JP2014146772A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びセンサー - Google Patents

液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びセンサー Download PDF

Info

Publication number
JP2014146772A
JP2014146772A JP2013016118A JP2013016118A JP2014146772A JP 2014146772 A JP2014146772 A JP 2014146772A JP 2013016118 A JP2013016118 A JP 2013016118A JP 2013016118 A JP2013016118 A JP 2013016118A JP 2014146772 A JP2014146772 A JP 2014146772A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
layer
control layer
orientation control
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013016118A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6037123B2 (ja
JP2014146772A5 (ja
Inventor
Tetsuya Isshiki
鉄也 一色
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2013016118A priority Critical patent/JP6037123B2/ja
Priority to US14/161,969 priority patent/US9156258B2/en
Publication of JP2014146772A publication Critical patent/JP2014146772A/ja
Publication of JP2014146772A5 publication Critical patent/JP2014146772A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6037123B2 publication Critical patent/JP6037123B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/1051—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
    • H10N30/10513—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
    • H10N30/10516—Intermediate layers, e.g. barrier, adhesion or growth control buffer layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2047—Membrane type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8561—Bismuth based oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14354—Sensor in each pressure chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/077—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
    • H10N30/078—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition by sol-gel deposition

Abstract

【課題】 種々の圧電材料を下地に影響されないで有効に（１００）面に配向させることができる配向制御層を用いた圧電素子を具備する液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びセンサーを提供する。
【解決手段】 圧電体層７０と前記圧電体層に設けられた電極とを具備する圧電素子３００を備えた液体噴射ヘッドであって、第１電極６０と、該第１電極上に設けられ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（１００）面に自己配向する配向制御層６５と、該配向制御層上に設けられて（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造の圧電材料からなる圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２電極８０とを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧電体層とその両側に電極とが設けら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及びセンサーに関する。
液体噴射ヘッド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系であるとき（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）面に配向させるために、圧電体層に種チタンを用いる技術が知られており、例えば、特許文献１には、下部電極上にチタン層を介して圧電体層の１層目を形成した後、この１層目の圧電体層と共に下部電極をパターニングし、１層目の圧電体層上及び振動板上にさらにチタン層を形成した後、残りの圧電体層を形成するようにした圧電体素子の製造方法が開示されている。また、配向制御層としてチタン層の代わりにランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）を用いた技術も知られている（例えば、特許文献２など）。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）配向させる技術も提案されている（特許文献３参照）。
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、圧電体層は下部電極上の他、その下地の酸化珪素や酸化ジルコニウムなどの絶縁体層上にも成膜されることになるが、上述した種チタンやＬＮＯ、金属元素からなるシード層などではその下地の影響により有効に配向しない場合があるなど、下地によって配向状態が変化して変位特性や耐久性が低下するという問題がある。
一方、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ＢｉＦｅＯ３系の圧電材料がある（例えば、特許文献４参照）が、このような圧電材料においても、上述した配向制御の問題が存在する。
特開２００２−８３９３７号公報 特開２００４−０６６６００号公報 特開２００５−３４０４２８号公報 特開２００７−２８７７４５号公報
何れにしても、種々の圧電材料を下地に影響されないで有効に（１００）面に配向させることができる配向制御層の出現が望まれている。
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。
本発明はこのような事情に鑑み、種々の圧電材料を下地に影響されないで有効に（１００）面に配向させることができる配向制御層を用いた圧電素子を具備する液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びセンサー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、圧電体層と前記圧電体層に設けられた電極とを具備する圧電素子を備えた液体噴射ヘッドであって、第１電極と、該第１電極上に設けられ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（１００）面に自己配向する配向制御層と、該配向制御層上に設けられて（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造の圧電材料からなる圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２電極とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様によると、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（１００）面に自己配向する配向制御層を設けることにより、その下地の影響を受けることなく、（１００）面に自己配向し、その上の圧電体層を（１００）面に優先配向することができ、下地の異なる境界領域での配向の乱れ等が防止され、変位特性、耐久性が向上した液体噴射ヘッドが実現される。
ここで、前記配向制御層の厚さが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、圧電体層をより確実に有効に配向制御することができる。
また、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。
かかる態様によれば、圧電素子の変位特性、耐久性の向上した液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置が実現される。
また、他の態様は、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（１００）面に自己配向するシード層と、該シード層上に設けられて（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造の圧電材料からなる圧電体層とを具備する圧電素子にある。
かかる態様によれば、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（１００）面に自己配向する配向制御層を設けることにより、その下地の影響を受けることなく、（１００）面に自己配向し、その上の圧電体層を（１００）面に優先配向することができ、下地の異なる境界領域での配向の乱れ等が防止され、変位特性、耐久性が向上した圧電素子となる。
また、他の態様は、上記態様の圧電素子を具備することを特徴とするセンサーにある。
かかる態様では、その下地の影響を受けることなく、（１００）面に優先配向した圧電体層を具備する圧電素子を備えたセンサーが実現される。
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である。 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。 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。 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。 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。 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。 実施例のＸ線回折パターンを示す図である。 実施例のＸ線回折パターンを示す図である。 実施例のＸ線回折パターンを示す図である。 実施例のＸ線回折パターンを示す図である。 実施例のＸ線回折パターンを示す図である。 実施例のＸ線回折パターンを示す図である。 実施例のＸ線回折パターンを示す図である。 実施例のＸ線回折パターンを示す図である。 実施例のＸ線回折パターンを示す図である。 実施例２及び比較例１のＸ線回折パターンを示す図である。 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。
（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の平面図及びそのＡ−Ａ′線断面図である。
図１〜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、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体層５５が積層形成されている。なお、絶縁体層５５上に、必要に応じて、酸化チタン等からなる密着層が設けられていてもよい。
また、絶縁体層５５上には、第１電極６０と、第１電極６０の上方に設けられて、厚さが、例えば２０〜８０ｎｍの配向制御層６５と、この配向制御層６５上に設けられて厚さが３μｍ以下、好ましくは０．３〜１．５μｍの薄膜である圧電体層７０と、圧電体層７０の上方に設けられた第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。なお、ここで言う上方とは、直上だけでなく、間に他の部材が介在した状態も含むものである。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。
圧電素子３００は、一般的には、何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極をそれぞれ独立する個別電極とする。本実施形態では、圧電素子３００の実質的な駆動部となる各圧電体能動部の個別電極として第１電極６０を設け、複数の圧電体能動部に共通する共通電極として第２電極８０を設けるようにした。ここで、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といい、圧電体能動部から連続するが第１電極６０と第２電極８０に挟まれておらず、電圧駆動されない部分を圧電体非能動部という。また、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圧電素子と称するが、アクチュエーター装置とも称する場合がある。
なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体層５５、及び第１電極６０が圧電素子３００と共に変形する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及び絶縁体層５５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。但し、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のが好ましい。
配向制御層６５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を含む複合酸化物であり、（１００）面に自己配向するものである。具体的には、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。配向制御層６５を構成する複合酸化物は、基本的には、ＡサイトのＢｉと、ＢサイトのＦｅ及びＴｉとで構成されるのが好ましい。好ましい組成比は、元素比をＢｉ：Ｆｅ：Ｔｉ＝１００：ｘ：（１００−ｘ）で表した場合、４０≦ｘ≦６０となる範囲が好ましい。このような組成比の複合酸化物は、下地に影響されることなく、（１００）面に自己配向し、また、この上に成膜されるペロブスカイト構造の圧電材料を（１００）面に配向させる配向制御層として機能する。すなわち、詳細は後述するが、配向制御層６５は、第１電極６０をパターニングした後、成膜されるので、第１電極６０上及び絶縁体層５５上に成膜されることになるが、何れの下地の上でも（１００）面に自己配向し、その後成膜される圧電体層７０を（１００）面に確実に優先配向させることができ、特に、第１電極６０と絶縁体層５５との境界近傍においても、圧電体層７０の結晶状態の不均一さが低減される。
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）面に配向することをいい、全ての結晶が（１００）面に配向している場合と、ほとんどの結晶（例えば、８０％以上）が（１００）面に配向している場合と、を含むものである。
なお、このような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、これも本発明の配向制御層に包含される。例えば、ＡサイトにＢｉの他にＢａ、Ｓｒ、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、本発明の配向制御層に包含される。例えば、Ｂｉが化学量論比より過剰に含有される複合酸化物も（１００）面に自己配向し、配向制御層として機能することが後述するように確認されている。
なお、配向制御層６５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、配向制御層６５と圧電体層７０とを併せて圧電体層ということもできる。
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。なお、ペロブスカイト構造は、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）をつくっている構造である。このような圧電材料としては、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等を挙げることができる。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）等を用いることができる。
また、圧電体層７０の材料としては、鉛を含む鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含まない非鉛系のペロブス構造を有する圧電材料を用いることもできる。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」）、ビスマス、カリウム、チタン及び鉄を含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（ｘ［（ＢｉｘＫ１−ｘ）ＴｉＯ3］−（１−ｘ）［ＢｉＦｅＯ3］、略「ＢＫＴ−ＢＦ」）、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物（（１−ｘ）[ＢｉＦｅＯ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３]、略「ＢＦＯ−ＢＴ」）や、これにマンガン、コバルト、クロムなどの金属を添加したもの（（１−ｘ）[Ｂｉ（Ｆｅ１−ｙＭｙ）Ｏ３]−ｘ[ＢａＴｉＯ３]（Ｍは、Ｍｎ、ＣｏまたはＣｒ））等が挙げられる。
このようなペロブスカイト構造の圧電材料は、配向制御層６５上に成膜されることにより、配向制御層６５の結晶配向を受け継ぎ、（１００）面に優先配向する。ここで、優先配向するとは、本発明では、ＸＲＤ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を比較してした際に、（１００）／[（１００）＋（１１０）]が６０％以上、好ましくは、７０％以上であることをいう。勿論、（１００）面のピークの割合が大きい方が圧電体層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、後述する実施例においては、（１００）／[（１００）＋（１１０）]が９０％以上となることが確認されている。なお、圧電材料は、（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。
第２電極８０としては、Ｉｒ，Ｐｔ，タングステン（Ｗ），タンタル（Ｔａ），モリブデン（Ｍｏ）等の各種金属の何れでもよく、また、これらの合金や、酸化イリジウム等の金属酸化物が挙げられる。
このような各圧電素子３００の第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、流路形成基板１０の絶縁体層５５上に延設された金（Ａｕ）等のリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加される。
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、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（例えば、厚さが６μｍの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、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。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、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、絶縁体層５５、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６を参照して説明する。なお、図３〜図６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、酸化ジルコニウム等からなる絶縁体層５５を形成する。
次に、図４（ａ）に示すように、絶縁体層５５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（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、第１電極６０をパターニングする。
次に、図４（ｃ）に示すように、レジストを剥離した後、第１電極６０上（及び絶縁体層５５）に、ＡサイトがＢｉを含みＢサイトが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となる前駆体である配向制御層前駆体層６６を形成し、これを焼成することにより、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物からなる配向制御層６５とする（図４（ｄ））。このように配向制御層６５は、例えば、金属錯体を含む前駆体溶液を塗布して配向制御層前駆体層６６を形成し、これを乾燥し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる配向制御層６５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製造できる。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も、配向制御層６５を製造することができる。
配向制御層６５を化学溶液法で形成する場合の具体的な形成手順例としては、まず、図４（ｃ）に示すように、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｔｉを含有する金属錯体を含むＭＯＤ溶液やゾルからなる配向制御層形成用組成物（配向制御層の前駆体溶液）をスピンコート法などを用いて、塗布して配向制御層前駆体層６６を形成する（配向制御層前駆体溶液塗布工程）。
塗布するバッファー層の前駆体溶液は、焼成によりＡサイトがＢｉを含みＢサイトがＦｅ及びＴｉを含むペロブスカイト構造を有する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や、Ｆｅ、Ｔｉ等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、配向制御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。
次いで、この配向制御層前駆体層６６を所定温度（例えば、１５０〜２００℃）に加熱して一定時間乾燥させる（配向制御層乾燥工程）。次に、乾燥した配向制御層前駆体層６６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（配向制御層脱脂工程）。ここで言う脱脂とは、配向制御層前駆体層６６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。配向制御層乾燥工程や配向制御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。
次に、図４（ｄ）に示すように、配向制御層前駆体層６６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、ＡサイトがＢｉを含みＢサイトが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配向制御層６５を形成する（焼成工程）。
この配向制御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。配向制御層乾燥工程、配向制御層脱脂工程及び配向制御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等が挙げられる。
本実施形態では、塗布工程を１回として１層からなる配向制御層６５を形成したが、上述した配向制御層塗布工程、配向制御層乾燥工程及び配向制御層脱脂工程や、配向制御層塗布工程、配向制御層乾燥工程、配向制御層脱脂工程及び配向制御層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からなる配向制御層６５を形成してもよい。但し、圧電体膜７２の変位特性を低減させないためには薄い方が好ましく、厚さ２０ｎｍ〜８０ｎｍ、好ましくは、２０〜５０ｎｍとするのが好ましい。
次に、配向制御層６５上に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を形成する。圧電体層７０は、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製造することができる。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も圧電体層７０を製造することもできる。
例えば、まず、図５（ａ）に示すように、配向制御層６５上に、圧電体層７０となる圧電材料の構成金属を含有する有機金属錯体を含むゾルや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）。
塗布する前駆体溶液は、例えば、圧電体層７０となる圧電材料の構成金属をそれぞれ含む有機金属錯体を、各構成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。圧電材料の構成金属を含む有機金属錯体としては、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。具体的には、例えば、以下のものが挙げられる。鉛（Ｐｂ）を含む有機金属錯体としては、例えば酢酸鉛などが挙げられる。ジルコニウム（Ｚｒ）を含む有機金属錯体としては、例えばジルコニウムアセチルアセトナート、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムモノアセチルアセトナート、ジルコニウムビスアセチルアセトナート等が挙げられる。チタニウム（Ｔｉ）を含む有機金属錯体としては、例えばチタニウムアルコキシド、チタニウムイソプロポキシド等が挙げられる。
次いで、この圧電体前駆体膜７１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、乾燥した圧電体前駆体膜７１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、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。
次に、図５（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１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、圧電体膜７２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。
なお、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、複数層の圧電体膜からなる圧電体層を形成してもよい。
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７２からなる圧電体層７０を形成することで、図５（ｃ）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を形成する。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１．１μｍ程度となる。なお、本実施形態では、圧電体膜７２を積層して設けたが、１層のみでもよい。
上述したように、所定のＡサイトがＢｉを含みＢサイトが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配向制御層６５上に圧電体層７０を形成することにより、配向制御層６５により圧電体層７０の配向が制御され、（１００）面に優先配向した圧電体層７０とすることができる。
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、例えば、白金等の金属からなる第２電極８０を積層し、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングして圧電素子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、図示しないが、流路形成基板用ウェハー１１０上に、マスク膜を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜を介して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。
本実施形態では、ＡサイトがＢｉを含みＢサイトが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配向制御層６５上に、圧電体層７０を形成することにより、下地に影響されることなく、すなわち、下地が第１電極６０の領域も絶縁体層５５の領域も同様に（１００）面に優先配向した圧電体層７０を形成することができる。
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）
＜基板の準備＞
まず、（１１０）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１１７０ｎｍ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ー法により膜厚２０ｎｍ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ー法により膜厚１３０ｎｍの白金膜からなる第１電極６０を形成して電極付き基板とした。
＜配向制御層＞
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各ｎ−オクタン溶液を混合し、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１００：４０：６０となる割合で混合して、配向制御層前駆体溶液を調製した。
この配向制御層前駆体溶液を上記電極付き基板上にスピンコーターで成膜した後、ホットプレート上で１８０℃×３ｍｉｎ、３５０℃×３ｍｉｎでベークし、アモルファス膜を形成する。次いで、ランプアニール炉を用いて７００℃×５ｍｉｎ焼成し、厚さ８０ｎｍの配向制御層とした。
＜圧電体層＞
Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｍｎ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圧電体層を形成するために、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−エチルヘキサン酸マンガン、２−エチルヘキサン酸チタンの各ｎ−オクタン溶液を混合し、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｔｉのモル比が、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｍｎ：Ｔｉ＝７５．０：２５．０：７１．３：３．８：２５．０となるように混合して、ＢＦＭ−ＢＴからなる圧電体層の前駆体溶液を調製した。
圧電体層前駆体溶液を適量マイクロピペットに取り、スピンコータにセットした基板の配向制御層上に滴下する。スピンコータで成膜した後、ホットプレート上で１８０℃×３ｍｉｎ、３５０℃×３ｍｉｎでベークしアモルファス膜を形成する。ランプアニール炉を用いて７５０℃×５ｍｉｎ焼成し、第１の圧電体膜をとした。
同様にさらに圧電体膜を作製するため、圧電体層前駆体溶液を適量マイクロピペットに取り、スピンコータにセットした基板上に滴下する。スピンコータで成膜した後、ホットプレート上で１８０℃×３ｍｉｎ、３５０℃×３ｍｉｎでベークしてアモルファス膜を形成する。この作業を２回繰り返した後、ランプアニール炉を用いて７５０℃×５ｍｉｎ焼成して結晶膜とした。ランプアニール炉までの工程を５回繰り返し、１１層の圧電体膜からなる、厚さ９００ｎｍの圧電体層を形成した。この圧電体層上にスパッタリング法を用いてイリジウムからなる第２電極を形成した。
（実施例２）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１００：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用いた以外は、実施例１と同様にした。
（実施例３）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１００：６０：４０となる配向制御層前駆体溶液を用いた以外は、実施例１と同様にした。
（実施例４）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１００：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を６０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例５）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１００：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例６）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１００：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を３０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例７）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１００：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を２０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例８）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１０５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例９）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１０：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１０）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１１）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１０５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を２０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１２）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１０：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を２０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１３）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を２０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１４）
第１電極をＩｒ電極とした電極付き基板を用い、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を６０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１５）
第１電極をＩｒ電極とした電極付き基板を用い、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１６）
第１電極をＩｒ電極とした電極付き基板を用い、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を３０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１７）
第１電極及び第２電極を設けないで、酸化シリコン膜及び酸化ジルコニウムからなる絶縁体層の基板を用い、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１００：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１８）
第１電極及び第２電極を設けないで、酸化シリコン膜及び酸化ジルコニウムからなる絶縁体層を基板を用い、Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を８０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１９）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を６０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例２０）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例２１）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を２０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例２２）
まず、酢酸鉛３水和物（Ｐｂ（ＣＨ３ＣＯＯ）２・３Ｈ２Ｏ）、チタニウムイソプロポキシド（Ｔｉ［ＯＣＨ（ＣＨ３）２］４）、ジルコニウムアセチルアセトナート（Ｚｒ（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＨ３）４）を主原料とし、ブチルセロソルブ（Ｃ６Ｈ１４Ｏ６）を溶媒とし、ジエタノールアミン（Ｃ４Ｈ１１ＮＯ２）を安定剤とし、ポリエチレングリコール（Ｃ２Ｈ６Ｏ６）を増粘剤として混合したＰＺＴ前駆体溶液を得た。なお、前駆体溶液は、酢酸鉛３水和物：チタニウムイソプロポキシド：ジルコニウムアセチルアセトナート：ブチルセロソルブ：ジエタノールアミン：ポリエチレングリコール＝１．１：０．４４：０．５６：３：０．６５：０．５（モル比）の割合で混合した。また、酢酸鉛３水和物は蒸発による減少を考慮して１０％過剰に加えている。
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１００：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を６０ｎｍと、さらにＰＺＴ前駆体溶液を用いて厚さ９００ｎｍとした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例２３）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を６０ｎｍとした以外は、実施例２２と同様にした。
（実施例２４）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を４０ｎｍとした以外は、実施例２２と同様にした。
（実施例２５）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を３０ｎｍとした以外は、実施例２２と同様にした。
（実施例２６）
Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１１５：５０：５０となる配向制御層前駆体溶液を用い、配向制御層の膜厚を２０ｎｍとした以外は、実施例２２と同様にした。
（比較例１）
配向制御層を設けないで圧電体層を形成した以外は実施例１と同様にした。
（試験例１）
Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ社製の「Ｄ８ ＤｉｓｃｏｖｅｒＷｉｔｈ ＧＡＤＤＳ；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電極を形成する前に各実施例のＸ線回折チャートを求めた。各実施例のＸ線回折パターンを、図７〜図１５に示す。
また、実施例２と比較例１のＸ線回折パターンを図１６に示す。
ここで、２θ＝２２.５°付近のピークが（１００）面に由来するピークであり、２θ＝３１．８°付近のピークが（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）]を求め、（１００）面配向率とした。この結果は表１に示す。
まず、図１６に示すように、ＢＦＭ−ＢＴからなる圧電体層は、配向制御層なしでは（１１０）面配向のピークと比較して（１００）面配向のピークが著しく小さく、（１１０）面配向であったが、配向制御層を設けた実施例２では、ほぼ完全に（１００）面配向となった。
また、図７に示す実施例１〜３の結果より、配向制御層の組成Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉ＝１００：４０：６０〜Ｂｉ：Ｆｅ：Ｔｉ＝１００：６０：４０の範囲で、ＢＦＭ−ＢＴからなる圧電体層を（１００）面優先配向させることができることが確認された。
また、図７の実施例１〜３及び図８に示す実施例４〜７の結果から、配向制御膜の厚さを８０ｎｍ〜２０ｎｍとしても、配向制御機能が発揮されることが確認された。
また、図９、図１０に示す実施例８〜１３の結果から、Ｂｉを５％〜１５％過剰とした組成の、厚さ４０ｎｍ、２０ｎｍの配向制御層であっても、Ｂｉ過剰でない実施例５と同等な配向制御層として機能することが確認された。
また、図１１の実施例１４〜１６の結果から、下地がＰｔではなく、Ｉｒであっても、ＢＦＭ−ＢＴ圧電体層が配向制御されることが確認された。
また、図１２、図１３の実施例１７〜２１の結果から、下地が酸化ジルコニウムであっても、ＢＦＭ−ＢＴ圧電体が（１００）面に優先配向できることがわかった。
また、図１４、図１５の実施例２２〜２６の結果から、ＰＺＴ圧電体層も（１００）面に優先配向させることができることが確認された。
Figure 2014146772
（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。
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。
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 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 絶縁体層、 ６０ 第１電極、 ６５ 配向制御層、 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 (5)

  1. 圧電体層と前記圧電体層に設けられた電極とを具備する圧電素子を備えた液体噴射ヘッドであって、
    第１電極と、該第１電極上に設けられ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（１００）面に自己配向する配向制御層と、該配向制御層上に設けられて（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造の圧電材料からなる圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２電極とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
  2. 前記配向制御層の厚さが２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
  3. 請求項１又は２に記載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。
  4. 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（１００）面に自己配向するシード層と、該シード層上に設けられて（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造の圧電材料からなる圧電体層とを具備する圧電素子。
  5. 請求項４に記載の圧電素子を具備することを特徴とするセンサー。
JP2013016118A 2013-01-30 2013-01-30 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びセンサー Expired - Fee Related JP6037123B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013016118A JP6037123B2 (ja) 2013-01-30 2013-01-30 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びセンサー
US14/161,969 US9156258B2 (en) 2013-01-30 2014-01-23 Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, piezoelectric element and sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013016118A JP6037123B2 (ja) 2013-01-30 2013-01-30 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びセンサー

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2014146772A true JP2014146772A (ja) 2014-08-14
JP2014146772A5 JP2014146772A5 (ja) 2016-03-03
JP6037123B2 JP6037123B2 (ja) 2016-11-30

Family

ID=51222469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013016118A Expired - Fee Related JP6037123B2 (ja) 2013-01-30 2013-01-30 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びセンサー

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9156258B2 (ja)
JP (1) JP6037123B2 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9238366B2 (en) 2014-02-19 2016-01-19 Seiko Epson Corporation Piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and method of manufacturing piezoelectric actuator
US9252353B2 (en) 2014-03-31 2016-02-02 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element, liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and sensor
US9425379B2 (en) 2014-03-24 2016-08-23 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element and piezoelectric element application device
JP2016178253A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 セイコーエプソン株式会社 圧電素子及び圧電素子応用デバイス並びに圧電素子の製造方法
JP2016220892A (ja) * 2015-05-29 2016-12-28 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイスおよびプローブ並びに電子機器および超音波画像装置
JP2017213842A (ja) * 2016-05-27 2017-12-07 エスアイアイ・プリンテック株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
CN107443905A (zh) * 2016-05-27 2017-12-08 精工电子打印科技有限公司 液体喷射头以及液体喷射装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015206175A1 (de) * 2015-04-07 2016-10-13 Globalfoundries Inc. Halbleiterbauelement mit Dünnschicht-Widerstand
JP6721856B2 (ja) * 2015-08-07 2020-07-15 セイコーエプソン株式会社 圧電素子の製造方法
JP6790749B2 (ja) * 2016-11-16 2020-11-25 セイコーエプソン株式会社 圧電素子及び圧電素子応用デバイス

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002083937A (ja) * 2000-09-08 2002-03-22 Seiko Epson Corp 強誘電体膜、半導体装置及びこれらの製造方法
JP2004066600A (ja) * 2002-08-05 2004-03-04 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2005302933A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Seiko Epson Corp 圧電素子、圧電アクチュエーター、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、及び電子機器
JP2005340428A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Seiko Epson Corp 圧電体素子及びその製造方法
JP2006278835A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Seiko Epson Corp 圧電素子及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置
JP2007287745A (ja) * 2006-04-12 2007-11-01 Seiko Epson Corp 圧電材料および圧電素子
JP2011189657A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド、圧電素子および圧電アクチュエーター
JP2012006182A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びアクチュエーター装置
JP2012011615A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置
JP2012121316A (ja) * 2010-11-16 2012-06-28 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4091641B2 (ja) * 2006-04-07 2008-05-28 富士フイルム株式会社 圧電素子とその製造方法、及びインクジェット式記録ヘッド
JP5472596B2 (ja) 2009-08-27 2014-04-16 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド及びそれを用いた液体噴射装置
CN102529373B (zh) * 2010-12-10 2015-06-03 精工爱普生株式会社 液体喷射头、液体喷射装置、压电元件以及压电陶瓷

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002083937A (ja) * 2000-09-08 2002-03-22 Seiko Epson Corp 強誘電体膜、半導体装置及びこれらの製造方法
JP2004066600A (ja) * 2002-08-05 2004-03-04 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2005302933A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Seiko Epson Corp 圧電素子、圧電アクチュエーター、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、及び電子機器
JP2005340428A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Seiko Epson Corp 圧電体素子及びその製造方法
JP2006278835A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Seiko Epson Corp 圧電素子及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置
JP2007287745A (ja) * 2006-04-12 2007-11-01 Seiko Epson Corp 圧電材料および圧電素子
JP2011189657A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド、圧電素子および圧電アクチュエーター
JP2012006182A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びアクチュエーター装置
JP2012011615A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置
JP2012121316A (ja) * 2010-11-16 2012-06-28 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9238366B2 (en) 2014-02-19 2016-01-19 Seiko Epson Corporation Piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and method of manufacturing piezoelectric actuator
US9425379B2 (en) 2014-03-24 2016-08-23 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element and piezoelectric element application device
US9252353B2 (en) 2014-03-31 2016-02-02 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element, liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and sensor
JP2016178253A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 セイコーエプソン株式会社 圧電素子及び圧電素子応用デバイス並びに圧電素子の製造方法
JP2016220892A (ja) * 2015-05-29 2016-12-28 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイスおよびプローブ並びに電子機器および超音波画像装置
JP2017213842A (ja) * 2016-05-27 2017-12-07 エスアイアイ・プリンテック株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
CN107443905A (zh) * 2016-05-27 2017-12-08 精工电子打印科技有限公司 液体喷射头以及液体喷射装置
CN107443905B (zh) * 2016-05-27 2021-04-06 精工电子打印科技有限公司 液体喷射头以及液体喷射装置
JP7014513B2 (ja) 2016-05-27 2022-02-01 エスアイアイ・プリンテック株式会社 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20140210915A1 (en) 2014-07-31
US9156258B2 (en) 2015-10-13
JP6037123B2 (ja) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6037123B2 (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びセンサー
JP6299338B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及びセンサー
JP6318682B2 (ja) 圧電アクチュエーター、及び液体噴射ヘッド
JP6210188B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波デバイス、フィルター及びセンサー並びに圧電素子の製造方法
JP6369681B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP5834776B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波デバイス、並びにセンサー
JP6721856B2 (ja) 圧電素子の製造方法
JP5854183B2 (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子、超音波センサー及び赤外センサー
JP5975210B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波デバイス及びセンサー並びに圧電素子の製造方法
JP6011760B2 (ja) 圧電素子の製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法並びに液体噴射装置の製造方法
JP2018207064A (ja) 圧電素子、及び圧電素子応用デバイス
JP6168283B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波デバイス、フィルター及びセンサー
JP6057049B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波デバイス及びセンサー
JP6015892B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波デバイス及びセンサー
JP6098830B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波デバイス、フィルター及びセンサー
JP6183600B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波デバイス、フィルター及びセンサー
JP5892308B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子
JP2015061048A (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子
JP2013055276A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子
JP2014179390A (ja) アクチュエーター装置、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2015044321A (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子
JP2017037933A (ja) 圧電素子、圧電素子応用デバイス、及び圧電素子の製造方法
JP2013052641A (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び圧電素子
JP2013115386A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子
JP2013080801A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150422

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160119

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161018

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6037123

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees