(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｒＯ２膜上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成されたＴｉ層と、該Ｔｉ層上に形成された圧電体膜と、該圧電体膜上に形成された上部電極とを備えた圧電体素子であって、
前記圧電体膜は、Ｘ線回折広角法により測定した１００面配向度が４０％以上７０％以下であることを特徴とする圧電体素子。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電体素子であって、
前記圧電体膜は、Ｘ線回折広角法により測定した１１０面配向度が１０％以下、１１１面配向度が残部であることを特徴とする圧電体素子。
【請求項３】
請求項１に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極は、最上層に位置しＩｒを含む第一層と、次層に位置しＰｔを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して３０％以上５０％以下であり、
前記下部電極上に厚さ４ｎｍ以上６ｎｍ以下のＴｉ層を形成し、該Ｔｉ層上に圧電体膜を形成したことを特徴とする圧電体素子。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極は、前記第二層の次層であって前記下部電極の最下層に位置し且つＩｒを含む第三層を備えたことを特徴とする圧電体素子。
【請求項５】
請求項３に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極のうち、Ｐｔを含む前記第二層が最下層であることを特徴とする圧電体素子。
【請求項６】
請求項１に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極は、最上層に位置しＰｔを含む第一層と、次層に位置しＩｒを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して２０％以上４０％以下であり、
前記下部電極上に厚さ４ｎｍ以上６ｎｍ以下のＴｉ層を形成し、該Ｔｉ層上に圧電体膜を形成したことを特徴とする圧電体素子。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極のうち、Ｉｒを含む前記第二層が最下層であることを特徴とする圧電体素子。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の圧電体素子が、該圧電体素子の設置面である振動板上に圧電アクチュエータとして設けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載のインクジェット式記録ヘッドを印字手段として備えていることを特徴とするプリンタ。
【請求項１０】
基板上に、ＺｒＯ２膜を形成する工程と、
該ＺｒＯ２膜上に下部電極を形成する工程と、
該下部電極上に厚さ４ｎｍ以上６ｎｍ以下のＴｉ層を形成する工程と、
該Ｔｉ層上に圧電体前駆体膜を形成する工程と、
焼成工程と、を備える圧電体素子の製造方法であって、
前記下部電極は、最上層に位置しＩｒを含む第一層と、次層に位置しＰｔを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して３０％以上５０％以下であり、
前記下部電極を形成する工程は、
Ｐｔを含む前記第二層を形成する工程と、
該第二層上にＩｒを含む前記第一層を形成する工程とを少なくとも備える、ことを特徴とする圧電体素子の製造方法。
【請求項１１】
基板上に、ＺｒＯ２膜を形成する工程と、
該ＺｒＯ２膜上に下部電極を形成する工程と、
該下部電極上に厚さ４ｎｍ以上６ｎｍ以下のＴｉ層を形成する工程と、
該Ｔｉ層上に圧電体前駆体膜を形成する工程と、
焼成工程と、を備える圧電体素子の製造方法であって、
前記下部電極は、最上層に位置しＰｔを含む第一層と、次層に位置しＩｒを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して２０％以上４０％以下であり、
前記下部電極を形成する工程は、
Ｉｒを含む前記第二層を形成する工程と、
該第二層上にＰｔを含む前記第一層を形成する工程とを少なくとも備える、ことを特徴とする圧電体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機械変換機能を有する圧電体素子に係り、特に、インクジェット式記録ヘッドに用いた際に、優れた圧電特性が得られる圧電体素子、インクジェット式記録ヘッド、プリンタおよび圧電体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録ヘッドは、プリンタのインク吐出の駆動源として圧電体素子を用いる。この圧電体素子は、一般的に、圧電体薄膜とこれを挟んで配置される上部電極および下部電極とを備えて構成される。
【０００３】
従来、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜の結晶構造を規定したり、下部電極上にＴｉ核を形成させることにより、特性改善を図った圧電体素子が開発されている。たとえば、特開平１０−８１０１６号公報には、菱面体晶系の結晶構造を備えかつ所定の配向度を備えたＰＺＴ薄膜が開示されている。また、特開平８−３３５６７６号公報には、Ｉｒの下部電極上にチタン核を形成した圧電体素子が開示されている。
【０００４】
しかし、従来の圧電体素子では、圧電体薄膜の所定の配向度を安定して再現性良く得ることが困難であるという問題があった。このような圧電体素子は、安定した高い圧電特性を得ることが難しく、インクジェット式記録ヘッドないしはプリンタの印字性能を十分に得られない要因となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解消して、圧電体薄膜の所定の配向度を安定して再現性良く得ることにより、安定した高い圧電特性を備えた圧電体素子およびこれを用いたインクジェト式記録ヘッド、プリンタ並びに圧電体素子の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電体素子は、ＺｒＯ２膜上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された圧電体膜と、該圧電体膜上に形成された上部電極とを備えた圧電体素子であって、前記圧電体膜は、Ｘ線回折広角法により測定した１００面配向度が４０％以上７０％以下であることを特徴とする。
【０００７】
また、１１０面配向度が１０％以下、１１１面配向度が残部であることが好ましい。
【０００８】
特に、前記下部電極は、
▲１▼最上層に位置しＩｒを含む第一層と、次層に位置しＰｔを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して３０％以上５０％以下であり、前記下部電極上に厚さ４ｎｍ以上６ｎｍ以下のＴｉ層を形成し、該Ｔｉ層上に圧電体膜を形成したものである。また、
▲１▼−１前記第二層の次層であって前記下部電極の最下層に位置し且つＩｒを含む第三層を備えていてもよく、
▲１▼−２前記下部電極のうち、Ｐｔを含む前記第二層が最下層であってもよい。
【０００９】
また、前記下部電極は、
▲２▼最上層に位置しＰｔを含む第一層と、次層に位置しＩｒを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して２０％以上４０％以下であり、前記下部電極上に厚さ４ｎｍ以上６ｎｍ以下のＴｉ核の層を形成し、該Ｔｉ層上に圧電体膜を形成したことを特徴とするものである。また、
▲２▼−１前記下部電極のうち、Ｉｒを含む前記第二層が最下層であってもよい。
【００１０】
また、本発明は、上記した圧電体素子が設置面である振動板上に圧電アクチュエータとして設けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドである。
【００１１】
また、本発明は、このインクジェット式記録ヘッドを印字手段として備えていることを特徴とするプリンタである。
【００１２】
さらに、本発明は、基板上に、ＺｒＯ２膜を形成する工程と、該ＺｒＯ２膜上に下部電極を形成する工程と、該下部電極上に厚さ４ｎｍ以上６ｎｍ以下のＴｉ核の層を形成する工程と、該Ｔｉ層上に圧電体前駆体膜を形成する工程と、焼成工程と、を備える圧電体素子の製造方法であって、
▲１▼前記下部電極は、最上層に位置しＩｒを含む第一層と、次層に位置しＰｔを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して３０％以上５０％以下であり、前記下部電極を形成する工程は、Ｐｔを含む前記第二層を形成する工程と、該第二層上にＩｒを含む前記第一層を形成する工程とを少なくとも備えるか、または、
▲２▼前記下部電極は、最上層に位置しＰｔを含む第一層と、次層に位置しＩｒを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して２０％以上４０％以下であり、前記下部電極を形成する工程は、Ｉｒを含む前記第二層を形成する工程と、該第二層上にＰｔを含む前記第一層を形成する工程とを少なくとも備えることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（原理説明）
図９に、ＺｒＯ２膜上にＩｒ層／Ｐｔ層／Ｉｒ層の順で積層された下部電極と、Ｔｉ核とを形成し、更に圧電体前駆体膜を形成して結晶化させた圧電体素子について、圧電体薄膜の１００面配向度とＴｉ核の厚さとの関係を測定した図を示す。図９において、符号（ア）は、Ｐｔを含む下部電極第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して１０％程度の場合を示す。この場合には、Ｔｉ核の厚さが４ｎｍ以上６ｎｍ以下では１００面配向度を約９０％まで高めることが可能である。しかし、１００面配向度をこれと異なる値に調整しようとする場合、Ｔｉ核の厚さの変化に対する１００面配向度の変動が大きすぎ、所望の１００面配向度を安定して再現性良く得ることができない。
【００１４】
これに対して図９の符号（イ）は、Ｐｔを含む下部電極第二層の厚さの下部電極全体の厚さに対する比率を上記（ア）の場合より増加させた場合を示す。この場合には、Ｐｔの影響を受けて圧電体薄膜の１１１面配向度が上昇し、１００面配向度が上記（ア）の場合より低くなるとともに、Ｔｉ核の厚さが４ｎｍ以上６ｎｍ以下において、１００面配向度が安定した値を示している。
【００１５】
このように、Ｔｉ核の厚さを４〜６ｎｍとするとともに、下部電極全体の厚さに対するＰｔ層の厚さの割合を調節することにより、１００面配向度（１００面配向度と１１１面配向度との比率）を所望の割合に再現性良く合わせ込むことが可能となる。
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの圧電体素子部分を拡大した層構造断面図である。
【００１８】
図１に示すように、圧電体素子４０は、酸化膜３１上にＺｒＯ２膜３２、下部電極４２、圧電体薄膜４３および上部電極４４を順次積層して構成されている。
【００１９】
酸化膜３１は、例えば厚さ２２０μｍの単結晶シリコンからなる圧力室基板２０上に形成する。好適には、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる膜を１．０μｍの厚さに形成して得る。
【００２０】
ＺｒＯ２膜３２は、弾性を備える層であって、酸化膜３１と一体となって振動板３０を構成している。このＺｒＯ２膜３２は、弾性を与える機能を備えるため、好ましくは、２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の厚みを有する。
【００２１】
ＺｒＯ２膜３２と下部電極４２の間には、双方の層を密着するような金属、好ましくは、チタンまたはクロムからなる密着層（図示しない）を設けてもよい。密着層は、圧電体素子の設置面への密着性が良くするために形成するものであり、当該密着性が確保できる場合には形成しなくてもよい。また、密着層を設ける場合は、最低限の密着性が確保できるようにするため、好ましくは、１０ｎｍ以上の厚みとする。
【００２２】
下部電極４２は、最下層に位置しＩｒを含む第三層４２３と、下部電極４２の厚さに対して３０％以上５０％以下の厚さであって、Ｐｔを含む第二層４２４と、最上層に位置しＩｒを含む第一層４２５とから構成されている。下部電極４２の全体の厚みは特に制限はなく、例えば１００ｎｍとする。なお、焼成前における密着層の厚みをｄ０、第三層４２３の厚みをｄ１、第二層の厚みをｄ２、第一層の厚みをｄ３、焼成後の下部電極全体の厚みをｄＴとしたとき、
ｄＴ＝３．６×ｄ０＋２．４×ｄ１＋０．８×ｄ２＋２．３×ｄ３
の関係が満たされることが好ましい。
【００２３】
下部電極４２の上にはＴｉ核の層（図示しない）が形成されている。Ｔｉ核は、４ｎｍ以上６ｎｍ以下の厚みである。
【００２４】
圧電体薄膜４３は、通常の圧電性セラミックスの結晶で構成された強誘電体であり、好ましくは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケルまたは酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したものからなる。圧電体薄膜４３の組成は圧電体素子の特性、用途等を考慮して適宜選択する。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）等が好適に用いられる。また、チタン酸鉛やジルコニウム酸鉛にニオブ（Ｎｂ）を適宜添加することにより、圧電特性に優れた膜を得ることができる。
【００２５】
圧電体薄膜４３は、Ｘ線回折広角法により測定した１００面配向度が４０％以上７０％以下である。そして、１１０面配向度は１０％以下、１１１面配向度が残部である。
【００２６】
圧電体薄膜４３の厚みは、製造工程でクラックが発生しない程度に抑え、一方、十分な変位特性を呈する程度に厚くする必要があり、例えば１５００ｎｍとする。
【００２７】
上部電極４４は、下部電極４２と対になる電極であり、好適には、ＰｔまたはＩｒにより構成される。上部電極４４の厚みは、好適には５０ｎｍ程度である。
【００２８】
図４は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの主要部の構造を示す斜視図一部断面図である。
【００２９】
図４に示すように、インクジェット式記録へッドは、ノズル板１０、圧力室基板２０、振動板３０および圧電体素子４０から構成される。
【００３０】
圧力室基板２０は、圧力室（キャビティ）２１、側壁２２、リザーバ２３および供給口２４を備えている。圧力室２１は、シリコン等の基板をエッチングすることにより、インクなどを吐出するために貯蔵する空間として形成されたものである。側壁２２は、圧力室２１を仕切るよう形成されている。リザーバ２３は、インクを共通して各圧力室２１に充たすための流路となっている。供給口２４は、リザーバ２３から各圧力室２１へインクを導入可能に形成されている。
【００３１】
ノズル板１０は、圧力室基板２０に設けられた圧力室２１の各々に対応する位置にそのノズル１１が配置されるよう、圧力室基板２０の一方の面に貼り合わせられている。
【００３２】
振動板３０は、上述したように酸化膜３１とＺｒＯ２膜３２とを積層して形成されたものである。本発明の圧電体素子４０は、当該振動板３０の上に圧電アクチュエータとして設けられている。各圧力室２１に対応する振動板３０上の位置には、それぞれ図１に示す層構造を備えた圧電体素子４０が設けられている。振動板３０には、インクタンク口３５が設けられて、図示しないインクタンクに貯蔵されているインクを圧力室基板２０内部に供給可能になっている。
【００３３】
ノズル板１０および振動板３０が設けられた圧力室基板２０は、さらに図示しない筐体に収められてインクジェット式記録ヘッドを構成している。
【００３４】
上記構成において、圧電体素子４０の下部電極４２と上部電極４４との間に電圧が印加されて圧電体素子４０が歪むとその歪みに対応して振動板３０が変形する。その変形により圧力室２１内のインクに圧力が加えられ、ノズル１１からインクの液滴が吐出するようになっている。
【００３５】
図５に本実施形態のプリンタ１００の構造を説明する斜視図を示す。図５に示すように、プリンタ１００は、プリンタ本体２に、印字手段である本発明のインクジェット式記録ヘッド１、トレイ３、排出口４、給紙機構６、制御回路８および操作パネル９等が設けられている。
【００３６】
トレイ３は、印字前の用紙５を給紙機構６に供給可能に構成されている。制御回路８は、操作パネル９からの制御または外部から供給される印字情報に基いて、用紙５の搬送を給紙機構６に行わせる給紙信号Ｓｄや印字をインクジェット式記録ヘッド１に行わせる印字信号Ｓｈを出力するようになっている。給紙機構６は、用紙５を取り込むローラ６０１と６０２およびそれらを駆動するモータ６００等で構成され、給紙信号Ｓｄに基いて用紙５を本体２内に取り込むことが可能になっている。インクジェット式記録ヘッド１は、給紙機構６により供給された用紙５の上を横切って移動可能に構成され、制御回路８から印字信号Ｓｈが供給されると、圧電体素子４０が変形することによりインクが吐出され用紙５上に印字することが可能になっている。排出口４は、印字が終了した用紙５を排出可能な出口となっている。
【００３７】
（実施形態２）
図２は、本発明の第２の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの圧電体素子部分を拡大した層構造断面図である。
【００３８】
本実施形態では、下部電極４２は、下部電極４２の厚さに対して３０％以上５０％以下の厚さであって、Ｐｔを含む第二層（最下層）４２６と、Ｉｒを含む第一層（最上層）４２７とから構成されている点が、上記実施形態１と異なっている。
【００３９】
（実施形態３）
図３は、本発明の第３の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの圧電体素子部分を拡大した層構造断面図である。
【００４０】
本実施形態では、下部電極４２は、Ｉｒを含む第二層（最下層）４２８と、下部電極４２の厚さに対して２０％以上４０％以下の厚さであって、Ｐｔを含む第一層（最上層）４２９とから構成されている点が、上記実施形態１と異なっている。
【００４１】
（製造方法）
次に、本発明の圧電体素子の製造方法を説明する。図６及び図７は、本発明の圧電体素子及びインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面模式図である。
【００４２】
酸化膜形成工程（Ｓ１）
この工程は、酸素或いは水蒸気を含む酸化性雰囲気中で高温処理し、酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる酸化膜３１を形成する工程である。この工程には通常用いる熱酸化法の他、ＣＶＤ法を使用することもできる。
【００４３】
ＺｒＯ２膜を形成する工程（Ｓ２）
圧力室基板２０上の酸化膜３１の上に、ＺｒＯ２膜３２を形成する工程である。このＺｒＯ２膜３２は、スパッタ法または真空蒸着法等によりＺｒの層を形成したものを酸素雰囲気中で高温処理して得られる。
【００４４】
下部電極を形成する工程（Ｓ３）
実施形態１に係る下部電極にあっては、ＺｒＯ２膜３２上に、Ｉｒを含む第三層４２３を形成する工程と、該第三層上に、下部電極４２の厚さに対して３０％以上５０％以下の厚さであって、Ｐｔを含む第二層４２４を形成する工程と、該第二層上にＩｒを含む第一層４２５を形成する工程とからなる。
【００４５】
実施形態２に係る下部電極にあっては、ＺｒＯ２膜３２上に、下部電極４２の厚さに対して３０％以上５０％以下の厚さであって、Ｐｔを含む第二層４２６を形成する工程と、該第二層上に、Ｉｒを含む第一層４２４を形成する工程とからなる。
【００４６】
実施形態３に係る下部電極にあっては、ＺｒＯ２膜３２上に、Ｉｒを含む第二層４２８を形成する工程と、該第二層上に、下部電極４２の厚さに対して２０％以上４０％以下の厚さであって、Ｐｔを含む第一層４２９を形成する工程とからなる。
【００４７】
各層４２３〜４２９は、それぞれＩｒまたはＰｔをＺｒＯ２膜３２上に、スパッタ法等で付着させて形成する。なお、下部電極４２の形成に先立ち、チタン又はクロムからなる密着層（図示せず）をスパッタ法又は真空蒸着法により形成しても良い。
【００４８】
Ｔｉ核（層）を形成する工程
この工程は、スパッタ法等により、下部電極４２上にチタン結晶（図示せず）を島状に形成する工程である。Ｔｉ核（層）を形成するのは、チタン結晶を核としてＰＺＴを成長させることにより、結晶成長が下部電極側から起こり、緻密で柱状の結晶が得られるからである。
【００４９】
圧電体前駆体膜を形成する工程（Ｓ４）
この工程は、ゾル・ゲル法により、圧電体前駆体膜４３’を形成する工程である。
【００５０】
まず、有機金属アルコキシド溶液からなるゾルをスピンコート等の塗布法によりＴｉ核上に塗布する。次いで、一定温度で一定時間乾燥させ、溶媒を蒸発させる。乾燥後、さらに大気雰囲気下において所定の高温で一定時間脱脂し、金属に配位している有機の配位子を熱分解させ、金属酸化物とする。この塗布、乾燥、脱脂の各工程を所定回数、例えば４回以上繰り返して４層以上の圧電体前駆体膜を積層する。これらの乾燥と脱脂処理により、溶液中の金属アルコキシドと酢酸塩とは配位子の熱分解を経て金属、酸素、金属のネットワークを形成する。
【００５１】
焼成工程（Ｓ５）
圧電体前駆体膜４３’の形成後、焼成して、圧電体前駆体膜を結晶化させる工程である。この焼成により、圧電体前駆体膜４３’は、アモルファス状態の前駆体からペロブスカイト結晶構造が形成され、電気機械変換作用を示す薄膜に変化し、Ｘ線回折広角法により測定した１００面配向度が４０％以上７０％以下の圧電体薄膜となる。
【００５２】
上部電極形成工程（Ｓ６）
最後に、圧電体薄膜４３上に、電子ビーム蒸着法またはスパッタ法により上部電極４４を形成する。
【００５３】
以上の工程で得られた、圧電性素子４０を、使用箇所に適した形状にエッチングして整形し上下電極間に電圧を印加可能に製造すれば、本発明の圧電体素子として動作させることが可能である。
【００５４】
得られた圧電性素子４０を、インクジェット式記録ヘッドに適合するようにエッチングして、圧電体素子としての形状に成形する工程について、図７に基いて、以下に説明する。
【００５５】
圧電体素子成形工程（Ｓ７）
まず、圧電体素子４０を、各圧力室２１に適合させた形状にマスクし、その周囲をエッチングする。具体的には、まずスピンナー法、スプレー法等の方法を用いて均一な厚さのレジスト材料を上部電極上に塗布する。次いで、マスクを圧電体素子の形状に形成してから露光・現像して、レジストパターンを上部電極４４上に形成する。これに通常用いるイオンミリングまたはドライエッチング法等を適用して、上部電極４４、圧電体薄膜４３、下部電極４２をエッチング除去し、各圧電体素子４０を成形する。
【００５６】
圧力室形成工程（Ｓ８）
次に、圧電体素子４０が形成された圧力室基板２０の他方の面に、異方性エッチングまたは平行平板型反応性イオンエッチング等の活性気体を用いた異方性エッチングを施し、圧力室２１を形成する。エッチングされずに残された部分が側壁２２になる。
【００５７】
ノズル板貼り合わせ工程（Ｓ９）
最後に、エッチング後の圧力室基板２０にノズル板１０を接着剤で貼り合わせる。貼り合わせのときに各ノズル１１が圧力室２１各々の空間に配置されるよう位置合わせする。ノズル板１０が貼り合わせられた圧力室基板２０を図示しない筐体に取り付け、インクジェット式記録ヘッド１を完成させる。
【００５８】
（実施例）
上記実施形態１の製造方法による圧電体素子を、下部電極全体の厚さに対するＰｔ層の厚さの比率を種々変えて幾つか製造するとともに、比較例として、上記実施形態で示した比率以外の比率によっても圧電体素子を幾つか製造した。
【００５９】
図８に、その結果得られた圧電体素子について、１００面配向度と圧電定数ｄ３１との関係を測定した図を示す。特に圧電定数ｄ３１は、高周波（１４ｋＨｚ、インクジェットヘッドを用いて測定）および低周波（ＤＣ駆動、カンチレバーを用いて測定）の両者において測定している。図８において、１００面配向度が小さいときは、１１１面配向度が大きいことを示している。
【００６０】
図８に示されるように、低周波駆動では１１１面配向度が高いほど圧電乗数ｄ３１が高いが、インクジェットヘッドに使用されるような高周波駆動では、１００面配向度が４０％以上７０％以下のときに、好適な圧電特性が得られることがわかる。また、このような配向度を示す圧電体素子が製造されたのは、下部電極全体の厚さに対するＰｔ層の厚さが３０〜５０％の場合であった。
【００６１】
なお、圧電定数ｄ３１の測定は、電圧印加時の変位から求めた。また、本願にいう「１００面配向度」とは、Ｘ線回折広角法においてＣｕＫα線を用いたときのＸＹＺ面に対応するピーク（２θ）の回折強度をＩ（ＸＹＺ）としたとき、Ｉ（１００）のＩ（１００）とＩ（１１０）とＩ（１１１）との和に対する比率を意味する。
【００６２】
（その他の変形例）
本発明は、上記実施形態によらず種々に変形して適応することが可能である。例えば、本発明で製造した圧電体素子は上記インクジェット式記録ヘッドの圧電体素子のみならず、不揮発性半導体記憶装置、薄膜コンデンサ、パイロ電気検出器、センサ、表面弾性波光学導波管、光学記憶装置、空間光変調器、ダイオードレーザ用周波数二倍器等のような強誘電体装置、誘電体装置、パイロ電気装置、圧電装置、および電気光学装置の製造に適応することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、圧電体薄膜の１００面配向度を安定して再現性良く得ることができる。ひいては、圧電体薄膜の１００面配向度と１１１面配向度との比率を再現性良く得ることができる。これにより、高周波および低周波のいずれにおいても安定した高い圧電特性を備えた圧電体素子およびこれを用いたインクジェト式記録ヘッド、プリンタ並びに圧電体素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の圧電体素子の断面図
【図２】実施形態２の圧電体素子の断面図
【図３】実施形態３の圧電体素子の断面図
【図４】インクジェット式記録ヘッドの主要部の構造を示す斜視図一部断面図
【図５】本発明のインクジェット式記録ヘッドを使用したプリンタの構造を示す斜視図
【図６】本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面模式図
【図７】本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面模式図
【図８】１００面配向度と圧電定数ｄ３１との関係を示す図
【図９】１００面配向度とＴｉ核の厚さとの関係を示す図
【符号の説明】
２０    圧力室基板
３０    振動板
３１    酸化膜
３２    ＺｒＯ２膜
４０    圧電体素子
４２    下部電極
４２３  第三層（Ｉｒ）
４２４  第二層（Ｐｔ）
４２５  第一層（Ｉｒ）
４２６  第二層（Ｐｔ）
４２７  第一層（Ｉｒ）
４２８  第二層（Ｉｒ）
４２９  第一層（Ｐｔ）
４３    圧電体薄膜
４４    上部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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