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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-30
(45)【発行日】2024-08-07
(54)【発明の名称】圧電デバイス及び液体噴射装置
(51)【国際特許分類】
H10N 30/079 20230101AFI20240731BHJP
H10N 30/20 20230101ALI20240731BHJP
H10N 30/853 20230101ALI20240731BHJP
H10N 30/078 20230101ALI20240731BHJP
B41J 2/14 20060101ALI20240731BHJP
B41J 2/16 20060101ALI20240731BHJP
【ＦＩ】
H10N30/079
H10N30/20
H10N30/853
H10N30/078
B41J2/14 305
B41J2/14 613
B41J2/16 305
B41J2/16 517
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020130137
(22)【出願日】2020-07-31
(65)【公開番号】P2022026591
(43)【公開日】2022-02-10
【審査請求日】2023-05-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101236
【弁理士】
【氏名又は名称】栗原 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100166914
【弁理士】
【氏名又は名称】山▲崎▼ 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】板山 泰裕
【審査官】宮本 博司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０２７５９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２５３４７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１１４７３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１９９２９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１５４０１５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｎ ３０／０７９
Ｈ１０Ｎ ３０／２０
Ｈ１０Ｎ ３０／８５３
Ｈ１０Ｎ ３０／０７８
Ｂ４１Ｊ ２／１４
Ｂ４１Ｊ ２／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
振動板と、前記振動板上に形成された第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備し、前記振動板と前記圧電体層との間に、２層以上の複数層が積層された配向層と、
前記配向層と前記圧電体層との間には、酸化ジルコニウムを含む層と、を具備することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項2】
前記配向層は、同じ材料を含む層が積層されていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【請求項3】
前記配向層の複数層は、第１層と、前記第１層よりも前記振動板から遠い第２層と、を含み、
前記第２層の（１００）面への配向率は、前記第１層の前記（１００）面への配向率よりも高いことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項4】
前記配向層は、３層以上が積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項5】
振動板と、前記振動板上に形成された第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備し、
前記振動板と前記圧電体層との間に、前記圧電アクチュエーターを構成する部材と異なる部材であって、互いに同じ材料で形成された、３層以上の複数層が積層された配向層を具備することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項6】
前記配向層の複数層は、第１層と、前記第１層よりも前記振動板から遠い第２層と、前記第２層よりも前記振動板から遠い第３層と、を含み、
前記第２層の（１００）面への配向率は、前記第１層の前記（１００）面への配向率よりも高く、
前記第３層の（１００）面への配向率は、前記第２層の前記（１００）面への配向率よりも高いことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項7】
前記振動板が、酸化ケイ素を含むことを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項8】
前記配向層が、ＬａＮｉｙＯｘ、ＳｒＲｕｙＯｘ、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉｙＯｘ、（Ｂｉ，Ｆｅ）ＴｉｙＯｘから選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項9】
前記配向層が、ＬａＮｉｙＯｘであることを特徴とする請求項８記載の圧電デバイス。
【請求項10】
前記配向層の前記圧電体層側の層が（１００）面優先配向をしていることを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項11】
前記配向層の各層は、１０ｎｍ以下の厚さであることを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項12】
請求項１～１１の何れか一項に記載の圧電デバイスを具備し、前記圧電デバイスを用いて液体を吐出させることを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動板と、第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターとを具備する圧電デバイス及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【0002】
圧電デバイスの一つである液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えばノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた圧電アクチュエーターと、を具備し、圧電アクチュエーターによって圧力室内のインクに圧力変化を生じさせることで、ノズルからインク滴を噴射するものが知られている。
【0003】
圧電アクチュエーターは、流路形成基板の振動板上に形成された第１電極と、第１電極上に電気機械変換特性を有する圧電材料で形成された圧電体層と、圧電体層上に設けられた第２電極と、を具備する。
【0004】
圧電体層の結晶配向を制御するために、ニッケル酸ランタン（ＬＮＯ）からなる配向制御層を設けた構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００９－２３４０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
振動板に対して安定して圧電体層を配向させることができる構成が求められている。特に、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）等の非晶質（アモルファス）の振動板を用いた場合に、振動板上に安定して圧電体層を配向させることが求められている。
なお、このような問題は、インクを吐出する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、その他の圧電デバイスにおいても同様に存在する。
なお、このような問題は、インクを吐出する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、その他の圧電デバイスにおいても同様に存在する。
【0007】
本発明はこのような事情に鑑み、優先配向した圧電体層を有する圧電デバイス及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決する本発明の態様は、振動板と、前記振動板上に形成された第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備し、前記振動板と前記圧電体層との間に、２層以上の複数層が積層された配向層を具備することを特徴とする圧電デバイスにある。
【0009】
また、本発明の他の態様は、凹部が形成された基板と、前記基板の一方面側に設けられた振動板と、前記振動板上に形成された第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備し、前記振動板と前記圧電体層との間に、２層以上の複数層が積層された配向層を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【0010】
また、本発明の他の態様は、上記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。
【0011】
また、本発明の他の態様は、振動板と、前記振動板上に形成された第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電アクチュエーターと、前記振動板と前記圧電体層との間に、２層以上の複数層が積層された配向層と、を具備する圧電デバイスの製造方法であって、前記配向層を構成する各層を液相法によって形成することを特徴とする圧電デバイスの製造方法にある。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図2】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。
【図3】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図4】実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図5】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図6】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図7】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図8】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図9】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図10】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図11】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図12】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図13】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図14】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図15】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図16】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図17】実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図18】試験例１のＸ線回折パターンを示す図である。
【図19】試験例１のＸ線回折パターンを示す図である。
【図20】試験例１のＸ線回折パターンを示す図である。
【図21】試験例１のＸ線回折パターンを示す図である。
【図22】試験例２のＴＥＭ観察写真である。
【図23】圧電アクチュエーターの変形例を示す断面図である。
【図24】圧電アクチュエーターの変形例を示す断面図である。
【図25】一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様を示すものであって、本発明の範囲内で任意に変更可能である。各図において同じ符号を付したものは、同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。また、各図においてＸ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する３つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向とする。各図の矢印が向かう方向を正（＋）方向、矢印の反対方向を負（－）方向として説明する。さらに、正方向及び負方向を限定しない３つのＸ、Ｙ、Ｚの空間軸については、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として説明する。また、Ｚ方向は、鉛直方向を示し、＋Ｚ方向は鉛直下向き、－Ｚ方向は鉛直上向きを示す。
【0014】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に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る。図２は、記録ヘッドの平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ′線断面図である。図４は、図２のＢ－Ｂ′線断面図である。
図１は、本発明の実施形態１に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る。図２は、記録ヘッドの平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ′線断面図である。図４は、図２のＢ－Ｂ′線断面図である。
【0015】
図示するように、本実施形態の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１（以下、単に記録ヘッド１とも言う）は、「基板」の一例として流路形成基板１０を具備する。流路形成基板１０は、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板からなる。なお、流路形成基板１０は、詳しくは後述するが、（１００）面優先配向した基板であっても、（１１０）面優先配向した基板であってもよい。
【0016】
流路形成基板１０には、複数の圧力室１２が第１方向である＋Ｘ方向に沿って並んで配置されている。複数の圧力室１２は、＋Ｙ方向の位置が同じ位置となるように、＋Ｘ方向に沿った直線上に配置されている。＋Ｘ方向で互いに隣り合う圧力室１２は、隔壁１１によって区画されている。もちろん、圧力室１２の配置は特にこれに限定されず、例えば、＋Ｘ方向に並んで配置された圧力室１２において、１つ置きに＋Ｙ方向にずれた位置に配置した、所謂、千鳥配置としてもよい。
【0017】
また、本実施形態の圧力室１２は、＋Ｚ方向に見た形状は、矩形状、平行四辺形状、長方形状を基本として長手方向の両端部を半円形状とした、いわゆる、角丸長方形状や楕円形状や卵形状などのオーバル形状や、円形状、多角形状等であってもよい。この圧力室１２が、「基板」に設けられた「凹部」に相当する。
【0018】
流路形成基板１０の＋Ｚ方向側には、連通板１５とノズルプレート２０とが順次積層されている。
【0019】
連通板１５には、圧力室１２とノズル２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。
【0020】
また、連通板１５には、複数の圧力室１２が共通して連通する共通液室となるマニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８とが設けられている。第１マニホールド部１７は、連通板１５を＋Ｚ方向に貫通して設けられている。また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を＋Ｚ方向に貫通することなく、＋Ｚ方向側の面に開口して設けられている。
【0021】
さらに、連通板１５には、圧力室１２のＹ軸の端部に連通する供給連通路１９が圧力室１２の各々に独立して設けられている。供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と圧力室１２とを連通して、マニホールド１００内のインクを圧力室１２に供給する。
【0022】
このような連通板１５としては、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、ステンレス基板等の金属基板などを用いることができる。なお、連通板１５は、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましい。このように流路形成基板１０と連通板１５とを熱膨張率が略同一の材料を用いることで、熱膨張率の違いによって熱により反りが発生するのを低減することができる。
ノズルプレート２０は、連通板１５の流路形成基板１０とは反対側、すなわち、＋Ｚ方向側の面に設けられている。
ノズルプレート２０は、連通板１５の流路形成基板１０とは反対側、すなわち、＋Ｚ方向側の面に設けられている。
【0023】
ノズルプレート２０には、各圧力室１２にノズル連通路１６を介して連通するノズル２１が形成されている。本実施形態では、複数のノズル２１は、＋Ｘ方向に沿って一列となるように並んで配置されたノズル列が＋Ｙ方向に離れて２列設けられている。すなわち、各列の複数のノズル２１は、＋Ｙ方向の位置が同じ位置となるように配置されている。もちろん、ノズル２１の配置は特にこれに限定されず、例えば、＋Ｘ方向に並んで配置されたノズル２１において、１つ置きに＋Ｙ方向にずれた位置に配置した、所謂、千鳥配置としてもよい。このようなノズルプレート２０としては、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、ステンレス基板等の金属基板、ポリイミド樹脂のような有機物などを用いることができる。なお、ノズルプレート２０は、連通板１５の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましい。このようにノズルプレート２０と連通板１５とを熱膨張率が略同一の材料を用いることで、熱膨張率の違いによって熱により反りが発生するのを低減することができる。
【0024】
また、連通板１５の－Ｚ方向側の面には、ケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、第１マニホールド部１７に連通する第３マニホールド部４２が設けられている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、ケース部材４０に設けられた第３マニホールド部４２と、によって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。マニホールド１００は、圧力室１２の並んで配置される方向である＋Ｘ方向に亘って連続して設けられおり、各圧力室１２とマニホールド１００とを連通する供給連通路１９は、＋Ｘ方向に並んで配置されている。また、ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入口４４が設けられている。また、ケース部材４０には、詳しくは後述する保護基板３０の貫通孔３２に連通して配線基板１２０が挿通される接続口４３が設けられている。
【0025】
また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口する＋Ｚ方向側の面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の＋Ｚ方向側の開口を封止している。このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、可撓性を有する薄膜からなる封止膜４６と、金属等の硬質の材料からなる固定基板４７と、を具備する。固定基板４７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４８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４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。このコンプライアンス部４９が撓み変形することによってマニホールド１００内のインクの圧力変動を吸収する。
【0026】
流路形成基板１０の－Ｚ方向側の面には、振動板５０と配向層２００と絶縁体膜５５と第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を有する圧電アクチュエーター３００とが順次積層されている。
【0027】
振動板５０は、流路形成基板１０側に設けられた酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、一例として二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含む弾性膜５１で構成されている。ここで酸化ケイ素を含む弾性膜５１とは、酸化ケイ素を主成分として含むものであれば、その他の材料を含むものであってもよい。なお、弾性膜５１の主成分が酸化ケイ素であるとは、弾性膜５１に含まれる酸化ケイ素が５０質量％以上であることを言う。このような酸化ケイ素を含む弾性膜５１は、通常アモルファス（非晶質）である。なお、圧力室１２等の流路は、流路形成基板１０を＋Ｚ方向側の面から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力室１２の－Ｚ方向側の面は、弾性膜５１によって画成されている。すなわち、振動板５０として、流路形成基板１０側に酸化ケイ素を含む弾性膜５１を設けることで、流路形成基板１０を振動板５０とは反対面側からＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチングする際に、弾性膜５１をエッチングストップ層として用いることができる。したがって、流路形成基板１０に異方性エッチングによって圧力室１２を高密度に且つ高精度に形成することができると共に振動板５０の厚さにバラツキが生じるのを抑制することができる。もちろん、圧力室１２の形成方法は、異方性エッチングに限定されず、ドライエッチング等であってもよい。また、弾性膜５１は、酸化ケイ素に限定されるものではない。弾性膜５１としては、例えば、流路形成基板１０の一部を用いるようにしてもよい。つまり、弾性膜５１として、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板を用いるようにしてもよい。また、例えば、弾性膜５１としては、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミン酸ランタン（ＬａＡｌＯ３）を用いるようにしてもよい。また、弾性膜５１としては、ポリイミド、パリレンなどの有機膜を用いるようにしてもよい。なお、弾性膜５１は、非晶質（アモルファス）のものに限定されず、単結晶Ｓｉなど優先配向した結晶構造を有するものであってもよい。これは、詳しくは後述するが、弾性膜５１上に形成される配向層２００を構成する複数層の最下層が下地である弾性膜５１の影響を抑える緩衝層として機能するためである。また、配向層２００の配向率低下の悪影響が生じる可能性を低減する為、弾性膜５１が優先配向した結晶構造の場合は、配向層２００との間に非晶質の層を有するとよい。
【0028】
このような弾性膜５１上には、配向層２００が設けられている。配向層２００は、当該配向層２００の上方、すなわち、－Ｚ方向側に設けられる膜の配向を制御するためのものである。なお、上方とは、配向層２００の直上も、間に他の部材が介在した状態も含むものである。このような配向層２００は、２層以上の複数層が積層されて構成されている。なお、配向層２００が、２層以上が積層された複数層で構成されているとは、振動板５０と圧電体層７０との積層方向において、配向層２００を構成する各層の間に界面が形成されていることを言う。この配向層２００を構成する各層の間の界面は、各層をそれぞれ焼成して形成すること、つまりは各層を形成する際に断熱することで形成されるものである。このように配向層２００の各層の間に界面が形成されるように２層以上を積層することで、振動板５０側の最下層は、下地である振動板５０の影響を抑える緩衝層として機能させることができる。したがって、配向層２００の圧電体層７０側の最上層は、緩衝層によって下地である振動板５０の影響を抑えた状態で自己配向させて優先配向させることができる。なお、配向層２００は、３層以上が積層されたものであることが好ましい。これにより、配向層２００の最上層をさらに高い配向率で優先配向させることができる。ただし、配向層２００を構成する積層する層の数が多すぎると、製造工程が増えて煩雑であると共にコストが増大する。また、配向層２００を構成する積層する層の数が多すぎると、配向層２００全体の膜厚が比較的厚くなり、配向層２００が圧電アクチュエーター３００の変形を阻害する虞がある。したがって、配向層２００は、３層が積層されたものであるのが好適である。なお、配向層２００を構成する各層は、＋Ｚ方向の厚さが、１０ｎｍ以下であることが好ましく、配向層２００の全体の＋Ｚ方向の厚さは、５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が好適である。このように配向層２００を比較的薄く形成することで、配向層２００が圧電アクチュエーター３００の変位を阻害するのを抑制して、圧電アクチュエーター３００の変位特性を向上、すなわち、比較的低い電圧で高い変位量を得ることができる。
【0029】
このような配向層２００を構成する各層は、スパッタリング法、物理蒸着法（ＰＶＤ法）、レーザーアブレーション法などの気相成膜法（略して気相法とも言う）、ＭＯＤ法、ゾル－ゲル法等の液相成膜法（略して液相法とも言う）によって形成することができる。ただし、配向層２００を構成する各層は、液相法で形成した方が、気相法によって形成する場合に比べて比較的厚さの薄い膜を形成することができる。
【0030】
本実施形態では、配向層２００として、図４に示すように、第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３が振動板５０側から圧電アクチュエーター３００側に向かって、すなわち、＋Ｚ方向側から－Ｚ方向側に向かって積層されている。
【0031】
このような配向層２００の材料としては、圧電体層７０の配向、本実施形態では、（１００）面に合わせて自己配向性の高い材料を用いることができる。具体的には、配向層２００の材料としては、例えば、ＬａＮｉｙＯｘ（略称ＬＮＯ）、ＳｒＲｕｙＯｘ（略称ＳＲＯ）、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉｙＯｘ（略称ＢＳＴ）、（Ｂｉ，Ｆｅ）ＴｉｙＯｘ（略称ＢＦＴ）から選択される少なくとも１つを含む。なお、第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３の各層のそれぞれが、上記したＬＮＯ、ＳＲＯ、ＢＳＴ、ＢＦＴから選択される少なくとも１つを含むものであればよい。また、第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３の各層のそれぞれが、ＬＮＯ、ＳＲＯ、ＢＳＴ、ＢＦＴから選択される少なくとも１つを含むとは、これらＬＮＯ、ＳＲＯ、ＢＳＴ、ＢＦＴから選択される１つ又は２つ以上の複数が５０質量％以上であることを言う。また、第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３の各層は、同じ材料を含むものであってもよく、異なる材料を含むものであってもよいが、配向し易くなる為、第１層２０１と第２層２０２、または第２層２０２と第３層２０３、または第１層２０１と第２層２０２と第３層２０３の３層が、同じ材料であったり同じ材料を含むことが好ましい。特に緩衝層となる第１層２０１と、第２層２０２の両方が同じ材料であったり同じ材料を含むことが配向率が向上する為に好ましい。なお、配向層２００を構成する各層は、異なる材料であっても格子定数、具体的にはａ軸の格子定数が近い材料であるのが好ましい。このように配向層２００を構成する各層として格子定数が近い材料を用いることで、配向層２００を構成する各層の間で格子整合させ易く、配向層２００の圧電体層７０側の上層をより優先配向させることができる。もちろん、配向層２００を構成する各層は、同じ材料を含むものであることが好ましい。このように配向層２００を構成する各層を同じ材料を含むものとすることで、配向層２００を構成する各層の間で格子整合させ易く、配向層２００の圧電体層７０側の上層をより優先配向させることができる。また、配向層２００の各層を同じ材料を含むものとすることで、配向層２００の製造時に各層毎に材料を変更する必要がなく、コストを低減することができると共に製造工程を簡略化することができる。ここで、配向層２００を構成する各層が同じ材料を含むとは、含まれる元素が同じであることを言う。つまり、配向層２００を構成する各層は、同一の元素を用いたものであれば、結晶構造が異なるものや、含まれる元素の比率が異なるものも含む。また、配向層２００を構成する各層が同じ材料を含むとは、配向層２００を構成する各層の製造時における原料が同じであるものを含む。
【0032】
なお、配向層２００としては、ＬＮＯを用いるのが好ましい。これは、上記材料の中でもＬＮＯの自己配向性が高いため、配向層２００としてＬＮＯを用いることで、配向層２００を構成する複数層の最上層の配向率を高くすることができるからである。したがって、配向層２００としてＬＮＯを用いることで、配向層２００の最上層の配向率を高くして、配向層２００の上に形成される圧電体層７０の配向率を向上し、圧電体層７０の変位効率を向上することができる。本実施形態では、配向層２００の各層として、例えば、ｘ＝３、ｙ＝１のＬａＮｉＯ３を用いた。
【0033】
第１層２０１は、当該第１層２０１よりも上に積層される第２層２０２以降を（１００）面優先配向をさせるために下地の影響を抑える緩衝層として機能するものである。この第１層２０１は、（１００）面優先配向をあまりしていない緩衝層となっている。
【0034】
第２層２０２は、第１層２０１上に設けられたものであり、第１層２０１がバッファーとなって下地である弾性膜５１の影響を受けずに自己配向することにより第１層２０１よりも（１００）面優先配向をしている。
【0035】
第３層２０３は、第２層２０２上に設けられたものであり、（１００）面優先配向をした第２層２０２上に、エピタキシャル成長によって第２層２０２よりもさらに配向率の高い（１００）面優先配向をしている。
【0036】
なお、本明細書において優先配向とは、５０％以上、好ましくは８０％以上の結晶が、所定の結晶面に配向していることを示すものとする。例えば「（１００）面優先配向をしている」とは、全ての結晶が（１００）面配向をしている場合と、半分以上の結晶（換言すると５０％以上、好ましくは８０％以上）が（１００）面配向をしている場合と、を含む。
【0037】
このように配向層２００は、２層以上の複数層を積層することで、最下層である第１層２０１を下地である振動板５０の影響を緩衝する緩衝層として機能させて、第１層２０１より上に積層された第２層２０２及び第３層２０３を下地である振動板５０の影響を抑制して、自己配向させることができる。したがって、配向層２００の上方に形成された圧電体層７０の配向を配向層２００によって制御することができる。
【0038】
なお、配向層２００は、圧電体層７０側の最上層が（１００）面優先配向をしていることが好ましい。これにより、配向層２００の上方に形成された圧電体層７０を（１００）面優先配向させると共に配向率を向上することができ、圧電定数ｄ３１が比較的大きな圧電体層７０を得ることができる。
【0039】
配向層２００上には、絶縁性を有する絶縁体膜５５が設けられている。本実施形態の絶縁体膜５５は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、一例として二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含むことが好ましい。ここで、酸化ジルコニウムを含む絶縁体膜５５とは、酸化ジルコニウムを主成分として含むものであれば、その他の材料を含むものであってもよい。なお、絶縁体膜５５の主成分が酸化ジルコニウムであるとは、絶縁体膜５５に含まれる酸化ジルコニウムが５０質量％以上であることを言う。このように酸化ジルコニウムを含む絶縁体膜５５を設けることで、詳しくは後述する圧電体層７０に含まれる成分、例えば、鉛（Ｐｂ）やビスマス（Ｂｉ）などが、絶縁体膜５５よりも下、つまり、弾性膜５１や流路形成基板１０に拡散するのを抑制することができる。したがって、酸化ジルコニウムを含む絶縁体膜５５を設けることで、弾性膜５１や流路形成基板１０に圧電体層７０に含まれる成分が拡散することによる剛性の低下などの不具合を抑制することができる。また、酸化ジルコニウムを含む絶縁体膜５５を設けることで、配向層２００に含まれる成分、例えば、ＬＮＯの場合には、ランタン（Ｌａ）及びニッケル（Ｎｉ）が圧電体層７０に拡散するのを抑制することができる。したがって、圧電体層７０の配向層２００側にランタンやニッケルが拡散した部分ができるのを抑制して、＋Ｚ方向において圧電体層７０の組成にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【0040】
なお、絶縁体膜５５として用いることができる材料は、配向層２００と格子整合できる材料であれば特に限定されない。絶縁体膜５５として用いることができる材料は、例えば、配向層２００のａ軸の格子定数に対して、誤差が５％以内のａ軸の格子定数を有する材料を用いることが好ましい。これにより、配向層２００上に格子整合させた絶縁体膜５５を形成することができる。このような絶縁体膜５５の材料としては、例えば、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミン酸ランタン（ＬａＡｌＯ３）を用いるようにしてもよい。
【0041】
また、絶縁体膜５５として、絶縁性を有する材料を用いることで、詳しくは後述する活性部３１０毎に設けられた第１電極６０同士が配向層２００によって短絡するのを抑制することができる。ちなみに、第１電極６０が複数の活性部３１０の共通電極として構成された場合であっても、絶縁体膜５５が導電性を有すると、第１電極６０以外の部分で絶縁体膜５５が圧電体層７０に電界を印加してしまうため、絶縁体膜５５は、絶縁性を有する材料である必要がある。
【0042】
このような絶縁体膜５５の－Ｚ方向側の面には、振動板５０を撓み変形させて圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーター３００が設けられている。圧電アクチュエーター３００は、振動板５０側である＋Ｚ方向側から－Ｚ方向側に向かって順次積層された第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを具備する。圧電アクチュエーター３００が、圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段となっている。このような圧電アクチュエーター３００は、圧電素子とも言い、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを含む部分を言う。また、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加した際に、圧電体層７０に圧電歪みが生じる部分を活性部３１０と称する。これに対して、圧電体層７０に圧電歪みが生じない部分を非活性部と称する。すなわち、活性部３１０は、圧電体層７０が第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた部分を言う。本実施形態では、凹部である圧力室１２毎に活性部３１０が形成されている。つまり、圧電アクチュエーター３００には複数の活性部３１０が形成されていることになる。そして、一般的には、活性部３１０の何れか一方の電極を活性部３１０毎に独立する個別電極とし、他方の電極を複数の活性部３１０に共通する共通電極として構成する。本実施形態では、第１電極６０が個別電極を構成し、第２電極８０が共通電極を構成している。もちろん、第１電極６０が共通電極を構成し、第２電極８０が個別電極を構成してもよい。この圧電アクチュエーター３００のうち、圧力室１２にＺ軸で対向する部分が可撓部となり、圧力室１２の外側部分が非可撓部となる。
【0043】
具体的には、第１電極６０は、図２及び図３に示すように、圧力室１２毎に切り分けられて活性部３１０毎に独立する個別電極を構成する。第１電極６０は、＋Ｘ方向において、圧力室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち、＋Ｘ方向において、第１電極６０の端部は、圧力室１２に対向する領域の内側に位置している。また、図３に示すように、第１電極６０のＹ軸において、ノズル２１側の端部は、圧力室１２よりも外側に配置されている。この第１電極６０のＹ軸において圧力室１２よりも外側に配置された端部に、引き出し配線である個別リード電極９１が接続されている。
【0044】
このような第１電極６０としては、導電性を有する材料であり、配向層２００上に形成されるものであれば、結晶構造を有する材料を用いることができる。このような第１電極６０の材料としては、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）等が挙げられる。
【0045】
圧電体層７０は、図２～図４に示すように、＋Ｙ方向の幅が所定の幅で、＋Ｘ方向に亘って連続して設けられている。圧電体層７０の＋Ｙ方向の幅は、圧力室１２の長手方向である＋Ｙ方向の長さよりも長い。このため、圧力室１２の＋Ｙ方向及び－Ｙ方向の両側では、圧電体層７０は、圧力室１２に対向する領域の外側まで延設されている。このような圧電体層７０のＹ軸においてノズル２１とは反対側の端部は、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のノズル２１とは反対側の端部は圧電体層７０によって覆われている。また、圧電体層７０のノズル２１側の端部は、第１電極６０の端部よりも内側に位置しており、第１電極６０のノズル２１側の端部は、圧電体層７０に覆われていない。なお、第１電極６０の圧電体層７０の外側まで延設された端部には、上述したように金（Ａｕ）等からなる個別リード電極９１が接続されている。
【0046】
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＋Ｘ方向の幅は、隔壁１１の幅と同一、もしくは、それより広くなっている。本実施形態では、凹部７１の＋Ｘ方向の幅は、隔壁１１の幅よりも広くなっている。これにより、振動板５０、配向層２００及び絶縁体膜５５の圧力室１２の＋Ｘ方向及び－Ｘ方向の両端部に対向する部分、所謂、振動板５０の腕部の剛性が抑えられるため、圧電アクチュエーター３００を良好に変位させることができる。なお、凹部７１は、圧電体層７０を厚さ方向である＋Ｚ方向に貫通して設けられていてもよく、また、圧電体層７０を＋Ｚ方向に貫通することなく、圧電体層７０の厚さ方向の途中まで設けられていてもよい。すなわち、凹部７１の＋Ｚ方向の底面には、圧電体層７０が完全に除去されていてもよく、圧電体層７０の一部が残留していてもよい。
【0047】
このような圧電体層７０は、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造の複合酸化物からなる圧電材料を用いて構成されている。本実施形態では、圧電材料としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ；Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）を用いている。ＰＺＴを圧電材料に用いることで、圧電定数ｄ３１が比較的大きな圧電体層７０が得られる。
【0048】
一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト構造の複合酸化物では、Ａサイトには酸素が１２配位しており、Ｂサイトには酸素が６配位して８面体（オクタヘドロン）をつくっている。本実施形態では、Ａサイトに鉛（Ｐｂ）が位置し、Ｂサイトにジルコニウム（Ｚｒ）及びチタン（Ｔｉ）が位置している。
【0049】
圧電材料は、上記のＰＺＴに限定されない。ＡサイトやＢサイトに他の元素が含まれていてもよい。例えば、圧電材料は、チタン酸ジルコン酸バリウム（Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、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）、シリコンを含むニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）等のペロブスカイト材料であってもよい。
【0050】
その他、圧電材料は、Ｐｂの含有量を抑えた材料、いわゆる低鉛系材料、又はＰｂを使用しない材料、いわゆる非鉛系材料であってもよい。圧電材料として低鉛系材料を使用すればＰｂの使用量を低減することができる。また、圧電材料として非鉛系材料を使用すれば、Ｐｂを使用せずに済む。よって、圧電材料として低鉛系材料や非鉛系材料の使用により、環境負荷を低減することができる。
【0051】
非鉛系圧電材料として、例えば、鉄酸ビスマス（ＢＦＯ；ＢｉＦｅＯ３）を含むＢＦＯ系材料が挙げられる。ＢＦＯでは、ＡサイトにＢｉが位置し、Ｂサイトに鉄（Ｆｅ）が位置している。ＢＦＯに、他の元素が添加されていてもよい。例えば、ＫＮＮに、鉄酸マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ランタン（Ｌａ）、バリウム（Ｂａ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、セリウム（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）、クロム（Ｃｒ）、カリウム（Ｋ）、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）から選択される少なくとも１種の元素が添加されていてもよい。
【0052】
また、非鉛系圧電材料の他の例として、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ；ＫＮａＮｂＯ３）を含むＫＮＮ系材料が挙げられる。ＫＮＮに、他の元素が添加されていてもよい。たとえば、ＫＮＮに、マンガン（Ｍｎ）、リチウム（Ｌｉ）、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ビスマス（Ｂｉ）、タンタル（Ｔａ）、アンチモン（Ｓｂ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、及びユウロピウム（Ｅｕ）から選択される少なくとも１種の元素が添加されていてもよい。
【0053】
圧電材料には、元素の一部欠損した組成を有する材料、元素の一部が過剰である組成を有する材料、及び元素の一部が他の元素に置換された組成を有する材料も含まれる。圧電体層７０の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材料や、元素の一部が他の元素に置換された材料も、本実施形態に係る圧電材料に含まれる。もちろん、本実施形態で使用可能な圧電材料は、上述したようなＰｂ、Ｂｉ、Ｎａ、Ｋ等を含む材料に限定されない。
【0054】
このような圧電体層７０は、最上層が（１００）面優先配向をした配向層２００の上方に形成することにより、（１００）面優先配向をしている。圧電体層７０の厚さとしては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度（０．５～５μｍ）に厚く形成する。
【0055】
ここで、一例としてシリコン単結晶基板からなる流路形成基板１０、ＬＮＯからなる配向層２００、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５、白金（Ｐｔ）からなる第１電極６０、ＰＺＴからなる圧電体層７０の配向とａ軸の格子定数とを下記表１に示す。なお、弾性膜５１は非晶質なため、弾性膜５１の下地であるシリコン単結晶基板の配向と格子定数を下記表１に示す。
【表1】
【0056】
配向層２００であるＬＮＯの格子定数３．９８Åに対して、２１／２倍すると、５．６３Åになるため、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜５５は、ＸＹ平面の面内で４５度回転した状態で格子整合させることができる。この絶縁体膜５５上に、白金（Ｐｔ）からなる第１電極６０は、絶縁体膜５５に格子整合することで（１００）面優先配向をして形成される。そして、（１００）面優先配向をした白金（Ｐｔ）の第１電極６０とＰＺＴの圧電体層７０の（１００）面の格子定数とは近いため、第１電極６０上に圧電体層７０を（１００）面優先配向させることができる。
【0057】
第２電極８０は、図２～図４に示すように、圧電体層７０の第１電極６０とは反対側である－Ｚ方向側に連続して設けられており、複数の活性部３１０に共通する共通電極を構成する。第２電極８０は、＋Ｙ方向が所定の幅となるように、＋Ｘ方向に亘って連続して設けられている。また、第２電極８０は、凹部７１の内面、すなわち、圧電体層７０の凹部７１の側面上及び凹部７１の底面である絶縁体膜５５上にも設けられている。もちろん、第２電極８０は、凹部７１の内面の一部のみに設けるようにしてもよく、凹部７１の内面の全面に亘って設けないようにしてもよい。
【0058】
また、第１電極６０からは、引き出し配線である個別リード電極９１が引き出されている。また、第２電極８０からは引き出し配線である共通リード電極９２が引き出されている。これら個別リード電極９１及び共通リード電極９２の圧電アクチュエーター３００に接続された端部とは反対側の端部には、可撓性を有する配線基板１２０が接続されている。配線基板１２０は、圧電アクチュエーター３００を駆動するためのスイッチング素子を有する駆動回路１２１が実装されている。
【0059】
このような圧電アクチュエーター３００が形成された流路形成基板１０の－Ｚ方向側の面には、図１及び図３に示すように、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接合されている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護する空間である保持部３１を有する。保持部３１は、＋Ｘ方向に並んで配置された圧電アクチュエーター３００の列毎に独立して設けられたものであり、＋Ｙ方向に２つ並んで形成されている。また、保護基板３０には、＋Ｙ方向に並んで配置された２つの保持部３１の間に＋Ｚ方向に貫通する貫通孔３２が設けられている。圧電アクチュエーター３００の電極から引き出された個別リード電極９１及び共通リード電極９２の端部は、この貫通孔３２内に露出するように延設され、個別リード電極９１及び共通リード電極９２と配線基板１２０とは、貫通孔３２内で電気的に接続されている。
【0060】
また、図３に示すように、保護基板３０上には、複数の圧力室１２に連通するマニホールド１００を流路形成基板１０と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接合されると共に、上述した連通板１５にも接合されている。本実施形態では、ケース部材４０は、連通板１５に接合されている。また、特に図示していないが、ケース部材４０と保護基板３０とも接合されている。
【0061】
このようなケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。この凹部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部４１に流路形成基板１０等が収容された状態で凹部４１のノズルプレート２０側の開口面が連通板１５によって封止されている。これにより、流路形成基板１０の外周部には、ケース部材４０と流路形成基板１０とによって第３マニホールド部４２が画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、ケース部材４０と流路形成基板１０とによって画成された第３マニホールド部４２と、によって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。マニホールド１００は、圧力室１２の並んで配置された方向である＋Ｘ方向に亘って連続して設けられており、各圧力室１２とマニホールド１００とを連通する供給連通路１９は、＋Ｘ方向に並んで配置されている。
【0062】
また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口するＺ２側の面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の液体噴射面２０ａ側の開口を封止している。このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、可撓性を有する薄膜からなる封止膜４６と、金属等の硬質の材料からなる固定基板４７と、を具備する。固定基板４７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４８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４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。
【0063】
【0064】
まず、図５に示すように、流路形成基板１０となる流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５１を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハー１１０を熱酸化することによって二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５１を形成した。もちろん、弾性膜５１の材料は、特にこれに限定されず、上述したその他の材料であってもよい。また、弾性膜５１の形成方法は熱酸化に限定されず、スパッタリング法、ＣＶＤ法、スピンコート法等によって形成してもよい。
【0065】
次に、図６に示すように、弾性膜５１上に配向層２００を形成する。配向層２００は、２層以上の複数層を積層して形成すればよい。本実施形態では、第１層２０１と第２層２０２と第３層２０３とを積層することで配向層２００を形成した。これら配向層２００を構成する第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３の材料としては、上述したように（１００）面に自己配向する材料であれば特に限定されず、例えば、ＬａＮｉｙＯｘ（略称ＬＮＯ）、ＳｒＲｕｙＯｘ（略称ＳＲＯ）、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉｙＯｘ（略称ＢＳＴ）、（Ｂｉ，Ｆｅ）ＴｉｙＯｘ（略称ＢＦＴ）から選択される少なくとも１つを含む。なお、第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３の各層のそれぞれが、上記したＬＮＯ、ＳＲＯ、ＢＳＴ、ＢＦＴから選択される少なくとも１つを含むものであればよい。また、第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３の各層のそれぞれが、ＬＮＯ、ＳＲＯ、ＢＳＴ、ＢＦＴから選択される少なくとも１つを含むとは、これらＬＮＯ、ＳＲＯ、ＢＳＴ、ＢＦＴから選択される１つ又は２つ以上の複数が５０質量％以上であることを言う。また、第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３の各層は、同じ材料を含むものであってもよく、異なる材料を含むものであってもよい。ただし、配向層２００を構成する各層は、同じ材料を含むものであることが好ましい。このように配向層２００を構成する各層を同じ材料で形成することにより、配向層２００の製造時に各層毎に材料を変更する必要がなく、コストを低減することができると共に製造工程を簡略化することができる。ここで、配向層２００を構成する各層が同じ材料を含むとは、含まれる元素が同じであることを言う。つまり、配向層２００を構成する各層は、同一の元素を用いたものであれば、結晶構造が異なるものや、含まれる元素の比率が異なるものも含む。また、配向層２００を構成する各層が同じ材料を含むとは、配向層２００を構成する各層の製造時における原料が同じであるものを含む。本実施形態では、配向層２００の各層の原材料として、例えば、ｘ＝３、ｙ＝１のＬａＮｉＯ３を用いた。
【0066】
このような配向層２００の形成方法は、スパッタリング法、真空蒸着法（ＰＶＤ法）、レーザーアブレーション法などの気相成膜法（略して気相法とも言う）、ＭＯＤ法、ゾル－ゲル法等の液相成膜法（略して液相法とも言う）によって形成することができる。本実施形態では、配向層２００を構成する第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３のそれぞれを液相法によって形成した。
【0067】
より詳細には、ランタンアセチルアセトナート、ニッケルアセチルアセトナート、酢酸、及び水を混合して混合溶液を得た後、混合溶液を加熱する。なお、水を混合しない場合又は酢酸を混合しない場合は、ランタンアセチルアセトナート及びニッケルアセチルアセトナートを溶解させることができず、また、混合溶液の安定性が悪化する。混合溶液の調製方法は特に限定されず、例えば、所定量のランタンアセチルアセトナートとニッケルアセチルアセトナートとを混合した後、これに、酢酸及び水を添加することにより混合溶液を得ることができる。酢酸及び水の混合方法も特に限定されず、酢酸を添加した後に水を添加してもよく、水を添加した後に酢酸を添加してもよく、酢酸と水とを混合してから添加してもよい。今回はランタンアセチルアセトナートと、ニッケルアセチルアセトナートを、酢酸と水とを混合した酢酸水に溶解させ加熱して前駆体を得る。この前駆体の溶液をスピンコート法により５００～３０００ｒｐｍで基板に塗布する（塗布工程）。次に、この基板に塗布された溶液を１００℃～２５０℃に加熱して、約１０分間乾燥し、乾燥膜を得る（乾燥工程）。そして、この乾燥膜を３００℃～５００℃に加熱して、約１０分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、乾燥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。この脱脂工程の後、脱脂された乾燥膜を５００℃～８００℃に加熱して約１０分間保持することによって焼成する（焼成工程）。第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３は、上記塗布工程から焼成工程をその都度行うことで形成する。すなわち、配向層２００の第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３の各層は、各々の成膜時に焼成工程を行う、つまりは各層を形成する際に断熱することで、第１層２０１と第２層２０２との間、第２層２０２と第３層２０３との間に界面が形成される。配向層２００を構成する各層を液相成膜法によって形成することで、各層の厚さを１０ｎｍ以下の比較的薄い厚さで形成することができる。なお、配向層２００の全体の＋Ｚ方向の厚さは、５ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることが好ましい。このように配向層２００を比較的薄く形成することで、配向層２００が圧電アクチュエーター３００の変位を阻害するのを抑制して、圧電アクチュエーター３００の変位特性を向上、すなわち、比較的低い電圧で高い変位量を得ることができる。
【0068】
このように２層以上、本実施形態では、第１層２０１、第２層２０２、第３層２０３の３層を積層した配向層２００を形成することで、第２層２０２及び第３層２０３を下地である振動板５０の影響を抑えて、自己配向によって（１００）面優先配向をさせることができる。
【0069】
次に、図７に示すように、配向層２００上に酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５を形成する。もちろん、絶縁体膜５５は、酸化ジルコニウムに限定されず、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミン酸ランタン（ＬａＡｌＯ３）等を用いるようにしてもよい。絶縁体膜５５を形成する方法としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等が挙げられる。このように配向層２００上に形成される絶縁体膜５５は、配向層２００の（１００）面と格子整合が行われることで、（１１０）面優先配向をする。
【0070】
次に、図８に示すように、絶縁体膜５５上の全面に亘って第１電極６０を形成する。この第１電極６０の材料は特に限定されないが、圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いる場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ない材料であることが望ましい。このため、第１電極６０の材料としては白金、イリジウム等が好適に用いられる。また、第１電極６０は、例えば、スパッタリング法やＰＶＤ法（物理蒸着法）などにより形成することができる。絶縁体膜５５上に形成される第１電極６０は、絶縁体膜５５の（１１０）面配向と格子整合が行われることで、（１００）面優先配向をする。
【0071】
次に、本実施形態では、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、金属錯体を溶媒に溶解・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。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法などの液相成膜法や、スパッタリング法、物理蒸着法（ＰＶＤ法）、レーザーアブレーション法等の気相成膜法を用いてもよい。
【0072】
圧電体層７０の具体的な形成手順としては、まず、図９に示すように、第１電極６０及び絶縁体膜５５上にＰＺＴ前駆体膜である圧電体前駆体膜７２を成膜する。すなわち、第１電極６０が形成された流路形成基板用ウェハー１１０上に金属錯体を含むゾル（溶液）を塗布する（塗布工程）。次に、この圧電体前駆体膜７２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７２を１７０～１８０℃で８～３０分間保持することで乾燥することができる。
【0073】
次に、乾燥した圧電体前駆体膜７２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７２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した。なお、ここでいう脱脂とは、圧電体前駆体膜７２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。
【0074】
次に、図１０に示すように、圧電体前駆体膜７２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７３を形成する（焼成工程）。この焼成工程では、圧電体前駆体膜７２を７００℃以上に加熱するのが好ましい。なお、焼成工程では、昇温レートを５０℃／ｓｅｃ以上とするのが好ましい。これにより優れた特性の圧電体膜７３を得ることができる。また、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。
【0075】
次に、図１１に示すように、第１電極６０上に１層目の圧電体膜７３を形成した段階で、第１電極６０及び１層目の圧電体膜７３を同時にパターニングする。なお、第１電極６０及び１層目の圧電体膜７３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。
【0076】
ここで、例えば、第１電極６０をパターニングしてから１層目の圧電体膜７３を形成する場合、フォト工程・イオンミリング・アッシングして第１電極６０をパターニングするため、第１電極６０の表面が変質してしまう。そうすると変質した面上に圧電体膜７３を形成しても当該圧電体膜７３の結晶性が良好なものではなくなり、２層目以降の圧電体膜７３も１層目の圧電体膜７３の結晶状態に影響して結晶成長するため、良好な結晶性を有する圧電体層７０を形成することができない。
【0077】
それに比べ、１層目の圧電体膜７３を形成した後に第１電極６０と同時にパターニングすれば、１層目の圧電体膜７３は第１電極６０等に比べて２層目以降の圧電体膜７３を良好に結晶成長させる種（シード）としても性質が強く、たとえパターニングで表層に極薄い変質層が形成されていても２層目以降の圧電体膜７３の結晶成長に大きな影響を与えない。
【0078】
次に、図１２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を複数回繰り返し行うことにより複数層の圧電体膜７３からなる圧電体層７０を形成する。
【0079】
本実施形態では、配向層２００を設けることによって、第１電極６０を（１００）面優先配向をさせることができる。したがって、（１００）面優先配向をした第１電極６０上に１層目の圧電体膜７３を形成する際に、圧電体膜７３の結晶化を促進させる種（シード）としてチタン（Ｔｉ）等の結晶種層を形成しなくても、第１電極６０上に（１００）面優先配向をした圧電体層７０を形成することができる。
【0080】
また、絶縁体膜５５は、（１１０）面優先配向をしているため、第１電極６０と１層目の圧電体膜７３をパターニングした後に、絶縁体膜５５上に２層目以降の圧電体膜７３を形成する際に、絶縁体膜５５上に再度、結晶種層、いわゆる、中間結晶種層を成膜する必要がないと考えられる。ちなみに、中間結晶種層は、圧電体膜７３が結晶化する際に、結晶化を促進させるシードとして機能し、圧電体膜７３の焼成後にはその一部が圧電体膜７３内に拡散すると共に、絶縁体膜５５上に熱酸化されて一部が残留する。このように絶縁体膜５５上に残留した中間結晶種層は、低誘電率であるため、中間結晶種層が絶縁体膜５５と圧電体層７０との間に形成されていると、圧電体層７０の活性部３１０に印加する実効電界が低下してしまう。本実施形態では、結晶種層及び中間結晶種層が不要であり、絶縁体膜５５と圧電体層７０との間に低誘電率の層が形成されないことから、活性部３１０の印加する実効電界が低下するのを抑制して、圧電アクチュエーター３００の変位低下を抑制することができる。
【0081】
なお、本実施形態では、第１電極６０と１層目の圧電体膜７３とを同時にパターニングしたが、特にこれに限定されず、第１電極６０をパターニングしてから、絶縁体膜５５上と第１電極６０上とに亘って１層目の圧電体膜７３を形成するようにしてもよい。このように第１電極６０をパターニングしてから１層目の圧電体膜７３を形成した場合であっても、上述のように絶縁体膜５５と第１電極６０とに格子整合させて圧電体膜７３を（１００）面優先配向させることができる。
【0082】
次に、図１３に示すように、圧電体層７０を各圧力室１２に対向する領域にパターニングする。本実施形態では、圧電体層７０上に所定形状に形成した図示しないマスクを設け、このマスクを介して圧電体層７０をエッチングする、いわゆるフォトリソグラフィーによってパターニングした。なお、圧電体層７０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。この圧電体層７０のパターニングによって凹部７１が形成される。
【0083】
次に、図１４に示すように、圧電体層７０上及び絶縁体膜５５上に亘って、第２電極８０を形成し、所定形状にパターニングして圧電アクチュエーター３００を形成する。そして、特に図示しないが、流路形成基板用ウェハー１１０上に個別リード電極９１及び共通リード電極９２を形成する。
【0084】
次に、図１５に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電アクチュエーター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を接合した後、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。保護基板用ウェハー１３０には、予め保持部３１（図３参照）が形成されたものである。
【0085】
次に、図１６に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜５３を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図１７に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０を、マスク膜５３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、隔壁１１によって区画された圧力室１２を形成する。
【0086】
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と保護基板用ウェハー１３０との接合体を図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。その後は、保護基板３０と流路形成基板１０との接合体に連通板１５、ノズルプレート２０、ケース部材４０、コンプライアンス基板４５等を接合することで、本実施形態の記録ヘッド１とする。
【0087】
（試験例１）
シリコン単結晶基板上を熱酸化することにより、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５１を形成し、この弾性膜５１上に上述した液相法によってＬＮＯを４層、積層することで配向層２００を形成した。その後、配向層２００上にＰＺＴからなる圧電体層７０を形成した。圧電体層７０の形成方法は、上述した実施形態１と同様である。配向層２００を構成する４層をそれぞれ成膜した後で、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により各層のＸ線回折パターンの測定を行った。Ｘ線回折パターンの測定は、ブルカー・エイエックスエス株式会社製（Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ社製）「Ｄ８ Ｄｉｓｃｏｖｅｒ」を用いた。この測定に際し、線源はＣｕＫα、検出器は２次元検出器（ＧＡＤＤＳ）を使用し、Ｘ線を各層に対して垂直、つまり＋Ｚ方向に照射し、室温にて測定した。Ｘ線回折パターンの結果を図１８～図２１に示す。
シリコン単結晶基板上を熱酸化することにより、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５１を形成し、この弾性膜５１上に上述した液相法によってＬＮＯを４層、積層することで配向層２００を形成した。その後、配向層２００上にＰＺＴからなる圧電体層７０を形成した。圧電体層７０の形成方法は、上述した実施形態１と同様である。配向層２００を構成する４層をそれぞれ成膜した後で、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により各層のＸ線回折パターンの測定を行った。Ｘ線回折パターンの測定は、ブルカー・エイエックスエス株式会社製（Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ社製）「Ｄ８ Ｄｉｓｃｏｖｅｒ」を用いた。この測定に際し、線源はＣｕＫα、検出器は２次元検出器（ＧＡＤＤＳ）を使用し、Ｘ線を各層に対して垂直、つまり＋Ｚ方向に照射し、室温にて測定した。Ｘ線回折パターンの結果を図１８～図２１に示す。
【0088】
図１８に示すように、１層目のＬＮＯは、ＬＮＯの（１００）面配向、（１１０）面配向のピークが見られず、優先配向していないことが分かった。
【0089】
図１９に示すように、２層目のＬＮＯは、２θが２３°付近にＬＮＯの（１００）面配向のピークが見られ、２θが３３°付近にＬＮＯの（１１０）面配向のピークが見られた。このうち（１００）面配向のピークが強く、（１００）面に優先配向したものであることが分かった。
【0090】
図２０に示すように、３層目のＬＮＯは、２θが２３°付近にＬＮＯの（１００）面配向のピークが見られ、２θが３３°付近にＬＮＯの（１１０）面配向のピークが見られた。このうち（１００）面配向のピークが強く、（１００）面に優先配向したものであることが分かった。また、３層目のＬＮＯは、２層目のＬＮＯに比べて（１００）面配向のピークが強いことから、３層目のＬＮＯの方が、２層目のＬＮＯよりも（１００）面の配向率が高いことが分かった。
【0091】
図２１に示すように、４層目のＬＮＯは、２θが２３°付近にＬＮＯの（１００）面配向のピークが見られ、２θが３３°付近にＬＮＯの（１１０）面配向のピークが見られた。また、４層目のＬＮＯは、３層目のＬＮＯと同等の配向率であることが分かった。
【0092】
以上の結果から、ＳｉＯ２の弾性膜５１上に形成する配向層２００としては、２層以上を積層することで、配向層２００の最上層を（１００）面に優先配向させることができる。配向層２００としては、３層以上を積層することで、最上層を高い配向率で（１００）面に優先配向させることができる。
【0093】
（試験例２）
上記試験例１と同様の工程によって、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５１上に３層のＬＮＯからなる配向層２００を形成した。また、配向層２００上にＰＺＴからなる圧電体層７０を形成した。圧電体層７０の形成方法は、上述した実施形態１と同様である。このように積層した各膜について、厚さ方向の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した。弾性膜５１、配向層２００及び圧電体層７０のＴＥＭ画像を図２２に示す。
上記試験例１と同様の工程によって、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５１上に３層のＬＮＯからなる配向層２００を形成した。また、配向層２００上にＰＺＴからなる圧電体層７０を形成した。圧電体層７０の形成方法は、上述した実施形態１と同様である。このように積層した各膜について、厚さ方向の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した。弾性膜５１、配向層２００及び圧電体層７０のＴＥＭ画像を図２２に示す。
【0094】
図２２に示すＴＥＭ画像から、ＬＮＯの１層目、２層目、３層目の間に結晶構造が断裂された界面が形成されていることが分かった。また、１層目のＬＮＯは、柱状結晶が認められず優先配向していないのに対し、２層目のＬＮＯ及び３層目のＬＮＯは、柱状結晶が認められ優先配向していることが分かった。このため、配向層２００は、２層以上の複数層を積層することにより、１層目のＬＮＯが犠牲層となって下地である弾性膜５１の非晶質の終端を断裂して、２層目以降のＬＮＯを自己配向させることができる。つまり、自己配向性の高い層を２層以上積層して配向層２００を形成することで、配向層２００の最上層を自己配向によって（１００）面優先配向をさせることができる。したがって、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる弾性膜５１上に形成された配向層２００の上方に（１００）面優先配向をした圧電体層７０を容易に形成することができる。このように配向層２００を設けることで、圧電体層７０を成膜する際に、第１電極６０上及び絶縁体膜５５上に、圧電体層７０の結晶化を促進させるシードとしてチタン（Ｔｉ）等の結晶種層を形成する必要がない。ちなみに、結晶種層は、圧電体層７０が結晶化する際に、結晶化を促進させるシードとして機能し、圧電体層７０の焼成後にはその一部が圧電体層７０内に拡散すると共に、第１電極６０上及び絶縁体膜５５上に熱酸化されて一部が残留するものである。このように第１電極６０及び絶縁体膜５５上に残留した結晶種層は、低誘電率であるため、結晶種層が第１電極６０と圧電体層７０との間だけではなく、絶縁体膜５５と圧電体層７０との間にも形成されていると、圧電体層７０の活性部３１０に印加する実効電界が低下してしまう。本実施形態では、結晶種層が不要であり、絶縁体膜５５と圧電体層７０との間に低誘電率の結晶種層が形成されていないことから、活性部３１０の印加する実効電界が低下するのを抑制して、圧電アクチュエーター３００の変位低下を抑制することができる。
【0095】
以上説明したように、本実施形態の圧電デバイスの一例であるインクジェット式記録ヘッド１では、振動板５０と、振動板５０上に形成された第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を有する圧電アクチュエーター３００と、を具備し、振動板５０と圧電体層７０との間に、２層以上の複数層が積層された配向層２００を具備する。本実施形態では、配向層２００は、第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３が積層されて構成されている。
【0096】
このように振動板５０と圧電体層７０との間に、複数層が積層された配向層２００を設けることで、配向層２００の振動板５０側の最下層を下地である振動板５０の影響を抑える犠牲層として機能させて、最下層上に形成される最上層を下地である振動板５０の影響を抑えて、自己配向によって優先配向させることができる。したがって、優先配向した配向層２００の上方に圧電体層７０の配向を制御して形成することができる。
【0097】
また、本実施形態の記録ヘッド１では、配向層２００は、同じ材料を含む層が積層されていることが好ましい。このように配向層２００を構成する各層に同じ材料を用いることで、各層の格子定数を揃えて格子整合を行わせることができるため、配向層２００の圧電体層７０側の最上層の配向率を向上することができる。また、配向層２００を構成する各層を同じ材料で形成することで、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【0098】
また、本実施形態の記録ヘッド１では、振動板５０が、酸化ケイ素を含むことが好ましい。このように非晶質の振動板５０であっても、複数層を積層した配向層２００を設けることで、配向層２００の振動板５０側の最下層が緩衝層として機能させることができ、最上層を自己配向によって優先配向させることができる。
【0099】
また、本実施形態の記録ヘッド１では、配向層２００が、ＬａＮｉｙＯｘ、ＳｒＲｕｙＯｘ、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉｙＯｘ、（Ｂｉ，Ｆｅ）ＴｉｙＯｘから選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。このように配向層２００として、自己配向性の高い材料を用いることで、配向層２００の最上層を優先配向させることができる。また、配向層２００として上記材料を用いることで、配向層２００の上方に圧電体層７０を（１００）面に優先配向して形成することができる。
【0100】
また、本実施形態の記録ヘッド１では、配向層２００が、ＬａＮｉｙＯｘであることが好ましい。このように配向層２００として自己配向性の高いＬＮＯを用いることで、配向層２００を構成する複数層の最上層の配向率を高くすることができる。したがって、配向層２００の配向率を高くして、配向層２００の上に形成される圧電体層７０の配向率を向上し、圧電体層７０の変位効率を向上することができる。
【0101】
また、本実施形態の記録ヘッド１では、配向層２００の圧電体層７０側の層が（１００）面優先配向をしていることが好ましい。このように配向層２００の圧電体層７０側の層を（１００）面優先配向させることで、配向層２００の上方に形成される圧電体層７０を（１００）面優先配向させて、圧電定数ｄ３１が比較的大きな圧電体層７０を得ることができる。
【0102】
また、本実施形態の記録ヘッド１では、配向層２００は、３層以上が積層されていることが好ましい。このように配向層２００は、３層以上を積層して構成することで、配向層２００の圧電体層７０側の最上層の配向率を向上して、配向層２００の上方に形成される圧電体層７０の配向率を向上することができる。したがって、圧電定数ｄ３１が比較的大きな圧電体層７０を得ることができる。
【0103】
また、本実施形態の記録ヘッド１では、配向層２００の各層は、１０ｎｍ以下の厚さであることが好ましい。このように配向層２００の各層を１０ｎｍ以下の厚さで形成することで、配向層２００が圧電アクチュエーター３００の変位を阻害するのを抑制して、圧電アクチュエーター３００に優れた変位特性、すなわち、低い電圧で高い変位量を得ることができる。
【0104】
また、本実施形態の記録ヘッド１では、配向層２００と圧電体層７０との間には、酸化ジルコニウムを含む層である絶縁体膜５５が設けられていることが好ましい。このように配向層２００と圧電体層７０との間に酸化ジルコニウムを含む絶縁体膜５５を設けることで、圧電体層７０の成分が絶縁体膜５５よりも振動板５０側に拡散するのを抑制することができる。また、配向層２００と圧電体層７０との間に酸化ジルコニウムを含む絶縁体膜５５を設けることで、配向層２００の成分が圧電体層７０側に拡散するのを抑制することができる。したがって、圧電体層７０は、厚さ方向である＋Ｚ方向に亘って組成にばらつきが生じるのを抑制して、変位特性を向上することができる。
【0105】
また、本実施形態の圧電デバイスの一例であるインクジェット式記録ヘッド１の製造方法では、振動板５０と、振動板５０上に形成された第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を有する圧電アクチュエーター３００と、振動板５０と圧電体層７０との間に、２層以上の複数層が積層された配向層２００と、を具備し、配向層２００を構成する各層を液相法によって形成する。このように配向層２００の各層を液相法によって形成することで、比較的厚さの薄い配向層２００を形成することができる。また、振動板５０と圧電体層７０との間に、複数層が積層された配向層２００を設けることで、配向層２００の振動板５０側の最下層を下地である振動板５０の影響を抑える犠牲層として機能させて、最下層上に形成される最上層を下地である振動板５０の影響を抑えて、自己配向によって優先配向させることができる。したがって、優先配向した配向層２００の上方に圧電体層７０の配向を制御して形成することができる。
【0106】
また、本実施形態の記録ヘッド１の製造方法では、配向層２００は、同じ材料を含む層を積層することが好ましい。このように配向層２００を構成する各層に同じ材料を用いることで、各層の格子定数を揃えて格子整合を行わせることができるため、配向層２００の圧電体層７０側の最上層の配向率を向上することができる。また、配向層２００を構成する各層を同じ材料で形成することで、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【0107】
また、本実施形態の記録ヘッド１の製造方法では、振動板５０が、酸化ケイ素を含むことが好ましい。このように非晶質の振動板５０であっても、複数層を積層した配向層２００を設けることで、配向層２００の振動板５０側の最下層が緩衝層として機能させることができ、最上層を自己配向によって優先配向させることができる。
【0108】
また、本実施形態の記録ヘッド１の製造方法では、配向層２００が、ＬａＮｉｙＯｘ、ＳｒＲｕｙＯｘ、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉｙＯｘ、（Ｂｉ，Ｆｅ）ＴｉｙＯｘから選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。このように配向層２００として、自己配向性の高い材料を用いることで、配向層２００の最上層を優先配向させることができる。また、配向層２００として上記材料を用いることで、配向層２００の上方に圧電体層７０を（１００）面に優先配向して形成することができる。
【0109】
また、本実施形態の記録ヘッド１の製造方法では、配向層２００が、ＬａＮｉｙＯｘであることが好ましい。このように配向層２００として自己配向性の高いＬＮＯを用いることで、配向層２００を構成する複数層の最上層を自己配向によって高い配向率で優先配向させることができる。
【0110】
また、本実施形態の記録ヘッド１の製造方法では、配向層２００の圧電体層７０側の層が（１００）面優先配向をしていることが好ましい。このように配向層２００の圧電体層７０側の層を（１００）面優先配向させることで、配向層２００の上方に形成される圧電体層７０を（１００）面優先配向させて、圧電定数ｄ３１が比較的大きな圧電体層７０を得ることができる。
【0111】
また、本実施形態の記録ヘッド１の製造方法では、配向層２００は、３層以上を積層することが好ましい。このように配向層２００は、３層以上を積層して形成することで、配向層２００の圧電体層７０側の最上層の配向率を向上することができる。
【0112】
また、本実施形態の記録ヘッド１の製造方法では、配向層２００の各層は、１０ｎｍ以下の厚さで形成することが好ましい。このように配向層２００の各層を１０ｎｍ以下の厚さで形成することで、配向層２００が圧電アクチュエーター３００の変位を阻害するのを抑制して、圧電アクチュエーター３００に優れた変位特性、すなわち、低い電圧で高い変位量を得ることができる。
【0113】
また、本実施形態の記録ヘッド１の製造方法では、配向層２００と圧電体層７０との間に、酸化ジルコニウムを含む層である絶縁体膜５５を設けることが好ましい。このように配向層２００と圧電体層７０との間に酸化ジルコニウムを含む絶縁体膜５５を設けることで、圧電体層７０の成分が絶縁体膜５５よりも振動板５０側に拡散するのを抑制することができる。また、配向層２００と圧電体層７０との間に酸化ジルコニウムを含む絶縁体膜５５を設けることで、配向層２００の成分が圧電体層７０側に拡散するのを抑制することができる。したがって、圧電体層７０は、厚さ方向である＋Ｚ方向に亘って組成にばらつきが生じるのを抑制して、変位特性を向上することができる。
【0114】
（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、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
【0115】
例えば、上述した実施形態１では、第１電極６０を活性部３１０毎に独立した個別電極とし、第２電極８０を複数の活性部３１０に共通する共通電極としたが、これに限定されない。ここで、第１電極６０を共通電極とし、第２電極８０を個別電極とした構成を図２３及び図２４に示す。なお、図２３は、圧電アクチュエーターの変形例を示す記録ヘッドのＡ－Ａ′線に準じた断面図の要部を拡大した図である。図２４は、圧電アクチュエーターの変形例を示す記録ヘッドのＢ－Ｂ′線に準じた断面図の要部を拡大した図である。
【0116】
【0117】
また、圧電体層７０及び第２電極８０は、圧力室１２毎に切り分けられて構成されている。この第２電極８０が活性部３１０の個別電極を構成する。活性部３１０毎に切り分けられて構成されている。このような構成であっても、上述した実施形態１と同様に、振動板５０である弾性膜５１と圧電体層７０との間に、複数層、本実施形態では第１層２０１、第２層２０２及び第３層２０３で構成された配向層２００を設けることで、配向層２００の最上層である第３層２０３を下地である振動板５０の影響を抑えて優先配向させることができる。したがって、配向層２００の上方に形成される圧電体層７０の配向を制御して、圧電体層７０を（１００）面に優先配向させることができる。
【0118】
また、上述した実施形態１では、配向層２００は、振動板５０と絶縁体膜５５との間に設けるようにしたが、配向層２００は、振動板５０と圧電体層７０との間であれば、その他の部分に設けられていてもよい。例えば、配向層２００は、絶縁体膜５５と第１電極６０との間に設けられていてもよい。また、配向層２００は、第１電極６０と圧電体層７０との間に設けられていてもよい。何れの場所に設けられていても、配向層２００は、２層以上の複数層が積層されて構成されることで、最下層を下地の影響を抑える犠牲層として機能させて、最上層を自己配向によって優先配向させることができる。したがって、配向層２００の上方に形成される圧電体層７０の配向を制御して、圧電体層７０を優先配向させることができる。
【0119】
また、上述した実施形態１では、絶縁体膜５５は、必ずしも必要ではなく、絶縁体膜５５を設けないようにしてもよい。
【0120】
また、これら各実施形態の記録ヘッド１は、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置に搭載される。図２５は、一実施形態に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【0121】
図２５に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、記録ヘッド１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、キャリッジ３に搭載されている。この記録ヘッド１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の軸方向に移動自在に設けられている。
【0122】
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１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。
【0123】
このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１に対して記録シートＳを＋Ｘ方向に搬送し、キャリッジ３を記録シートＳに対してＹ方向に往復移動させながら、記録ヘッド１からインク滴を吐出させることで記録シートＳの略全面に亘ってインク滴の着弾、所謂、印刷が実行される。
【0124】
また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向であるＹ方向に往復移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向であるＸ方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【0125】
なお、上記実施形態においては、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、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置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や液体噴射装置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、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。
【0126】
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限定されず、超音波デバイス、モーター、圧力センサー、焦電素子、強誘電体素子などの圧電デバイスにも適用することができる。また、これらの圧電デバイスを利用した完成体、たとえば、上記液体等噴射ヘッドを利用した液体等噴射装置、上記超音波デバイスを利用した超音波センサー、上記モーターを駆動源として利用したロボット、上記焦電素子を利用したＩＲセンサー、強誘電体素子を利用した強誘電体メモリーなども、圧電デバイスに含まれる。
【符号の説明】
【0127】
Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１…インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、２…カートリッジ、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、６…駆動モーター、７…タイミングベルト、８…搬送ローラー、１０…流路形成基板、１１…隔壁、１２…圧力室、１５…連通板、１６…ノズル連通路、１７…第１マニホールド部、１８…第２マニホールド部、１９…供給連通路、２０…ノズルプレート、２０ａ…液体噴射面、２１…ノズル、３０…保護基板、３１…保持部、３２…貫通孔、４０…ケース部材、４１…凹部、４２…第３マニホールド部、４３…接続口、４４…導入口、４５…コンプライアンス基板、４６…封止膜、４７…固定基板、４８…開口部、４９…コンプライアンス部、５０…振動板、５１…弾性膜、５３…マスク膜、５５…絶縁体膜、６０…第１電極、７０…圧電体層、７１…凹部、７２…圧電体前駆体膜、７３…圧電体膜、８０…第２電極、９１…個別リード電極、９２…共通リード電極、１００…マニホールド、１１０…流路形成基板用ウェハー、１２０…配線基板、１２１…駆動回路、１３０…保護基板用ウェハー、２００…配向層、２０１…第１層、２０２…第２層、２０３…第３層、３００…圧電アクチュエーター、３１０…活性部、Ｓ…記録シート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】