JP5196183B2

JP5196183B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電アクチュエーター

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Publication number: JP5196183B2
Application number: JP2009043217A
Authority: JP
Inventors: 本規 ▲高▼部
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: JP2010194900A

Description

本発明は、ノズルから液滴を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにこの液体噴射ヘッドに用いられる圧電アクチュエーターに関する。

液体噴射ヘッドの代表例としては、圧電アクチュエーターの変位を利用してノズルからインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。具体的には、インクジェット式記録ヘッドは、インク滴を噴射するノズルと連通する圧力発生室の一部が振動板で構成され、この振動板を圧電素子（圧電アクチュエーター）により変形させて圧力発生室のインクを加圧することで、ノズルからインク滴を噴射させている。

このような圧電アクチュエーターを構成する圧電素子としては、電気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、下電極と上電極との２つの電極で挟んで構成されたものがある。例えば、振動板の表面全体に亘って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィー法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１２７３６６号公報国際公開第２００２／０２９１２９号パンフレット

このような圧電素子（圧電アクチュエーター）は、変位を繰り返すことにより経時的に変位量が低下してしまうという問題がある。インクジェット式記録ヘッドにおいては、このような圧電素子の変位量の低下に伴って、インク滴の噴射特性が変化して印刷品質が低下してしまう虞がある。

このように圧電素子の変位量が低下する原因の一つとしては、圧電素子を駆動する際に、圧電体層を構成する圧電材料の分極が一部固定されて残り（残留分極）、この残留分極が圧電素子の繰り返し駆動に伴って徐々に増加してしまうことが挙げられる。

ここで、圧電体層がイオン欠損のある柱状結晶領域とイオン欠損のない柱状結晶領域とを有するようにしたものがある。具体的には、柱状結晶領域が電極の面方向と直交する方向に形成されたものがある（例えば、特許文献２参照）。

この特許文献２には、このような構成により圧電体層の残留応力が緩和されることは記載されているが、残留分極に関する記載はない。特許文献２に記載の構成としても、やはり残留分極に起因して圧電素子の変位量は低下すると思われる。

なお、上記のような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドが具備する圧電アクチュエーターだけではなく、液体噴射ヘッド以外の装置に搭載される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てなされたものであり、圧電素子の変位低下を抑制して耐久性を向上することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電アクチュエータ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は、ノズルに連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に前記ノズルから液滴を噴射させるための圧力を発生させる圧電素子とを具備し、前記圧電素子は、第１の電極と、該第１の電極上に形成される圧電体層と、該圧電体層上に形成される第２の電極とで構成され、前記圧電体層の内部には、当該圧電体層の面内方向に沿って脱分極領域が前記第１の電極及び前記第２の電極に接触することなく形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

かかる本発明では、圧電体層が分極されても、脱分極領域が脱分極されると共に脱分極領域を基点として圧電体層の他の部分の脱分極も促進される。したがって、圧電素子の初期状態からの変位量の変化が小さく抑えられる。

ここで、前記圧電体層は、一般式がＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造を有し、前記脱分極領域は、前記圧電体層の構成元素が欠損している領域として存在する。これにより、圧電体層がより良好に脱分極される。

また前記圧電体層は、例えば、鉛、ジルコニウム及びチタンを少なくとも構成元素として含んでいる。これにより、圧電体層を良好に変位させることができると共に、変位量の変化が小さく抑えられる。またこの場合、脱分極領域は、圧電体層内に、鉛、ジルコニウム及びチタンが欠損する領域として存在していてもよい。

このような脱分極領域の誘電率は、当該脱分極領域を除く前記圧電体層の誘電率の９５％以上であることが好ましい。これにより、圧電素子の初期変位量が低下する等、圧電素子の変位量への悪影響を抑制することができる。

また本発明は、上記のような液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置にある。かかる本発明では、耐久性や信頼性を向上した液体噴射装置を実現することができる。

さらに本発明は、基板上に設けられる第１の電極と、該第１の電極上に形成される圧電体層と、該圧電体層上に形成される第２の電極とで構成される圧電素子を具備し、前記圧電体層の内部には、当該圧電体層の面内方向に沿って脱分極領域が前記第１の電極及び前記第２の電極に接触することなく形成されていることを特徴とする圧電アクチュエーターにある。

一実施形態に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。一実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。一実施形態に係る圧電素子を示す拡大断面図である。圧電素子の駆動回数と変位量との関係を示すグラフである。一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。一実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。圧電素子の駆動回数（対数）と変位量との関係を示すグラフである。一実施形態に係る圧電素子の変形例を示す拡大断面図である。一実施形態に係る記録装置の概略を示す斜視図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には酸化膜からなる弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、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。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、インク供給路１３と連通路１４とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１４の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバー１００の一部を構成する連通部１５が形成されている。

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１３とは反対側の端部近傍に連通するノズル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の材料としては、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼などが挙げられる。

一方、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、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、第１の電極である下電極膜６０と、圧電体層７０と、第２の電極である上電極膜８０とでからなる圧電素子３００が形成されている。本実施形態では、下電極膜６０を複数の圧電素子３００に共通する共通電極とし、上電極膜８０を各圧電素子３００で独立する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。

圧電素子３００を構成する下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加すると、圧電素子３００（圧電体層７０）に撓み変形が生じ、この撓み変形に伴って振動板（弾性膜５０及び絶縁体膜５５）が変形することで各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル２１からインク滴が噴射される。すなわち本実施形態では、圧電素子３００が振動板を変形ささせるための圧電アクチュエーターを構成している。

なお本実施形態では、圧電素子３００によって弾性膜５０及び絶縁体膜５５で構成される振動板を変形させているが、例えば、圧電素子３００の一部がさらに振動板の一部を兼ねるようにしてもよいし、圧電素子３００自体が実質的に振動板として機能するようにしてもよい。

圧電体層７０は、一般式がＡＢＯ_３で示される酸化物の圧電材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜である。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）等の強誘電体材料や、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に用いられる。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）等が挙げられる。圧電体層７０の厚さは、製造工程でクラックが発生しない程度に薄く、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成することが好ましい。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成している。

また圧電体層７０の内部には、図３に示すように、脱分極領域７１が下電極膜６０及び上電極膜８０に接触することなく形成されている。さらに脱分極領域７１は、下電極膜６０と上電極膜８０との間に連続することなく圧電体層７０内に存在している。例えば、本実施形態では、脱分極領域７１は、圧電体層７０の面内方向に沿って層状に複数箇所（例えば、３箇所）に形成されている。なお圧電体層７０の面内方向とは、圧電体層７０の下電極膜６０或いは上電極膜８０が形成された表面に沿った方向をいう。換言すれば、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０の積層方向（例えば、図３中上下方向）とは直交する方向をいう。

この脱分極領域７１とは、圧電素子３００に電圧を印加して圧電体層７０が分極された後に、脱分極が起こり易い領域をいい、具体的には、圧電体層７０の構成元素が欠損している領域、例えば、酸素が欠損した酸素欠損領域として存在する。

このように圧電体層７０の構成元素が欠損している領域である脱分極領域７１は脱分極が起こり易く、また圧電体層７０内に脱分極領域７１が存在することで、脱分極領域７１を基点として圧電体層７０ａの脱分極も促進される。

ここで、圧電体層７０の材料としてＰＺＴを用いる場合、脱分極領域７１の組成は、Ｐｂ（ＴｉＺｒ）Ｏ_{３（１−ｘ）}であり０＜ｘ≦０．２であるのが好ましい。すなわち、脱分極領域７１の酸素量は、圧電体層７０ａの酸素量よりも少なく且つ８０％以上であることが好ましい。脱分極領域７１の酸素量が圧電体層７０ａの酸素量の８０％よりも少ないと、脱分極領域７１の圧電特性が著しく低下してしまうため好ましくない。さらに、脱分極領域７１の誘電率は、圧電体層７０ａの誘電率の９５％以上であることが好ましい。なお脱分極領域７１の酸素量が圧電体層７０ａの酸素量の８０％よりも少ない、或いは脱分極領域７１の誘電率が圧電体層７０ａの誘電率の９５％よりも小さいと、脱分極領域７１の圧電特性が著しく低下してしまうため好ましくない。

また圧電体層７０に対する脱分極領域７１の割合が大きい程、圧電体層７０の脱分極は促進されるが、脱分極領域７１の割合が大きすぎると圧電体層７０全体の変位特性に悪影響を与えてしまう。このため、脱分極領域７１の割合は、圧電体層７０の変位特性に悪影響を与えない程度に適宜決定する必要がある。例えば、本実施形態では、脱分極領域７１を圧電体層７０内に３層形成するようにしたが、必要に応じて１層又は２層としてもよいし４層以上としてもよい。

このように圧電体層７０内に脱分極領域７１が存在することで圧電体層７０の脱分極が促進されるため、圧電素子３００の初期状態からの変位量の変化が小さく抑えられる。また脱分極領域７１が下電極膜６０と上電極膜８０との間に連続することなく形成されていることで、脱分極領域７１に起因する下電極膜６０と上電極膜８０との間でのリークや、圧電体層７０の割れ等の問題が生じることもない。したがって、圧電素子３００の劣化が抑えられて耐久性が向上するため、良好な印刷品質を長期に亘って維持することができる。

図４は、圧電素子の駆動回数と変位量との関係を示すグラフである。なおこのグラフは、インクジェット式記録ヘッドを製造後、後述するエージング工程を実施しない状態で測定された結果に基づく。図４に示すように、圧電体層内に脱分極領域が存在する実施例の圧電素子の変位量の低下率は、１億回駆動後において、圧電体層内に脱分極領域が存在しない比較例の圧電素子の変位量の低下率の１／２程度であった。この結果からも明らかなように、圧電体層７０内に脱分極領域が形成されていることで、圧電素子３００の変位量の変化を小さく抑えることができる。

なお脱分極領域７１は、圧電体層７０の内部に下電極膜６０及び上電極膜８０とは接触することなく形成されていればよいが、圧電体層７０の厚さ方向中央部よりも上電極膜８０側に形成されていることが好ましい。圧電体層７０は、中央部より上電極膜８０側が下電極膜６０側よりも変位に大きく寄与するからである。これにより、圧電体層７０の変位量の低下をより確実に抑制することができる。

また、このような圧電素子３００を構成する各上電極膜８０には、インク供給路１３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。

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、弾性膜５０及びリード電極９０上には、圧電素子３００を保護するための圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が接合されている。圧電素子保持部３１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。保護基板３０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３２が設けられている。リザーバー部３２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１５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。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。

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３２の一方面が封止されている。固定板４２は、金属等の硬質の材料で形成される。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２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ等からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応する圧電素子３００に電圧を印加して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２１からインク滴が噴射する。

以下、インクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図５〜図７を参照して説明する。まず図５（ａ）に示すように、シリコンウエハーである流路形成基板用ウエハー１１０を熱酸化し、その表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる二酸化シリコン膜５１を形成し、この弾性膜５０（二酸化シリコン膜５１）上に、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。次いで、図５（ｂ）に示すように、例えば、白金及びイリジウム等からなる下電極膜６０を絶縁体膜５５の全面に亘って形成する。

次に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０を形成する。ここで、本実施形態では、金属有機物を溶媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、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、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。勿論、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法等を用いてもよい。

圧電体層７０の具体的な形成手順としては、まず図５（ｃ）に示すように、下電極膜６０上にＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７３を成膜する。すなわち下電極膜６０が形成された流路形成基板用ウエハー１１０上に金属有機化合物を含むゾル（溶液）を塗布する（塗布工程）。次いで、この圧電体前駆体膜７３を所定温度に加熱して一定時間、例えば、１７０〜１８０℃で８〜３０分間、乾燥させる（乾燥工程）。

次に、乾燥した圧電体前駆体膜７３を所定温度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）。例えば、圧電体前駆体膜７３を３００〜４００℃程度の温度に加熱して約１０〜３０分保持することで脱脂する。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７３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。

そして、圧電体前駆体膜７３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、圧電体膜７４を形成する（焼成工程）。例えば、６８０〜９００℃の加熱を行って圧電体前駆体膜７３を焼成して圧電体膜７４を形成する。

なお、このような乾燥工程、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、ホットプレートや、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置などを用いることができる。

そして、図５（ｄ）に示すように、下電極膜６０上に圧電体膜７４の１層目を形成した段階で、下電極膜６０及び１層目の圧電体膜７４を同時にパターニングする。なお、下電極膜６０及び圧電体膜７４のパターニングは、例えば、イオンミリング等のドライエッチングにより行うことができる。

この下電極膜６０及び１層目の圧電体膜７４をパターニングした後、上述した塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる圧電体膜形成工程を複数回繰り返すことで、複数層の圧電体膜７４からなる圧電体層７０を形成する。例えば、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、複数層、例えば、２層又は３層の圧電体前駆体膜７３を形成した後、これら複数層の圧電体前駆体膜７３を焼成することによって圧電体膜７４を形成している。

またこのとき、圧電体層７０内に脱分極領域７１を同時に形成する。すなわち所定の圧電体膜７４を形成する際に、酸素を実質的に含まない窒素（Ｎ_２）或いは水素（Ｈ_２）等の還元ガス雰囲気下で圧電体前駆体膜７３を焼成する。これにより、圧電体膜７４の表層に酸素が欠損した酸素欠損領域である脱分極領域７１が形成される。なお脱分極領域７１の組成比は、焼成温度や昇温レート等の各種条件を設定することができる。

そして、このような工程を複数回繰り返すことで、図６（ｂ）に示すように、複数層（本実施形態では１０層）の圧電体膜７４からなると共に脱分極領域７１が層状に複数形成された圧電体層７０を形成することができる。

次いで図７（ａ）に示すように、圧電体層７０上に亘って上電極膜８０を形成する。次に図７（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び上電極膜８０を、各圧力発生室１２に対向する領域にパターニングして圧電素子３００を形成する。圧電体層７０及び上電極膜８０のパターニングとしては、例えば、反応性イオンエッチングやイオンミリング等のドライエッチングが挙げられる。次に、リード電極９０を形成する。具体的には、図７（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウエハー１１０の全面に亘って金属膜９１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）を介してこの金属膜９１を各圧電素子３００毎にパターニングすることでリード電極９０を形成する。

なおその後の工程については図示を省略するが、次いで、流路形成基板用ウエハー１１０に複数の保護基板３０が一体的に形成された保護基板用ウエハーを接合した後、流路形成基板用ウエハー１１０を所定の厚みに薄くする。そして流路形成基板用ウエハー１１０を、所定のマスクを介して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、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５等を形成する。

その後は、流路形成基板用ウエハー１１０にノズルプレート２０を接合すると共に、保護基板用ウエハーにコンプライアンス基板を接合し、これら流路形成基板用ウエハー１１０等を所定のチップサイズ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が製造される（図２参照）。

このようにインクジェット式記録ヘッドが製造された後は、各圧電素子３００を所定条件で駆動させて変位量を安定させるエージング工程を実施する。このエージング工程を実施することにより、圧電素子３００を構成する圧電体層７０が分極処理されると共に、振動板や圧電素子３００等を構成する各層の内部応力、特に、下電極膜６０の内部応力が緩和される。これにより、実使用時の圧電素子３００の変位量の変動が著しく小さく抑えられる。そして、上述のように圧電体層７０内に脱分極領域７１が存在する場合には、このようなエージング工程の短縮を図ることができる。

図８は、図４に示したグラフの駆動回数（Ｘ軸）を対数表示したものである。またこのグラフは、駆動回数０．１〜１億回における圧電素子の変位量の変化に基づいて駆動回数１億回以降の圧電素子の変位量の変化を予測したものである。そして、この図から分かるように、実施例の圧電素子における変位量の変化の傾きは、比較例の圧電素子のものよりも明らかに小さくなっている。したがって、実施例の圧電素子は、比較例の圧電素子に比べてエージング工程を短縮することができる。例えば、ヘッドの耐久性として圧電素子の駆動回数を１９０億回程度と想定し、ユーザーの使用による圧電素子の変位量の低下を１０ｎｍ以下にしたいとする。この条件を満たすためには、図８に示すように、比較例の圧電素子では、エージング工程において６０億回程度駆動させる必要があるのに対し、実施例の圧電素子では５億回程度で済む。つまり、実施例の圧電素子では、比較例の圧電素子に比べてエージング工程を大幅に短縮することができる。さらにはエージング工程自体を行わなくて済む可能性もある。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態では、脱分極領域７１が酸素欠損領域として存在する例を説明したが、脱分極領域７１は、圧電体層７０ａの構成元素が欠損している領域として存在していればよい。すなわち、圧電体層７０の構成元素である鉛、ジルコニウム又はチタンの何れかが欠損している領域として存在していてもよい。このような脱分極領域７１は、例えば、圧電体層７０ａとは異なる組成の材料を用いることで形成することができる。

また上述の実施形態では、還元ガス雰囲気下で圧電体前駆体膜７３を焼成することで脱分極領域７１を形成するようにしたが、脱分極領域７１の形成方法は特に限定されず、例えば、プラズマ等で圧電体膜７４の表面を還元することによって形成してもよいし、圧電体膜７４の間に組成の異なる材料を塗布して脱分極領域７１を形成してもよい。

また、上述の実施形態では、脱分極領域７１が層状に形成された例を説明したが、脱分極領域７１は、層状でなくてもよく、例えば、図９に示すように、脱分極領域７１Ａを圧電体層７０Ａ内に点在させるようにしてもよい。このような構成としても、勿論、圧電素子３００の初期状態からの変位量の変化が小さく抑えられる。また下電極膜６０と上電極膜８０との間に脱分極領域７１が連続することなく形成されているため、脱分極領域７１に起因する下電極膜６０と上電極膜８０との間でのリークや、圧電体層７０Ａの割れ等の問題が生じることもない。

なおこのように脱分極領域７１Ａが点在する圧電体層７０Ａの形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、圧電体層７０として薄膜で形成されたものを例示したが、いわゆるバルクの圧電体層であってもよく、この場合には、圧電体層７０ａと脱分極領域７１Ａとで異なる組成の材料（粉末）を用いることで、脱分極領域７１Ａが点在する圧電体層７０Ａを形成することができる。

また本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１０に示すように、インクジェット式記録装置におけ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。

なお上述の実施形態では、液体噴射ヘッドとしてインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドを例示すると共に液体噴射装置としてインクジェット式記録装置を例示したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射ヘッドを具備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、プリンター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を挙げることができる。

また、上述したインクジェット式記録装置として、ヘッドユニットがキャリッジに搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、例えば、インクジェット式記録ヘッド（又はヘッドユニット）が固定されて、紙等の記録シートを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置にも本発明を適用することができる。

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圧電アクチュエーターに限られず、他の装置に搭載される圧電アクチュエーター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、２０ノズルプレート、２１ノズル、３０保護基板、４０コンプライアンス基板、６０下電極膜、７０圧電体層、７１脱分極領域、８０上電極膜、９０リード電極、３００圧電素子

Claims

ノズルに連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に設けられて前記圧力発生室内に前記ノズルから液滴を噴射させるための圧力を発生させる圧電素子とを具備し、
前記圧電素子は、第１の電極と、該第１の電極上に形成される圧電体層と、該圧電体層上に形成される第２の電極とで構成され、
前記圧電体層の内部には、当該圧電体層の面内方向に沿って脱分極領域が前記第１の電極及び前記第２の電極に接触することなく形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記圧電体層は、一般式がＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造を有し、前記脱分極領域は、前記圧電体層の構成元素が欠損している領域であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
前記圧電体層は、鉛、ジルコニウム及びチタンを少なくとも構成元素として含むことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
前記脱分極領域が、前記圧電体層の面内方向に沿って層状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記脱分極領域が、前記圧電体層内に点在していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記脱分極領域の誘電率は、当該脱分極領域を除く前記圧電体層の誘電率の９５％以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置。
基板上に設けられる第１の電極と、該第１の電極上に形成される圧電体層と、該圧電体層上に形成される第２の電極とで構成される圧電素子を具備し、
前記圧電体層の内部には、当該圧電体層の面内方向に沿って脱分極領域が前記第１の電極及び前記第２の電極に接触することなく形成されていることを特徴とする圧電アクチュエーター。