JP5472596B2 - 液体噴射ヘッド及びそれを用いた液体噴射装置 - Google Patents

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Description

本発明は液体噴射ヘッド及びそれを用いた液体噴射装置に関する。
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。インクジェット式記録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、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。このようなインクジェット式記録ヘッドに搭載される圧電素子は、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。
このような圧電素子に用いられる圧電材料には高い変位特性やキュリー温度が求められており、これらの条件を備えた圧電材料の代表例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が挙げられる（特許文献１参照）。
特開２００１−２２３４０４号公報
しかしながら、環境汚染の観点から、有害物質である鉛を含有しない圧電材料が求められている。ここで、鉛を含有しない圧電材料としては、例えばＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造を有するＢｉＦｅＯ３が挙げられる。ＢｉＦｅＯ３は、優れた圧電特性を有する材料であり、また、ビスマスと酸素や、鉄と酸素で共有結合を形成するため、キュリー温度が高いという利点を有している。
他方で、ＢｉＦｅＯ３を圧電材料とする圧電素子はリーク電流が大きく、例えば２５Ｖ程度の駆動電圧でも絶縁破壊が発生する場合があるという問題がある。また、ＢｉＦｅＯ３を圧電材料とする圧電素子は、オフセット電圧（臨界電圧）、即ち作動電圧の下限値が高いため、高バイアス電圧を印加しなければならないという問題がある。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、他の装置に搭載される液体噴射ヘッド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、鉛を含有せず、電流のリークを抑制し、かつオフセット電圧を低くすることができる圧電素子を有する液体噴射ヘッド及びこれを用いた液体噴射装置を提供することを目的とする。
本発明の液体噴射ヘッドは、第１電極と、前記第１電極上に設けられ、結晶面方位が（００１）面に優先配向したＢｉＦｅＯ ３ を有するシード層と、前記シード層上に設けられ、結晶面方位が（００１）面に優先配向したペロブスカイト構造の（Ｂｉ、Ｎｄ）（Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ）Ｏ ３ 組成を含む圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた第２電極とを備えた圧電素子を備え、前記シード層は、膜厚が２０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする。本発明では、圧電体層に鉛を含有せず、また、（Ｂｉ、Ｎｄ）（Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ）Ｏ ３ 組成を含有し、さらにまた、圧電体層が（００１）面に優先配向したことでリークを抑制でき、かつオフセット電圧を低くすることができる。
ここで、前記第１電極がＳｒＲｕＯ ３ からなることが好ましい。第１電極がＳｒＲｕＯ ３ からなることで、シード層を（００１）面に優先配向させやすい。
また、前記圧電素子が一方面に設けられると共に、ノズル開口に連通する圧力発生室を備えた流路形成基板が、前記圧力発生室が形成された面の結晶面方位が（００１）面に優先配向したシリコン基板であることが好ましい。流路形成基板が（００１）面に優先配向したシリコン基板であることで、流路形成基板上に形成される各膜が（００１）面に優先配向させやすい。
この前記（００１）面に優先配向したシリコン基板からなる前記流路形成基板と前記第１電極との間にＳｒＴｉＯ ３ からなる弾性膜が形成されていることが好ましい。弾性膜として（００１）面に優先配向させたＳｒＴｉＯ ３ を用いることで、より圧電体膜を（００１）面に優先配向させやすい。
本発明の液体噴射装置は、前記した液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。液体噴射ヘッドを備えることで、圧電素子でのリークが抑制され、かつ、オフセット電圧が低下しているので、信頼性が高く、かつ、低電圧で駆動することが可能である。
別の態様の液体噴射ヘッドは、第１電極と、前記第１電極上に設けられ、結晶面方位が（００１）面に優先配向したＢｉＦｅＯ３を有するシード層と、前記シード層上に設けられ、結晶面方位が（００１）面に優先配向したペロブスカイト構造の（Ｂｉ、Ｎｄ）（Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ）Ｏ３組成を含む圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた第２電極とを備えた圧電素子を備えることを特徴とする。別の態様の発明では、圧電体層に鉛を含有せず、また、（Ｂｉ、Ｎｄ）（Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ）Ｏ３組成を含有し、さらにまた、圧電体層が（００１）面に優先配向したことでリークを抑制でき、かつオフセット電圧を低くすることができる。
ここで、前記第１電極がＳｒＲｕＯ３からなることが好ましい。第１電極がＳｒＲｕＯ３からなることで、シード層を（００１）面に優先配向させやすい。
また、前記圧電素子が一方面に設けられると共に、ノズル開口に連通する圧力発生室を備えた流路形成基板が、前記圧力発生室が形成された面の結晶面方位が（００１）面に優先配向したシリコン基板であることが好ましい。流路形成基板が（００１）面に優先配向したシリコン基板であることで、流路形成基板上に形成される各膜が（００１）面に優先配向させやすい。
この前記（００１）面に優先配向したシリコン基板からなる前記流路形成基板と前記第１電極との間にＳｒＴｉＯ３からなる弾性膜が形成されていることが好ましい。弾性膜として（００１）面に優先配向させたＳｒＴｉＯ３を用いることで、より圧電体膜を（００１）面に優先配向させやすい。
別の態様の液体噴射装置は、前記した液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。液体噴射ヘッドを備えることで、圧電素子でのリークが抑制され、かつ、オフセット電圧が低下しているので、信頼性が高く、かつ、低電圧で駆動することが可能である。
実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。 実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す模式的要部断面図である。 実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す模式的要部断面図である。 実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す模式的要部断面図である。 実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す模式的要部断面図である。 実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す模式的要部断面図である。 実施形態に係る液体噴射装置の斜視図である。
（液体噴射ヘッド）
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′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、一方面の結晶面方位が（００１）面に優先配向したシリコン単結晶基板からなり、その一方面には弾性膜５０が形成されている。なお、本発明で「（００１）面に優先配向している」とは、全ての結晶が（００１）面に配向している場合と、ほとんどの結晶（例えば、９０％以上）が（００１）面に配向している場合とを含むものである。
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リザーバー部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１００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。
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が形成されている。弾性膜５０としては、厚さ５〜５０ｎｍのＳｒＴｉＯ３、ＳｒＳｎＯ３等の圧電素子の振動板としても機能できる程度の弾性を有し、かつ、後述する圧電体層７０の格子定数と略同一（圧電体層７０の格子定数：３．９４〜３．９９、弾性膜５０の格子定数：３．９０５〜３．９５９）であると考えられる膜を用いることができる。（００１）面に優先配向したシリコン単結晶基板上に形成された弾性膜５０は、結晶面方位が（００１）面に優先配向したものとなる。即ち、弾性膜５０は、後述するゾル−ゲル法などによりエピタキシャル成長により形成されるため下地層に影響を受ける。この場合に、格子定数が同一もしくは略同一でないと下地層の影響を受けず、結晶成長することができない。本実施形態で用いられる弾性膜５０は、格子定数が同一又は略同一であるので、下地層としての（００１）面に優先配向したシリコン単結晶基板である流路形成基板１０の影響をうけ、（００１）面に優先配向しているのである。本実施形態では、弾性膜５０としてはＳｒＴｉＯ３（格子定数：３．９０５）を用いている。
この弾性膜５０上には、第１電極６０と、厚さが１０μｍ以下、好ましくは０．２〜１．５μｍの薄膜の圧電体層７０と、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。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。
第１電極６０としては、ＳｒＲｕＯ３、ＬＮＯ（ランタンニッケルオキサイド）、（Ｌａ、Ｓｒ）ＣＯ３等の、電極として機能することができ、かつ、圧電体層７０及び弾性膜５０の格子定数と略同一（弾性膜５０の格子定数：３．９０５〜３．９５９、第１電極６０の格子定数：３．９０〜３．９５）であると考えられるペロブスカイト構造の酸化物電極材料を用いることができる。この第１電極６０も、格子定数が弾性膜５０に用いられる材料と略同一、即ち結晶面方位が（００１）面に優先配向したシリコン基板と格子定数が略同一であり、後述するように（００１）面に優先配向した弾性膜５０上にゾル−ゲル法などによりエピタキシャル成長により形成されているため、結晶面方位が（００１）面に優先配向している。本実施形態では、第１電極６０としてはＳｒＲｕＯ３（格子定数：３．９４）を用いている。この場合、ＳｒＲｕＯ３を用いることで例えばプラチナ等を第１電極として用いる場合に比べてコストを抑制することが可能である。
第１電極６０と圧電体層７０との間には、詳しくは後述するシード層７５が形成されている。シード層７５は、ＢｉＦｅＯ３からなる。このシード層７５は、圧電体層７０の配向を制御し、かつ圧電体層７０のクラックを抑制するために設けられており、厚さが例えば２０〜２００ｎｍである。シード層７５も、後述するようにエピタキシャル成長させたものであり、下地層である第１電極６０の影響を受けて結晶方位面が（００１）面に優先配向している。
第１電極６０上に形成される圧電体層７０は、（Ｂｉ、Ｎｄ）（Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ）Ｏ３組成を含有している。具体的には、圧電体層７０は、ＢｉＦｅＯ３を主成分（例えば圧電体層７０全体の８０％）とし、さらにＮｄＭｎＯ３、ＢｉＡｌＯ３を含有しており（それぞれ例えば圧電体層７０全体の１５％、５％）、エピタキシャル成長により結晶面方位が（００１）面に優先配向している。このように、本実施形態においては、圧電体層７０が、ＢｉＦｅＯ３、ＮｄＭｎＯ３及びＢｉＡｌＯ３を含有していると共に（００１）面に優先配向したことで、リークを抑制し、かつ、オフセット電圧値を低下させることができる。その結果、インクジェット式記録ヘッドは実用に耐えうるものとなる。以下、詳細に説明する。
従来、非鉛系圧電体としてＢｉＦｅＯ３を用いると、リーク電流が大きく、例えば２５Ｖ程度の駆動電圧でも絶縁破壊が発生する場合があり、また、オフセット電圧が高いため、高バイアス電圧を印加しなければならないので、これを抑制する必要があった。
そこで、本実施形態においては、リーク電流を抑制するため、ＢｉＦｅＯ３に添加物としてＮｄＭｎＯ３を含有させている。これは、Ｆｅに起因してＢｉＦｅＯ３が電気的に不安定になることを、Ｍｎを含むＮｄＭｎＯ３を含有させることで抑制することができるからである。また、このようにＮｄＭｎＯ３をＢｉＦｅＯ３に含有させることで電気的に安定化させるだけでなく、Ｎｄを含むＮｄＭｎＯ３をＢｉＦｅＯ３に含有させることで、結晶構造が変化して結晶相境界とすることができる。これにより、ドメインが回転しやすくなるので、結果としてオフセット電圧を低下させることができると共に変位量が向上する。このようにＮｄＭｎＯ３の添加は、リーク電流を大幅に抑制することができ、かつオフセット電圧を低下させ変位量を向上させるが、ＮｄＭｎＯ３だけでは実用に耐えることができない場合があるので、本実施形態では、よりリーク電流を抑制するためにＢｉＦｅＯ３にＮｄＭｎＯ３だけでなくさらにＢｉＡｌＯ３を含有させている。
さらにまた、ＢｉＦｅＯ３にＢｉＡｌＯ３を含有させることで、オフセット電圧もより低下させることができる。これは、菱面体晶のＢｉＦｅＯ３に正方晶のＢｉＡｌＯ３を含有させることで、菱面体晶と正方晶とが共存するようになり、結晶相境界となる。これにより、ドメインが回転しやすくなるので、結果としてオフセット電圧を低下させることができると共に変位量が向上することができるのである。
このように二つの添加物を添加することによりリーク電流を十分に抑制できるとともに、オフセット電圧を低下させることができるが、オフセット電圧についてはより低下させることが求められる。そこで、本実施形態では、さらに圧電体層７０を結晶面方位を（００１）面に優先配向させている。（００１）面に優先配向することで、オフセット電圧を低下させることができる。このように（００１）面に優先配向させるために、ＢｉＦｅＯ３を主成分とし、さらにＮｄＭｎＯ３、ＢｉＡｌＯ３を含有している圧電体層７０の下地層として（００１）面に優先配向したシード層７５を設けている。
そして、このような（００１）面に優先配向したシード層７５を設けるためには、その各下地層も（００１）面に優先配向していることが好ましい。そのため、本実施形態では上述したように流路形成基板１０、弾性膜５０及び第１電極６０を、それらの機能を果たすと共に圧電体層７０と格子定数が略同一となることで（００１）面に優先配向させることができるように選択している。
なお、圧電体層７０をＢｉＦｅＯ３のみから構成し、これを（００１）配向させただけでは、十分にリークを抑制することができず、かつ、オフセット電圧を十分に低下させることができない。十分にリークを抑制し、かつ、オフセット電圧を十分に低下させるために、さらにＮｄＭｎＯ３、ＢｉＡｌＯ３を添加し、そしてこれらを含めた圧電体層７０の結晶面方位を（００１）面に優先配向させるために、所定の下地層を選択しているのである。
また、シード層７５を設けていない場合には、圧電体層７０として上記の材料を用いたとしても圧電体層７０の結晶面方位を（００１）面に優先配向させにくいことがあるので、本実施形態ではシード層７５を設けている。
即ち、本実施形態においては、（００１）面に優先配向したシード層７５を設けることで、ＢｉＦｅＯ３を主成分とし、さらにＮｄＭｎＯ３、ＢｉＡｌＯ３を含有した圧電体層７０が（００１）面に優先配向させ、これによりオフセット電圧を十分に低下させると共にリークの発生を十分に抑制することで、信頼性が高く、かつ、低電圧で駆動する実用に耐えうる液体吐出特性を有するインクジェット式記録ヘッドＩとしているのである。また、圧電体層７０が（００１）面に優先配向することで、耐久性も向上することができ、よりインクジェット式記録ヘッドＩとしては好ましいものとすることができる。
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１００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）にリザーバー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、比較的硬質の材料で形成されている。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、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、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。
（液体噴射ヘッドの作製方法）
図３〜図５を用いて本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。図３〜図５は、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、（００１）面に優先配向したシリコンウェハーであり流路形成基板１０が複数一体的に形成され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ＳｒＴｉＯ３からなる酸化膜５１を形成する。この酸化膜５１の形成方法は特に限定されないが、有機金属化合物を溶媒に溶解・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ゾル−ゲル法やディップ法を用いて形成することができる。本実施形態ではゾル−ゲル法により形成しており、これにより（００１）面に優先配向したＳｒＴｉＯ３からなる酸化膜５１（弾性膜５０）を形成することが可能である。
そして、図３（ｂ）に示すように、酸化膜５１上にＳｒＲｕＯ３からなる第１電極６０を形成する。この第１電極６０の形成方法は特に限定されないが、ゾル−ゲル法やディップ法を用いて形成することができる。本実施形態ではゾル−ゲル法により形成しており、これにより下地である酸化膜５１の（００１）面に基づいて（００１）面に優先配向したＳｒＲｕＯ３からなる第１電極６０を形成することが可能である。その後、例えば、イオンミリング等のドライエッチングにより所定形状にパターニングする。
次いで、図３（ｃ）に示すように、この第１電極６０上にシード層７５を形成する。本実施形態ではスパッタリング法によりシード層７５を形成しており、これにより下地である第１電極６０の（００１）面に基づいて（００１）面に優先配向したＢｉＦｅＯ３からなるシード層７５を形成することが可能であり、かつ、スパッタリング法に基づいて形成することで、応力を小さくすることができ、クラックの発生が抑制される。なお、このシード層７５はスパッタリング法に限定されず、例えば、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法やゾル−ゲル法等を用いて形成してもよい。
次に、シード層７５上に、ＢｉＦｅＯ３を主成分とし、さらにＮｄＭｎＯ３、ＢｉＡｌＯ３を含有している圧電体層７０を形成する。ここで、本実施形態ではゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成している。なお、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）法やスパッタリング法等を用いてもよい。
具体的な方法について以下説明する。図４（ａ）に示すように、シード層７５上に圧電体前駆体膜７１を成膜する。すなわち、シード層７５が形成された流路形成基板１０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７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程）。例えば、本実施形態では、圧電体前駆体膜７１を１２０〜１８０℃で１〜１０分間保持することで乾燥することができる。
次に、乾燥した圧電体前駆体膜７１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、本実施形態では、圧電体前駆体膜７１を３００〜４００℃程度の温度に加熱して約３〜１０分保持することで脱脂した。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４（ｂ）に示すように、圧電体前駆体膜７１を赤外線加熱装置によって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７２を形成する（焼成工程）。
なお、上述した乾燥工程及び脱脂工程においても、焼成工程で用いる赤外線加熱装置を用いることで、使用する装置の種類を減少させて製造コストを低減することができるが、乾燥工程及び脱脂工程では、赤外線加熱装置とは別の装置、例えば、ホットプレート等を用いるようにしてもよい。図４（ｃ）に示すように、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により複数層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０を形成する。
次に、図５（ａ）に示すように、圧電体層７０上に亘って、第２電極８０を形成する。そして、その後図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０及び第２電極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及び第２電極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５（ｃ）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ことで形成される。
次に、図６（ａ）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を介して接合する。
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。
次いで、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０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、図１に示すように本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩとする。
上述した実施形態では、基板（流路形成基板１０）上に第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層した圧電素子３００を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子にも本発明を適用することができる。
（インクジェット式記録装置）
図８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。
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 リザーバー部、 ３２ 圧電素子保持部、 ４０ コンプライアンス基板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ７５ シード層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ リザーバー、 １２０ 駆動回路、 １２１ 接続配線、 ３００ 圧電素子

Claims (5)

  1. 第１電極と、前記第１電極上に設けられ、結晶面方位が（００１）面に優先配向したＢｉＦｅＯ３を有するシード層と、前記シード層上に設けられ、結晶面方位が（００１）面に優先配向したペロブスカイト構造の（Ｂｉ、Ｎｄ）（Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ）Ｏ３組成を含む圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた第２電極とを備えた圧電素子を備え、
    前記シード層は、膜厚が２０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする液体噴射ヘッド。
  2. 前記第１電極がＳｒＲｕＯ３からなることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
  3. 前記圧電素子が一方面に設けられると共に、ノズル開口に連通する圧力発生室を備えた流路形成基板が、前記圧力発生室が形成された面の結晶面方位が（００１）面に優先配向したシリコン基板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。
  4. 前記（００１）面に優先配向したシリコン基板からなる前記流路形成基板と前記第１電極との間にＳｒＴｉＯ３からなる弾性膜が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
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