JP6299338B2 - 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及びセンサー - Google Patents

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

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Description

本発明は、圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置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）面に優先配向させるために、下部電極上にチタン酸鉛層を介してチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電体層を形成するようにした圧電素子の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、ランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）をシード層として用い、鉄酸ビスマス系及びチタン酸ビスマス系の圧電体層を（１００）面に優先配向させる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。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）面に優先配向させる技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０１１−２３８７７４号公報 特開２０１２−００６１８２号公報 特開２００５−３４０４２８号公報
このようなシード層を用いれば、圧電体層を（１００）面に有効に配向させることが可能となる。しかしながら、圧電素子を駆動する際、電圧がシード層にも分配されることになり、圧電体層に印加される電圧が降下し、圧電素子の変位量が低下するという問題を生じる。
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、印加電圧に対する電圧降下の影響を低減できるシード層を用いて、圧電体層を（１００）面に優先配向させると共に変位量を向上することができる圧電素子、圧電素子を具備する液体噴射ヘッド、液体噴射装置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、第１電極と、前記第１電極にシード層を介して設けられた圧電体層と、前記圧電体層に設けられた第２電極とを備えた圧電素子であって、前記シード層は、ペロブスカイト構造を有してＡサイトがビスマスを含み、Ｂサイトが鉄及びチタンを含む（１００）面に優先配向している複合酸化物からなり、前記圧電体層は、ペロブスカイト構造を有して（１００）面に優先配向している圧電材料からなり、前記シード層の厚さは、２０ｎｍ未満であることを特徴とする圧電素子にある。
かかる態様によると、ペロブスカイト構造を有してＡサイトがビスマスを含みＢサイトが鉄及びチタンを含む（１００）面に優先配向しているシード層を設けることにより、シード層上の圧電体層を（１００）面に優先配向させることができる。また、シード層が２０ｎｍ未満と薄いため、シード層への電圧分配が低減され、変位量が向上した圧電素子を実現することができる。
また、前記シード層は、島状に設けられていることが好ましい。ここで、前記シード層は、材料溶液の希釈率や焼成条件を制御することにより膜状または島状に作成することができ、島状とは、凝集などによって全面膜化せずに分離または独立して結晶が存在する状態をいい、覆われる圧電体層面に対して、島状の場合のシード層の占有率は、３０％以上が好ましく、６０％以上であることがより好ましい。３０％以上であれば配向制御機能が向上し、６０％以上であれば圧電層の結晶性向上に寄与すると考えられる。これによれば、シード層への電圧分配が一層低減され、変位量がより向上した圧電素子を実現することができる。
ここで、前記第１電極は、（１１１）面に優先配向している白金からなり、前記（１１１）面に由来するＸ線回折法による回折ピークの半値幅が１０度以下であることが好ましい。これによれば、（１１１）面に優先配向している白金上に（１００）面に優先配向させた圧電体層を設けることができる。
ここで、前記Ａサイトのビスマスと、前記Ｂサイトの鉄及びチタンとのモル比（ビスマス／（鉄及びチタン））は、１．０以上、１．４以下（ビスマス：鉄及びチタン＝１．０：１．０〜１．４：１．０）であることが好ましい。これによれば、シード層を構成する複合酸化物の組成が最適となり、圧電体層を確実に（１００）面に優先配向させることができる。
ここで、前記Ｂサイトの鉄とチタンとのモル比（鉄／チタン）は、９／１１以上、３．０以下（鉄：チタン＝９：１１〜９：３）であることが好ましい。これによれば、Ｂサイトの鉄及びチタンとのモル比が最適となり、圧電体層をより確実に（１００）面に優先配向させることができる。
また、本発明の他の態様は、上記態様の圧電素子を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。かかる態様によれば、変位量が向上した圧電素子を具備するため、吐出特性に優れた液体噴射ヘッドを実現することができる。
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、変位量が向上し、吐出特性に優れた液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置を実現することができる。
また、本発明の他の態様は、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、変位量が向上した圧電素子を具備するため、検知感度に優れたセンサーを実現することができる。
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である。 実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図及び要部拡大断面図である。 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。 サンプル１〜３のＸ線回折パターンを示す図である。 サンプル４〜６のＸ線回折パターンを示す図である。 サンプル７、８、９のＸ線回折パターンを示す図である。 サンプル６の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像。 サンプル６の圧電素子のＥＦＴＥＭ−ＢＦ像の拡大図。 サンプル６の圧電素子のＳＴＥＭ−ＥＤＳマップ像。 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の平面図である。また、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ′線に準ずる断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ′線に準ずる断面図である。
図示するように、記録ヘッドＩが備える流路形成基板１０には、圧力発生室１２が形成されている。そして、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が、同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称し、第１の方向Ｘと直交する方向を第２の方向Ｙと称する。
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向の一端部側、すなわち第１の方向Ｘに直交する第２の方向Ｙの一端部側には、インク供給路１３と連通路１４とが複数の隔壁１１によって区画されている。連通路１４の外側（第２の方向Ｙにおいて圧力発生室１２とは反対側）には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００の一部を構成する連通部１５が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、インク供給路１３、連通路１４及び連通部１５からなる液体流路が設けられている。
流路形成基板１０の一方面側、すなわち圧力発生室１２等の液体流路が開口する面には、各圧力発生室１２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接合されている。すなわち、ノズルプレート２０には、第１の方向Ｘにノズル開口２１が並設されている。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。
流路形成基板１０の他方面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態に係る振動板５０は、例えば二酸化シリコン等からなる弾性膜５１と、例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５２とで構成されている。
また、絶縁体膜５２の上方には、例えばチタン等からなる密着層５６を介して、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２０ｎｍ未満のシード層６５と、このシード層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、シード層６５、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を圧力発生室１２毎に切り分け、後述する能動部３１０毎に独立する個別電極とし、第２電極８０を圧電素子３００の共通電極としている。
また、ここでは、圧電素子３００と該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板５０とを合わせて圧電アクチュエーターと称する。なお、上述した例では、弾性膜５１、絶縁体膜５２、密着層５６及び第１電極６０が振動板として作用し得るが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５１、絶縁体膜５２及び密着層５６の何れか一つ以上を設けずに、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。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板５０を兼ねるようにしてもよい。ただし、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ことが好ましい。
以下、圧電アクチュエーターを構成する圧電素子３００について、さらに詳細に説明する。個別電極を構成する第１電極６０は、圧力発生室の第１の方向Ｘにおいては、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、第１電極６０の端部は、圧力発生室１２に対向する領域の内側に位置している。また、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の両端部は、それぞれ圧力発生室１２の外側まで延設されている。
第１電極６０の材料は、シード層６５及び圧電体層７０を形成する際に酸化せず、導電性を維持できる材料であることが必要である。例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の貴金属、又はランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）等に代表される導電性酸化物が挙げられる。これらの中でも、圧電体層７０の配向のし易さの観点から、白金を用いることが好ましい。本実施形態では、（１１１）面に優先配向しており、（１１１）面に由来するＸ線回折法による回折ピークの半値幅が１０度以下である白金を第１電極６０として用いている。ここで、「優先配向する」とは、全ての結晶、又はほとんどの結晶（例えば、８０％以上）が特定の方向、例えば（１１１）面や（１００）面に配向していることを言う。また、「半値幅（ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）」とは、Ｘ線の回折チャートで示される各結晶面に相当するピーク強度の半値での幅（ピークの極値の半分の値を取る２点の回折角度差）のことを言う。第１電極６０として、（１１１）面に優先配向しており、前記半値幅が１０度以下である白金を用いることにより、圧電体膜の結晶性を向上させることができる。
シード層６５は、ペロブスカイト構造を有し、Ａサイトがビスマス（Ｂｉ）を含みＢサイトが鉄（Ｆｅ）及びチタン（Ｔｉ）を含む（１００）面に自己配向している複合酸化物からなる。ペロブスカイト構造、すなわち、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。このＡサイトにＢｉが、ＢサイトにＦｅ及びＴｉが位置する。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）面に優先配向することを言う。このような構成からなるシード層６５は、シード層６５上に形成されるペロブスカイト構造の圧電体層７０を（１００）面に優先配向させる配向制御層として機能する。
また、本発明のシード層６５の厚さは、非常に薄く、２０ｎｍ未満である。シード層６５の厚さを２０ｎｍ未満とすることにより、シード層６５への電圧分配が低減され、圧電体層７０に効率よく電圧が印加される。これにより、変位量を向上させることができる。また、シード層６５は、島状に設けられることが好ましい。シード層６５を島状に設けることにより、シード層６５への電圧分配がより一層低減され、変位量をより向上させることができる。
このようなシード層６５を構成する複合酸化物のＡサイトのＢｉと、ＢサイトのＦｅ及びＴｉとのモル比（Ｂｉ／（Ｆｅ及びＴｉ））は、１．０以上、１．４以下であることが好ましい。さらに、ＢサイトのＦｅ及びＴｉとのモル比（Ｆｅ／Ｔｉ）は、９／１１以上、３．０以下であることが好ましい。このような組成比とすることにより、シード層６５は、（１００）面に自己配向すると共に、この上に形成されるペロブスカイト構造の圧電体層７０を確実に（１００）面に優先配向させることができる。
また、このような配向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、これも本発明のシード層６５に包含される。例えば、ＡサイトにＢｉの他にＢａ、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。一方、シード層６５は、他の元素としてマンガン（Ｍｎ）を含まない構成とすることが好ましい。シード層がＭｎを含まないことにより、圧電素子を個別電極に正電圧を印加して駆動した際の耐久性が向上し、絶縁破壊を抑制することができる。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、本発明のシード層６５に包含される。
なお、シード層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、シード層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。このような圧電材料としては、例えば、鉛を含まない非鉛系のペロブスカイト構造を有する複合酸化物を挙げることができる。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」）等が挙げられる。また、ビスマス、カリウム、チタン及び鉄を含む複合酸化物（（Ｂｉ，Ｋ）（Ｔｉ，Ｆｅ）Ｏ３）や、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含む複合酸化物（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ３）や、これにマンガン、コバルト、クロム等の金属を添加した複合酸化物（（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ，Ｍ）Ｏ３）（Ｍは、Ｍｎ、ＣｏまたはＣｒ）等が挙げられる。
また、圧電材料は、鉛を含まない非鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含む鉛系の圧電材料、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も用いることができる。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）等が挙げられる。
このような圧電材料からなる圧電体層７０は、シード層６５上に形成することにより、シード層６５の結晶配向を受け継ぎ、（１００）面に優先配向する。具体的には、後述する実施例に示すように、圧電体層７０は、少なくとも８９％以上の高い配向率で、（１００）面に優先配向することが確認されている。ここで言う配向率とは、本発明では、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）による回折ピークの（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比較してした際の、（１００）／[（１００）＋（１１０）]の値とした。勿論、配向率が高い方が圧電体層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、圧電体層７０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。
このような圧電体層７０は、第２の方向Ｙが所定の幅となるように、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。圧電体層７０の第２の方向Ｙの幅は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの長さよりも大きい。このため、圧力発生室１２の第２の方向Ｙでは、圧電体層７０は圧力発生室１２の外側まで設けられている。
圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０のインク供給路１３側の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０の端部は圧電体層７０によって覆われている。また、圧電体層７０のノズル開口２１側の端部は、第１電極６０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置しており、第１電極６０のノズル開口２１側の端部は、圧電体層７０に覆われていない。
また、圧電体層７０には、各隔壁１１に対応する凹部７１が形成されている。この凹部７１の第１の方向Ｘの幅は、各隔壁１１の第１の方向の幅と略同一、もしくはそれよりも広くなっている。これにより、振動板５０の圧力発生室１２の第２の方向Ｙの端部に対抗する部分（いわゆる振動板５０の腕部）の剛性が押さえられるため、圧電素子３００を良好に変位させることができる。
第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面側に設けられており、複数の能動部３１０に共通する共通電極として構成されている。第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面側に設けられており、複数の能動部３１０に共通する共通電極を構成する。本実施形態では、第２電極８０は、圧電体層７０側に設けられた第１層８１と、第１層８１の圧電体層７０とは反対側に設けられた第２層８２と、を具備する。ただし、第２層８２は省略しても構わない。
第１層８１は、本実施形態ではイリジウム層等からなり、圧電体層７０の表面（第２電極８０側）の過剰な成分、例えば、鉛を含む圧電体層７０の場合には、圧電体層７０の表面の過剰鉛を吸着して、圧電体層７０の圧電特性を向上する機能を有する。このような第１層８１は、圧電体層７０上のみ、すなわち、圧電体層７０の流路形成基板１０とは反対側の表面上のみに形成されている。
また、第２電極８０を構成する第２層８２は、導電性を有する材料、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の金属材料を用いることができる。もちろん、第２層８２は、上記金属材料の単一材料であっても、複数の材料が混合した複数材料であってもよい。第２層８２は、本実施形態では、第１層８１上と、第１層８１が設けられていない圧電体層７０の側面上と、第１電極６０上と、に亘って連続して設けられている。
圧電素子３００の第１電極６０と第２電極８０とには、リード電極９０が接続されている。このようなリード電極９０は、流路形成基板１０の一方面の全面に亘って形成した後、所定の形状にパターニングされて形成することができる。
圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００を保護する保護基板３０が接着剤３５によって接合されている。保護基板３０には、圧電素子３００を収容する空間を画成する凹部である圧電素子保持部３１が設けられている。また保護基板３０には、マニホールド１００の一部を構成するマニホールド部３２が設けられている。マニホールド部３２は、保護基板３０を厚さ方向（第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに垂直な方向）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、上記のように流路形成基板１０の連通部１５と連通している。
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。各能動部３１０の第１電極６０に接続されたリード電極９０は、この貫通孔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が接合されており、封止膜４１によってマニホールド部３２の一方面が封止されている。また、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となっており、マニホールド１００の一方面は封止膜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、図示しない駆動回路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、振動板５０、密着層５６、第１電極６０、シード層６５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４〜図７を参照して説明する。なお、図４〜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４（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振動板５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ２）等からなる弾性膜５１を形成し、弾性膜５１上に、酸化ジルコニウム等からなる絶縁体膜５２を形成する。次いで、絶縁体膜５２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等により全面に形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、密着層５６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（ｃ）に示すように、第１電極６０上に所定形状のレジスト（図示なし）をマスクとして、密着層５６及び第１電極６０を同時にパターニングする。
次に、図４（ｄ）に示すように、レジストを剥離した後、第１電極６０（及び絶縁体膜５２）上にシード層６５を形成する。シード層６５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を含む複合酸化物からなる。このようなシード層６５は、例えば、金属錯体を含む前駆体溶液を塗布してシード層前駆体膜を形成し、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シード層６５を得る、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やゾル−ゲル法等の化学溶液法、すなわち、液相法を用いて形成することができる。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、シード層６５を形成することができる。
シード層６５を化学用液法（液相法）で形成する場合の具体的な形成手順例としては、まず、Ｂｉ、Ｆｅ及びＴｉを含有する金属錯体を含むＭＯＤ溶液やゾルからなるシード層形成用組成物（シード層の前駆体溶液）をスピンコート法などを用いて、塗布してシード層前駆体膜（図示なし）を形成する（シード層前駆体溶液塗布工程）。
塗布するシード層の前駆体溶液は、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、Ｆｅ及びＴｉ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、シード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、このシード層前駆体膜を所定温度（例えば、１５０〜２００℃）に加熱して一定時間乾燥させる（シード層乾燥工程）。次に、乾燥したシード層前駆体膜を所定温度（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（シード層脱脂工程）。ここで言う脱脂とは、シード層前駆体膜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。シード層乾燥工程やシード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、シード層前駆体膜を所定温度、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、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を含む複合酸化物からなるシード層６５を形成する（シード層焼成工程）。
このシード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。シード層乾燥工程、シード層脱脂工程及びシード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などが挙げられる。
このようにして形成されたシード層６５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）面に優先配向している複合酸化物からなる。これにより、シード層６５上に形成される圧電体層７０は、シード層６５の配向を引き継いで（１００）面に優先配向する。また、本発明のシード層６５は、厚さが２０ｎｍ未満と非常に薄いため、シード層６５への電圧分配が低減され、圧電体層７０に効率よく電圧が印加される。これにより、変位量を向上させることができる。なお、本実施形態では、塗布工程を１回として１層からなるシード層６５を形成したが、複数層からなるシード層６５を形成してもよい。
次に、図５（ａ）に示すように、シード層６５上に圧電体膜７２を複数層形成し、圧電体層７０とする。本実施形態では、Ｂｉ、Ｂａ、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圧電体膜７２を１０層形成する場合について説明する。圧電体膜７２は、シード層６５と同様に、例えば、金属錯体を含む溶液を塗布乾燥し、脱脂することで圧電体膜７２を得るＭＯＤ法やゾル−ゲル法等の化学溶液法、すなわち、液相法により形成することができる。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膜７２を形成することができる。
圧電体膜７２を化学溶液法（液相法）で形成する場合の具体的な形成手順例としては、まず、シード層６５上に、金属錯体、具体的には、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ及びＴｉを含有する金属錯体を含むＭＯＤ溶液やゾルからなる酸化物層形成用組成物（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（図示なし）を形成する（塗布工程）。
塗布する前駆体溶液は、焼成によりＢｉ、Ｂａ、Ｆｅ及びＴｉを含む圧電体前駆体膜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。また、Ｍｎ、ＣｏやＣｒを含む圧電体前駆体膜を形成する場合は、さらに、Ｍｎ、ＣｏやＣｒを有する金属錯体を含有する前駆体溶液を用いる。Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒをそれぞれ含む金属錯体を有する金属錯体の混合割合は、各金属が所望のモル比となるように混合すればよい。Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ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、Ｆｅ及びＴｉを含む金属錯体については、シード層前駆体膜を形成する際に用いた金属錯体と同様のものを用いることができる。Ｂａを含む金属錯体としては、例えば、酢酸バリウム、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。Ｍｎを含有する金属錯体としては、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。Ｃｏを含む有機金属化合物としては、例えば２−エチルヘキサン酸コバルト、コバルト（III）アセチルアセトナートなどが挙げられる。Ｃｒを含む有機金属化合物としては、２−エチルヘキサン酸クロムなどが挙げられる。勿論、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒを二種以上含む金属錯体を用いてもよい。また、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、この圧電体前駆体膜を所定温度、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、圧電体前駆体膜を所定温度、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。
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、１０層の圧電体膜７２からなる圧電体層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の全体の膜厚は約１．０μｍ程度となる。なお、圧電体膜７２（圧電体層７０）は、１層のみでもよい。圧電体層７０を形成した後は、図５（ｂ）に示すように、圧電体層７０上に第１層８１を全面に形成する。
次に、図６（ａ）に示すように、第１層８１及び圧電体層７０を各圧力発生室１２に対応してパターニングする。第１層８１は、例えば、イリジウムを有するイリジウム層と、イリジウム層上にチタンを有するチタン層とを積層することにより形成される。なお、このイリジウム層及びチタン層は、スパッタリング法やＣＶＤ法等によって形成することができる。また、第１層８１及び圧電体層７０のパターニングは、例えば、第１層８１上に所定形状に形成したマスク（図示なし）を設け、このマスクを介して第１層８１及び圧電体層７０をエッチングする、いわゆるフォトリソグラフィー法を用いた。なお、第１層８１及び圧電体層７０のパターニングは、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やウェットエッチング等で行うこともできる。
次に、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の一方面側（圧電体層７０が形成された面側）に亘って、すなわち、第１層８１上、圧電体層７０のパターニングした側面上、絶縁体膜５２上及び第１電極６０上等に亘って、例えば、イリジウム（Ｉｒ）からなる第２層８２を形成すると共にパターニングすることで第２電極８０を形成する。
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。なお、圧電素子３００のパターニングでは、同時に第２電極８０の一部をパターニングして、除去部８３を形成する。これにより、圧電素子３００の能動部３１０が規定される。
次に、図７（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（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０上に、マスク膜５４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（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５４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５４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。
本発明によれば、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）面に優先配向しているシード層６５を設けることにより、シード層上の圧電体層７０を（１００）面に優先配向させることができる。また、シード層６５が２０ｎｍ未満と薄いため、シード層６５への電圧分配が低減され、変位量が向上した圧電素子３００、圧電素子３００を具備する液体噴射ヘッドＩを実現することができる。
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。
（サンプル１）
＜基板の準備＞
まず、単結晶シリコン基板上に弾性膜５１として二酸化シリコン膜を熱酸化にて厚さ１１７０ｎｍで形成した。次に、二酸化シリコン膜上にスパッタ法にて厚さ２８５ｎｍのジルコニウム膜を形成し、熱酸化することで絶縁体膜５２として厚さ４００ｎｍの酸化ジルコニウム膜を形成した。その後、酸化ジルコニウム膜上にスパッタ法にて厚さ２０ｎｍのチタン膜を形成し、熱酸化することで密着層５６として酸化チタン膜を形成した。次に、酸化チタン膜上に、スパッタ法により６００℃で厚さ１３０ｎｍの白金膜（Ｐｔ）からなり、（１１１）面に優先配向している第１電極６０を形成して電極付き基板とした。
＜シード層の前駆体溶液の調製＞
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ｎ−オクタン溶液（いずれも０．５ｍｏｌ／Ｌ）を、各元素がモル比でＢｉ：Ｆｅ：Ｔｉのモル比が、１２０：６０：４０となるように混合して、Ｂｉ、Ｆｅ及びＴｉを含む原料溶液（以下、「ＢＦＴ原料溶液」という）を調製し、ｎ−オクタンで希釈を行いシード層の前駆体溶液（以下、「ＢＦＴ前駆体溶液」という）とした。なお、ＢＦＴ原料溶液に対するｎ−オクタンの希釈割合は、ＢＦＴ原料溶液：ｎ−オクタンで１：７とした。このＢＦＴ前駆体溶液を用いることにより、Ｂｉと、Ｆｅ及びＴｉとのモル比（Ｂｉ／（Ｆｅ＋Ｔｉ））が１．２、ＦｅとＴｉとのモル比（Ｆｅ／Ｔｉ）が１．５となる組成を有するシード層６５が後述する手順により形成される。
＜圧電体層の前駆体溶液の調製＞
Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎ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７２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−エチルヘキサン酸チタン及び２−エチルヘキサン酸マンガンの各ｎ−オクタン溶液を混合し、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｔｉ：Ｍｎのモル比が、Ｂｉ：Ｂａ：Ｆｅ：Ｔｉ：Ｍｎ＝７５：２５：７１．２５：２５：３．７５となるように混合して、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含む圧電体層の前駆体溶液（以下、「ＢＦＭ―ＢＴ前駆体溶液」という）を調製した（ＢＦＭ：ＢＴ＝７５：２５）。
＜シード層の形成＞
前記ＢＦＴ前駆体溶液を上記電極付き基板上に滴下し、３０００ｒｐｍで前記電極付き基板を回転させてスピンコートすることによりシード層前駆体膜を形成した（シード層前駆体溶液塗布工程）。次に、１８０℃のホットプレート上で４分間加熱した後、３５０℃で４分間加熱した（シード層乾燥工程及びシード層脱脂工程）。次に、ＲＴＡ装置を使用し、７００℃で５分間焼成した（シード層焼成工程）。以上の工程により、Ｂｉ、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（以下、「ＢＦＴ」とも言う）からなり、膜状で厚さ１５ｎｍのシード層６５を形成した。
＜圧電体膜の形成＞
次に、前記ＢＦＭ―ＢＴ前駆体溶液を前記電極付き基板上に滴下し、３０００ｒｐｍで前記電極付き基板を回転させてスピンコートすることにより圧電体層前駆体膜を形成した（塗布工程）。次に、１８０℃のホットプレート上で４分間加熱した後、３５０℃で４分間加熱した（乾燥工程及び脱脂工程）。この塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程からなる工程を２回繰り返した後に、ＲＴＡ装置を使用し、７５０℃で５分間酸素雰囲気中で焼成を行った（焼成工程）。次いで、上記塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程からなる上記工程の組み合わせを同様に組み合わせた工程を６回繰り返し、計１２回の塗布により、Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＭｎを含むペロブスカイト構造を有する複合酸化物（以下、「ＢＦＭ―ＢＴ」とも言う）であって、全体で厚さ９００ｎｍの１２層の圧電体膜７２からなる圧電体層７０を形成した。
＜第２電極及び圧電素子の作製＞
次に、圧電体層７０上にスパッタ法により厚さ５０ｎｍのイリジウム膜を形成し、フォトリソグラフィーにより、所望のサイズにパターニングを行い、第２電極８０を作製した。これにより、第１電極６０、シード層６５、圧電体層７０及び第２電極８０を具備する圧電素子３００を作製した。
（サンプル２）
第１電極を構成する白金膜を厚さ５０ｎｍとした以外は、サンプル１と同様の手法により圧電素子を作製した。
（サンプル３）
第１電極を構成する白金膜を厚さ５０ｎｍとし、シード層を島状で厚さ１０ｎｍとした以外は、サンプル２と同様の手法により圧電素子を作製した。
（サンプル４）
シード層を厚さ８ｎｍの島状とした以外は、サンプル２と同様の手法により圧電素子を作製した。
（サンプル５）
第１電極を構成する白金膜を３３０℃で厚さ１３０ｎｍで形成した以外は、サンプル３と同様の手法により圧電素子を作製した。
（サンプル６）
以下のＰＺＴ前駆体溶液を用いて厚さ６３０ｎｍの圧電体層を形成した以外は、サンプル３と同様の手法により圧電素子を作製した。
ＰＺＴ前駆体溶液は、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ものを用いた。なお、ＰＺＴ前駆体溶液の各成分のモル比は、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とした。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。
（サンプル７）
第１電極を構成する白金膜を室温で形成した以外は、サンプル１と同様の手法により圧電素子を作製した。
（サンプル８）
シード層を設けないで圧電体層を形成した以外はサンプル１と同様にした。
（サンプル９）
シード層を厚さ３０ｎｍの膜状とした以外は、サンプル１と同様にした。
（試験例１）
Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ社製の「Ｄ８ Ｄｉｓｃｏｖｅｒ ＷｉｔｈＧＡＤＤＳ；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サンプル１〜８のＸ線回折チャートを求めた。図８に、サンプル１〜３の圧電体層のＸ線回折パターンを示し、図９に、サンプル４〜６の圧電体層のＸ線回折パターンを示す。図１０に、サンプル７、８、９の圧電体層のＸ線回折パターンを示す。
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）]の値を求め、（１００）面の配向率とした。この結果を表１に示す。
図８，９に示すように、サンプル１〜６は、（１１０）面配向のピークがほとんど認められず、いずれも（１００）面配向のピークが鋭くなった。これらのピーク強度から（１００）面の配向率を求めると、いずれも８９％以上の高い配向率となった。さらに、サンプル１〜６は、（１００）面と等価な面である（２００）面配向の鋭いピークも認められた。この結果、（１１１）面の回折ピークの半値幅が１０度以下のＰｔからなる第１電極と、厚さが極めて薄い（１５ｎｍ以下）ＢＦＴからなるシード層とを用いることで、圧電体層がＢＦＭ−ＢＴ、ＰＺＴであっても、高い配向率で圧電体層を（１００）面に優先配向できることがわかった。
一方、図１０に示すように、厚さが１５ｎｍのＢＦＴからなるシード層を用いても、（１１１）面の回折ピークの半値幅が１０度より大きい第１電極を具備するサンプル７は、（１００）面配向のピークが著しく小さくなり、圧電体層が（１００）面に優先配向していないことがわかった。また、シード層を設けていないサンプル８は、（１００）面配向の極めて小さいピークと（１１０）面配向の鋭いピークが認められ、（１１０）面に優先配向していることがわかった。これらのピーク強度から（１００）面の配向率を求めると、サンプル７は５８％、サンプル８は８．９％となり、どちらも低い配向率となった。サンプル９は、（１１０）面配向のピークがほとんど認められず、（１００）面配向のピークが鋭くなった。
また、サンプル１〜６の結果から、第１電極の厚さが１３０ｎｍ、５０ｎｍであっても、シード層の形状が島状、膜状であっても、圧電体層を高い配向率で（１００）面に優先配向できることがわかった。なお、シード層の形状が島状である方が、シード層への電圧分配が低減されるため、後述する試験例２に示すように、変位量が向上する。
（試験例２）
サンプル１〜５、７〜９の圧電素子を具備する液体噴射ヘッドを作製し、４５Ｖのパルス波形による電圧印加を行った場合の圧電素子（ＣＡＶ）の変位量を求めた。変位量は、サンプル９の変位を１とした場合の変位割合として表し、表１に示した。
この結果、サンプル１〜５の圧電素子では、サンプル９と比較して変位量が向上することがわかった。
（試験例３）
サンプル６の圧電素子について、厚さ方向の断面を、ＥＦＴＥＭ（energy-filterring transmission electron microscope、エネルギーフィルタリング透過型電子顕微鏡）を用いて観察した。得られたＥＦＴＥＭ−ＢＦ（Bright Field）像を図１１に示す。また、図１１の第１電極６０近傍の拡大写真を図１２に示す。
この結果、図１１及び図１２に示すように、圧電体層７０は、第１電極６０上のシード層（酸化物）６５で整合成長しており、界面格子整合性は良好で、欠陥等による界面コントラストはほとんど認められなかった。
サンプル６の圧電素子について、厚さ方向の断面を、ＳＴＥＭ−ＨＡＡＤＦ（High-Angle-Annular-Dark-Field）及びＰｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｏの各元素について、ＳＴＥＭ−ＥＤＳ（Scanning Transmission Electron Microscope（走査透過電子顕微鏡）−Energy-Dispersive−Spectroscopy）で測定した。結果を図１２（ａ）〜（ｉ）に示す。図１２に示すように、シード層（酸化物）６５は、Ｂｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｐｂ、Ｐｔ及びＯを含有しており、その膜厚は約１０ｎｍであった。また、圧電体層７０はＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ及びＯを含有していた。なお、ＢＦＴ層は断面的には膜状に観測されているが、島が奥行方向（ＴＥＭ試料厚方向）に重なり合っていると推測した。
（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。
上述した実施形態１では、第１電極６０が圧力発生室１２に対応して独立して設けられた個別電極を構成し、第２電極８０が圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に設けられた共通電極を構成している液体噴射ヘッドを例示したが、第１電極６０が圧力発生室１２の並設方向に亘って連続的に設けられた共通電極を構成し、第２電極８０が圧力発生室１２に対応して独立して設けられた個別電極を構成していてもよい。
また、インクジェット式記録ヘッドＩ（図１参照）は、例えば、図１４に示すように、インクジェット式記録装置ＩＩに搭載される。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に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を噴射する。
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には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。
なお、上述した例では、インクジェット式記録装置ＩＩとして、インクジェット式記録ヘッドＩがキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、その構成は特に限定されるものではない。インクジェット式記録装置ＩＩは、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩを固定し、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させることで印刷を行う、いわゆるライン式の記録装置であってもよい。
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Ｉ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 インク供給路、 １４ 連通路、 １５ 連通部、 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 振動板、 ５１ 弾性膜、 ５２ 絶縁体膜、 ６０ 第１電極、 ６５ シード層、 ７０ 圧電体層、 ７２ 圧電体膜、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ マニホールド、 ３００ 圧電素子

Claims (8)

  1. 第１電極と、前記第１電極にシード層を介して設けられた圧電体層と、前記圧電体層に設けられた第２電極とを備えた圧電素子であって、
    前記シード層は、ペロブスカイト構造を有してＡサイトがビスマスを含み、Ｂサイトが鉄及びチタンを含む（１００）面に優先配向している複合酸化物を含み、
    前記圧電体層は、ペロブスカイト構造を有して（１００）面に優先配向している圧電材料を含み、
    前記シード層の厚さは、２０ｎｍ未満であり、かつ前記Ｂサイトの鉄とチタンとのモル比（鉄／チタン）は、９／１１以上、３．０以下の範囲にあることを特徴とする圧電素子。
  2. 前記シード層は、島状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
  3. 前記シード層の占有率は３０％以上である、請求項１又は２に記載の圧電素子。
  4. 前記第１電極は、（１１１）面に優先配向している白金を含み、前記（１１１）面に由来するＸ線回折法による回折ピークの半値幅が１０度以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の圧電素子。
  5. 前記Ａサイトのビスマスと、前記Ｂサイトの鉄及びチタンとのモル比（ビスマス／（鉄及びチタン））は、１．０以上、１．４以下の範囲にあることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の圧電素子。
  6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の圧電素子を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
  7. 請求項６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。
  8. 請求項１〜５の何れか一項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。
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