである。ただし、Ｃｕを含む圧電体膜は、第１電極６０側と、第２電極８０側との両側に設けてもよい。言い換えれば、圧電体層７０は、Ｃｕを含む圧電体膜が、Ｃｕを含んでいない圧電体膜を両側から挟むサンドイッチ構造となっていてもよい。この場合は、Ｃｕを含まない圧電体膜により圧電特性及び耐リーク性を確保することができ、第１電極６０側のクラックの発生を抑制できるだけでなく、第２電極８０側に設けられたＣｕを含む圧電体膜が第２電極側から生じるクラックの発生を抑制する効果が期待できる。なお、Ｃｕを含む圧電体膜を第２電極８０側にも複数設ける場合は、Ｃｕを含む圧電体膜が第２電極８０側に連続的に積層されているのが好ましい。

圧電体層７０におけるＣｕを含まない圧電体膜の厚さの割合は特に限定されず、目的に応じて適宜調整すればよいが、例えば、１０％以上４０％以下が好ましい。圧電体層７０におけるＣｕを含まない圧電体膜の厚さが１０％未満となると、クラックの発生を抑制する効果が十分に得られない虞があり、４０％より多くなると、圧電特性が低下する虞があるためである。

ここで、圧電体層７０を構成する上記のＣｕを含まない圧電体膜及び上記のＣｕを含む圧電体膜について、詳細に説明する。

Ｃｕを含まない圧電体膜は、ビスマス（Ｂｉ）、鉄（Ｆｅ）、バリウム（Ｂａ）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からなる。この複合酸化物は、ペロブスカイト構造、すなわち、ＡＢＯ_３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及びＴｉが位置している。

このようなＢｉ，Ｆｅ，Ｂａ及びＴｉを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物は、鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムとの混晶のペロブスカイト構造を有する複合酸化物、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。なお、Ｘ線回折パターンにおいて、鉄酸ビスマスや、チタン酸バリウムは、単独では検出されないものである。

ここで、鉄酸ビスマスやチタン酸バリウムは、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、鉄酸ビスマスやチタン酸バリウムとして、ＢｉＦｅＯ_３やＢａＴｉＯ_３以外に、元素が一部欠損する又は過剰であったり、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、本発明で鉄酸ビスマス、チタン酸バリウムと表記した場合、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、鉄酸ビスマス、チタン酸バリウムの範囲に含まれるものとする。

このようなペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなるＣｕを含まない圧電体膜の組成は、例えば、下記一般式（１）で表される混晶として表される。また、この式（１）は、下記一般式（１’）で表すこともできる。ここで、一般式（１）及び一般式（１’）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。

（１−ｘ）[ＢｉＦｅＯ_３]−ｘ[ＢａＴｉＯ_３] （１）
（０＜ｘ＜０．４０）
（Ｂｉ_１−ｘＢａ_ｘ）（Ｆｅ_１−ｘＴｉ_ｘ）Ｏ_３（１’）
（０＜ｘ＜０．４０）

また、Ｃｕを含まない圧電体膜を構成する複合酸化物は、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ及びＴｉ以外の元素を含んでいてもよい。他の元素としては、Ｍｎ及びＣｏからなる群から選択される少なくとも一種が挙げられる。勿論、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。

Ｃｕを含まない圧電体膜が、ＭｎやＣｏを含む場合、ＭｎやＣｏはＢサイトに位置し、ＭｎやＣｏが上記Ｂサイトに存在するＦｅの一部を置換した構造の複合酸化物であると推測される。例えば、ＭｎやＣｏを含む場合、Ｃｕを含まない圧電体膜を構成する複合酸化物は、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のＦｅの一部がＭｎ乃至Ｃｏで置換された構造、又は、鉄酸マンガン酸ビスマス乃至鉄酸コバルト酸ビスマスとチタン酸バリウムとの混晶のペロブスカイト構造を有する複合酸化物として表され、基本的な特性は鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムとの混晶のペロブスカイト構造を有する複合酸化物と同じであるが、リーク特性（「耐リーク性」ともいう）が向上するものである。なお、Ｘ線回折パターンにおいて、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、鉄酸コバルト酸ビスマスは、単独では検出されないものである。

このようなＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ及びＴｉに加えてＭｎやＣｏも含み、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７０は、例えば、下記一般式（２）で表される混晶である。また、この式（２）は、下記一般式（２’）で表すこともできる。なお一般式（２）及び一般式（２’）において、Ｍは、Ｍｎ及びＣｏのうちすくなくともいずれか一方である。ここで、一般式（２）及び一般式（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ずれは許容される。例えば、化学量論が１であれば、０．８５〜１．２０の範囲内のものは許容される。

（１−ｘ）[Ｂｉ（Ｆｅ_１−ｙＭ_ｙ）Ｏ_３]−ｘ[ＢａＴｉＯ_３] （２）
（０＜ｘ＜０．４０、０．０１＜ｙ＜０．１０）
（Ｂｉ_１−ｘＢａ_ｘ）（（Ｆｅ_１−ｙＭ_ｙ）_１−ｘＴｉ_ｘ）Ｏ_３（２’）
（０＜ｘ＜０．４０、０．０１＜ｙ＜０．１０）

また、Ｍｎ及びＣｏを例として説明したが、その他Ｃｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｓｉなどの元素を含む場合や、前記の元素を２種以上同時に含む場合にも同様にリーク特性が向上することを本件出願人は確認しており、これらを含むものとしてもよく、さらに、特性を向上させるため公知のその他の添加物を含んでもよい。

一方、Ｃｕを含む圧電体膜は、ビスマス（Ｂｉ）、鉄（Ｆｅ）、バリウム（Ｂａ）、チタン（Ｔｉ）及び銅（Ｃｕ）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。すなわち、Ｃｕを含む圧電体膜は、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含む鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムの混晶として表される系の複合酸化物において銅が添加されたものである。Ｃｕを含む圧電体膜を構成する複合酸化物の基本的な構造は、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ、及びＴｉからなるペロブスカイト構造を有する複合酸化物と同じであるが、ＣｕがＢサイトに位置し、上記Ｂサイトに存在するＦｅの一部を置換した構造の複合酸化物であると推測される。

上述したＣｕを含む圧電体膜は、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｂａ、Ｔｉ、及びＣｕを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなり、鉄酸銅酸ビスマスとチタン酸バリウムとの混晶のペロブスカイト構造を有する複合酸化物である。なお、Ｘ線回折パターンにおいて、鉄酸ビスマス、チタン酸バリウム、鉄酸銅酸ビスマスは、単独では検出されないものである。このように、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｂａ及びＴｉを含み鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムの混晶として表される系の複合酸化物が銅を含むことにより、鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムの混晶として表される複合酸化物と比較して、成膜後の膜応力を低減させることができ、製造時のクラックの発生を抑制することができる。

ここで、この複合酸化物は、Ｂサイト元素の総モル量（鉄と、チタンと、銅との総モル量）における銅の総モル量の割合は、１モル％以上２５モル％以下であるのが好ましい。これにより、より確実にクラックの発生を抑制することができる。なお、１モル％未満となるとクラックの発生を抑制する効果を十分に得られない虞があり、２５モル％より多くなると絶縁性を低下させてしまう虞がある。

また、Ｃｕを含む圧電体膜は、例えば、ビスマス及びバリウムの総モル量と、鉄、チタン、及び銅の総モル量との比（Ｂｉ＋Ｂａ）／（Ｆｅ＋Ｔｉ＋Ｃｕ）が１．０のものが挙げられる。ただし、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、元素の一部欠損等による組成のずれは勿論、元素の一部置換等も許容され、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。

このようなＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ及びＣｕを含み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７０は、例えば、下記一般式（３）で表される混晶である。また、この式（３）は、下記一般式（３’）で表すこともできる。ここで、一般式（３）及び一般式（３’）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ずれは許容される。例えば、化学量論が１であれば、０．８５〜１．２０の範囲内のものは許容される。

（１−ｘ）[Ｂｉ（Ｆｅ_１−ｙＣｕ_ｙ）Ｏ_３]−ｘ[ＢａＴｉＯ_３] （３）
（０＜ｘ＜０．４０、０．０１＜ｙ＜０．２５）
（Ｂｉ_１−ｘＢａ_ｘ）（（Ｆｅ_１−ｙＣｕ_ｙ）_１−ｘＴｉ_ｘ）Ｏ_３（３’）
（０＜ｘ＜０．４０、０．０１＜ｙ＜０．２５）

また、Ｃｕを含む圧電体膜を構成する複合酸化物は、所望の特性を向上させるためにＢｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ、及びＣｕ以外の元素を含んでいてもよい。勿論、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。他の元素としては、例えば、Ｍｎ及びＣｏや、その他Ｃｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｓｉなどの元素が挙げられるが、クラックの発生を抑制する効果を十分に得るためには、これらの元素を含んでいないのが好ましい。これらの元素はリーク特性を向上させることができるが、応力を緩和してクラックの発生を抑制する効果が低減する虞があるためである。本実施形態では、Ｃｕを含む圧電体膜は、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｂａ、Ｔｉ、及びＣｕのみを含む複合酸化物からなるものとした。

なお、圧電体層７０は、（１１０）面、（１００）面、（１１１）面のいずれに配向していてもよく、優先配向していないものでもよく、特に限定されるものではない。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図７は、圧力発生室の長手方向（第２方向）の断面
図である。

まず、図３（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（ＳｉＯ_２）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３（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。

次に、図４（ａ）に示すように、密着層５６上の全面に亘って第１電極６０を形成する。具体的には、密着層５６上に、スパッタリング法や蒸着法により、例えば、白金、イリジウム、酸化イリジウム又はこれらの積層構造等からなる第１電極６０を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、第１電極６０上に所定形状のレジスト（図示無し）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。

次いで、レジストを剥離した後、第１電極６０上（及び密着層５６）に、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，Ｂａ，Ｔｉ、及びＣｕを含む金属錯体を溶媒に溶解・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（圧電体膜）を得るＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−ＯｒｇａｎｉｃＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やゾル−ゲル法等の化学溶液法を用いることができる。その他、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、液相法でも固相法でも気相法でも圧電体層７０を製造することができる。

なお、本実施形態では、ＭＯＤ法やゾル−ゲル法等の化学溶液法を用いて、圧電体層７０を製造した。

具体的には、まず、図４（ｃ）に示すように、第１電極６０上に、金属錯体、具体的には、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ、及びＣｕを含有する金属錯体を、所定の割合で含むゾルやＭＯＤ溶液（第１前駆体溶液）を、スピンコート法などにより塗布して圧電体前駆体膜７１を形成する（塗布工程）。

本実施形態のように、ビスマス、鉄、マンガン、バリウム、チタン、及び銅を含むペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる圧電体層７０を形成する場合は、塗布する前駆体溶液は、焼成によりビスマス、鉄、マンガン、バリウム、チタン、及び銅を含む複合酸化物を形成しうる金属錯体混合物を、有機溶媒に溶解または分散させたものである。かかる金属錯体混合物は、複合酸化物を構成する金属のうち一以上の金属を含む金属錯体の混合物であり、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｃｕの各金属が所望のモル比となるように、金属錯体が混合されている。すなわち、本実施形態では、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｃｕをそれぞれ含む金属錯体の混合割合は、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｃｕの各金属が所望の組成比を満たす複合酸化物となるような割合となるようにする。

ここで、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｃｕ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。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。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。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などが挙げられる。勿論、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｃｕを二種以上含む金属錯体を用いてもよい。

また、溶媒は、金属錯体混合物を溶解又は分散させるものであればよく、特に限定されないが、例えば、トルエン、キシレン、オクタン、エチレングリコール、２−メトキシエタノール、ブタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸、水、等の様々な溶媒が挙げられる。勿論、これらを２種以上用いてもよい。

次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度（例えば１３０〜２００℃）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、ＮＯ_２、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ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。

次に、図５（ａ）に示すように、圧電体前駆体膜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、ビスマス、バリウム、鉄、チタン、及び銅を含む複合酸化物からなる第１の圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。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（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌｉｎｇ）装置やホットプレート等が挙げられる。

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体膜を形成する。本実施形態では、前記第１前駆体溶液を用い、塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程からなる工程を３回繰り返し行った後に焼成工程を行うことにより、第２の圧電体膜〜第４の圧電体膜７２を形成した。その後は、銅を含まない（すなわち、銅を含む金属錯体を混合していない）以外は第１前駆体溶液と同様の第２前駆体溶液を用い、第２の圧電体膜〜第４の圧電体膜７２と同様の方法により、第５〜１０の圧電体膜７２を形成した。

これにより、図５（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が形成される。本実施形態では、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たが、勿論、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。

このように圧電体層７０を形成した後は、図６（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、６００℃〜８００℃の温度域でポスト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。

次に、図６（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。

次に、図６（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。

次に、図７（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。

そして、図７（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。

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。

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１）
まず、（１１０）単結晶シリコン（Ｓｉ）基板の表面に熱酸化により膜厚１０７０ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜を形成した。次に、ＳｉＯ_２膜上にＲＦマグネトロンスパッタ法により膜厚２０ｎｍのチタン膜を作製し、７００℃で熱酸化することで膜厚４０ｎｍの酸化チタン膜を形成した。次に、酸化チタン膜上にＤＣスパッタ法により、（１１１）面に配向した膜厚１３０ｎｍの白金膜（第１電極６０）を形成した。

次いで、第１電極６０上に圧電体層７０をスピンコート法により形成した。その手法は以下のとおりである。まず、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のｎ−オクタン溶液を混合し、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｔｉ：Ｃｕのモル比が７５：２５：７５：２５：５となるようにして、第１の前駆体溶液を調製した。

そして、第１の前駆体溶液を、酸化チタン膜及び白金膜が形成された上記基板上に滴下し、２５００ｒｐｍで基板を回転させて圧電体前駆体膜を形成した（塗布工程）。次に、１８０℃で２分間乾燥した（乾燥工程）。次いで、４００℃で２分間脱脂を行った（脱脂工程）。酸素雰囲気中で、ＲＴＡ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌｉｎｇ）装置で、８００℃で５分間焼成を行った（焼成工程）（第１の圧電体膜形成工程）。次いで、上記の塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程からなる工程を３回繰り返し行った後に焼成工程を行った（第２〜第４の圧電体膜形成工程）。

その後、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−エチルヘキサン酸マンガンのｎ−オクタン溶液を混合し、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｔｉ：Ｍｎのモル比が７５：２５：７５：２５：５となるようにして調製した第２の前駆体溶液を用い、上記の塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程からなる工程を３回繰り返し行った後に焼成工程を行うという一連の工程を２回繰返した（第５〜第１０の圧電体膜形成工程）。すなわち、計１０回の塗布により圧電体層７０を形成した。

なお、圧電体層７０の組成は、第１の圧電体膜〜第４の圧電体膜が化学式（Ｂｉ_０．７５，Ｂａ_０．２５）（Ｆｅ_{０．７１４}，Ｔｉ_{０．２３８}，Ｃｕ_{０．０４８}）Ｏ_３であり、第５の圧電体膜〜第１０の圧電体膜が化学式（Ｂｉ_０．７５，Ｂａ_０．２５）（Ｆｅ_{０．７１４}，Ｔｉ_{０．２３８}，Ｍｎ_{０．０４８}）Ｏ_３であると考えられる。

その後、圧電体層７０上に、第２電極８０としてスパッタ法により厚さ１００ｎｍの白金膜（第２電極８０）を形成した後、酸素雰囲気中で、ＲＴＡ装置を用いて７００℃で５分間焼成を行うことで、ビスマス、鉄、バリウム、チタン及びマンガン、銅を含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなり、厚さ１０００ｎｍの圧電体層７０を有する圧電素子３００を形成した。

（実施例２）
第１の前駆体溶液により第１の圧電体膜を形成した後、第２の前駆体溶液を用い、塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程からなる工程を３回繰り返し行った後に焼成工程を行うという一連の工程を３回繰返して第２〜第１０の圧電体膜を形成し、計１０回の塗布により圧電体層７０を形成した以外は、実施例１と同様にして圧電素子３００を形成した。なお、圧電体層７０の組成は、第１の圧電体膜が化学式（Ｂｉ_０．７５，Ｂａ_０．２５）（Ｆｅ_{０．７１４}，Ｔｉ_{０．２３８}，Ｃｕ_{０．０４８}）Ｏ_３であり、第２〜第１０の圧電体膜が化学式（Ｂｉ_０．７５，Ｂａ_０．２５）（Ｆｅ_{０．７１４}，Ｔｉ_{０．２３８}，Ｍｎ_{０．０４８}）Ｏ_３であると考えられる。

（比較例１）
第２の前駆体溶液を用いて第１〜第１０の圧電体膜を形成した以外は、実施例１と同様にして圧電素子３００を形成した。なお、圧電体層７０の組成は化学式（Ｂｉ_０．７５，Ｂａ_０．２５）（Ｆｅ_{０．７１４}，Ｔｉ_{０．２３８}，Ｍｎ_{０．０４８}）Ｏ_３となっていると考えられる。

（比較例２）
第１の前駆体溶液を用いて第１〜第１０の圧電体膜を形成した以外は、実施例１と同様にして圧電素子３００を形成した。なお、圧電体層７０の組成は、化学式（Ｂｉ_０．７５，Ｂａ_０．２５）（Ｆｅ_{０．７１４}，Ｔｉ_{０．２３８}，Ｃｕ_{０．０４８}）Ｏ_３となっていると考えられる。

（試験例１）
実施例１〜２及び比較例１において、第２電極８０を形成する前の圧電体層７０について、圧電体層７０の形成後１日経過時のクラックの発生の有無を確認した。圧電体層の表面は１００倍の光学顕微鏡により暗視野で観察した。実施例１〜２及び比較例１の結果を図８に示す。

図８に示すように、実施例１〜２及び比較例１のいずれにおいてもクラックの発生は確認されなかった。

（試験例２）
実施例１〜２及び比較例１において、第２電極８０を形成する前の圧電体層７０について、断面及び表面を５,０００倍の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した。実施例１〜２及び比較例１の圧電体層７０の断面を図９、表面を図１０に示す。

図９及び１０に示すように、実施例１〜２及び比較例１のいずれにおいてもクラックの発生は確認されなかった。

（試験例３）
実施例１〜２及び比較例１〜２において、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Ｘ線回折を行ない、２θ−ｓｉｎ^２ψ線図より膜応力を測定した。そして、比較例１の膜応力を基準（１．００）としたときの実施例１〜２及び比較例２の膜応力を求めた。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜２の圧電体層７０は、比較例１と比較して顕著に膜応力が低減していることが確認された。

（試験例４）
実施例１〜２及び比較例１〜２の各圧電素子について、ＢｒｕｋｅｒＡＸＳ社製の「Ｄ８Ｄｉｓｃｏｖｅｒ」を用い、Ｘ線源にＣｕＫα線を使用し、室温（２５℃）で、圧電体層７０のＸ線回折パターンを求めた。実施例１〜２の結果を図１１及び表１に、比較例１〜２の結果を図１２及び表１に示す。

この結果、実施例１〜２及び比較例１〜２の全てにおいて、圧電体層のペロブスカイト構造に起因するピークと、基板由来のピークとが観測された。そして、実施例１〜２及び比較例１〜２の全てにおいて、鉄酸ビスマスやチタン酸バリウムは、単独では検出されなかった。

ここで、実施例１〜２の圧電素子は、比較例１の圧電素子と比較して、Ｐｔに起因する（１１１）のピーク強度に対する圧電体層に起因する（１１０）ピーク強度（３２°付近）の割合が大きかった。これは、Ｃｕを含む圧電体膜がＭｎを含む圧電体膜よりも低温で結晶化して、配向シード層として作用したためであると考えられる。

（試験例５）
実施例１〜２及び比較例１〜２の各圧電素子について、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、分極量と電圧の関係（Ｐ−Ｖ曲線）を求めた。実施例１〜２の結果を図１３に、比較例１〜２の結果を図１４に示す。また、それぞれの正の飽和分極Ｐｍ（＋）、残留分極Ｐｒ（＋）、抗電圧Ｖｃ（＋）の測定結果を表１に示す。

図１３及び図１４に示すように、実施例１〜２及び比較例１は、端部が細い良好なヒステリシスカーブであった。これに対し、Ｃｕを含む圧電体膜のみから構成される圧電体層７０を備える比較例２の圧電素子は、端部が広がったヒステリシスカーブであり、リーク電流が高いことがわかった。

（試験例６）
実施例１〜２及び比較例１〜２の圧電素子について、印加電圧と電流密度との関係を、ヒューレットパッカード社製「４１４０Ｂ」を用い、大気中（ａｉｒ）及び乾燥大気中（ＤＡ）でそれぞれ室温において測定した。実施例１〜２の結果を図１５に、比較例１〜２の結果を図１６に示す。また、実施例１〜２及び比較例１〜２の圧電素子について、印加電圧＋３０Ｖ及び−３０Ｖそれぞれにおける電流密度を各２点測定し、計４点の合計から印加電圧３０Ｖにおける電流密度を設けた。結果を表１に示す。

図１５〜１６及び表１に示すように、実施例１及び２の圧電素子は、比較例１の圧電素子と比較して、大気中での電流密度、すなわち、大気中のリーク電流が低下しており、リーク特性が向上していることが確認された。これは、実施例１及び２はクラックの発生が抑制され、一方、試験例１〜２において比較例１はクラックの発生が確認されなかったが、実際には製造時にクラックが発生しているためであると考えられる。

また、Ｃｕを含む圧電体膜のみから構成される比較例２の圧電素子は、電流密度が非常に高いものであった。

（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。

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１７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。

図１７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。

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。

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。

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。

上述した実施形態では、圧電素子を構成する電極として、白金、イリジウム、酸化イリジウム又はこれらの積層構造からなる第１電極６０や白金からなる第２電極８０を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、電極は、白金、イリジウム、金、チタン、ジルコニウム、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、酸化イリジウム、ニオブをドープしたチタン酸ストロンチウム（Ｎｂ：ＳｒＴｉＯ_３）、ランタンをドープしたチタン酸ストロンチウム（Ｌａ：ＳｒＴｉＯ_３）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ_３）、ニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ_３）、鉄酸ランタンストロンチウム（（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ_３）、コバルト酸ランタンストロンチウム（（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３）、又はこれらの積層構造からなるものであってもよい。

また、圧電素子を構成する圧電体層及び電極を設ける基板は特に限定されず、半導体材料、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料のいずれからなるものであってもよいが、基板を構成する材料の融点が６５０℃以上であるのが好ましく、さらにガラス転移点がある場合は融点及びガラス転移点が６５０℃以上であるのが好ましい。

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マニホールド部、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、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

Claims

第１電極、前記第１電極上に設けられた圧電体層、及び前記圧電体層上に設けられた第２電極を具備する圧電素子を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記圧電体層は、ビスマス、鉄、バリウム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膜が積層され、
少なくとも前記第１電極側に設けられた第１圧電体膜は、ビスマス、鉄、バリウム、チタン、及び銅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液体噴射ヘッド。
請求項１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。
第１電極、前記第１電極上に設けられた圧電体層、及び前記圧電体層上に設けられた第２電極を具備する圧電素子であって、
前記圧電体層は、ビスマス、鉄、バリウム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膜が積層され、
少なくとも前記第１電極側に設けられた第１圧電体膜は、ビスマス、鉄、バリウム、チタン、及び銅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圧電素子。