(57)【要約】【課題】  良好な圧電特性を得ることができる圧電素子を提供する。【解決手段】  本発明に係る圧電素子１０は，  基板１と、  基板１の上方に形成された第１導電層４と、  第１導電層４の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体からなる圧電体層５と、  圧電体層５に電気的に接続された第２導電層６と、を含み、  第１導電層４は，（００１）に優先配向しているランタン系層状ペロブスカイト化合物からなるバッファ層４１を１層以上含む。【選択図】      図１
2006186258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に形成された第１導電層と、
前記第１導電層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体からなる圧電体層と、
前記圧電体層に電気的に接続された第２導電層と、を含み、
前記第１導電層は、（００１）に優先配向しているランタン系層状ペロブスカイト化合物からなるバッファ層を１層以上含む、圧電素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記ランタン系層状ペロブスカイト化合物は、Ｌａ２ＮｉＯ４、Ｌａ３Ｎｉ２Ｏ７、Ｌａ４Ｎｉ３Ｏ１０、およびＬａ２ＣｕＯ４、並びに、これらのうちの少なくとも２種からなる固溶体のうちの少なくとも１種を含む、圧電素子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１導電層は、前記ランタン系層状ペロブスカイト化合物に比べ比抵抗が低い導電材からなる低抵抗層を１層以上含む、圧電素子。
【請求項４】
請求項３において、
前記導電材は、金属、該金属の酸化物、および該金属からなる合金のうちの少なくとも１種を含み、
前記金属は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、およびＮｉのうちの少なくとも１種である、圧電素子。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記第１導電層は、
前記低抵抗層と、
前記低抵抗層の上方に形成された、前記バッファ層と、を含む、圧電素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記第１導電層は、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる導電性酸化層を１層以上含み、
前記導電性酸化物は、（００１）に優先配向している、圧電素子。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１導電層は、
前記バッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成された、前記導電性酸化層と、を含む、圧電素子。
【請求項８】
請求項３〜５のいずれかにおいて、
前記第１導電層は、
前記低抵抗層と、
前記低抵抗層の上方に形成された前記バッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる導電性酸化層と、を含み、
前記導電性酸化物は、（００１）に優先配向している、圧電素子。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかにおいて、
前記導電性酸化物は、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３、およびＬａＮｉＯ３、並びに、これらのうちの少なくとも２種からなる固溶体のうちの少なくとも１種を含む、圧電素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、
前記圧電体は、ＡＢＯ３の一般式で示され、
Ａは、Ｐｂを含み、
Ｂは、ＺｒおよびＴｉのうちの少なくとも一方を含む、圧電素子。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記Ｂは、さらに、Ｎｂを含む、圧電素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかにおいて、
前記圧電体は、菱面体晶、または、正方晶と菱面体晶との混晶であり、かつ（００１）に優先配向している、圧電素子。
【請求項１３】
基板と、
前記基板の上方に形成された第１導電層と、
前記第１導電層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体層と、
前記圧電体層に電気的に接続された第２導電層と、を含み、
前記第１導電層は、
ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる１層以上の導電性酸化層と、
前記導電性酸化物に比べ比抵抗が低い導電材からなる１層以上の低抵抗層と、を含み、
前記導電性酸化物は、（００１）に優先配向している、圧電素子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の圧電素子を有する、圧電アクチュエーター。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれかに記載の圧電素子を有する、圧電ポンプ。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれかに記載の圧電素子を有する、インクジェット式記録ヘッド。
【請求項１７】
請求項１６に記載のインクジェット式記録ヘッドを有する、インクジェットプリンター。
【請求項１８】
請求項１〜１３のいずれかに記載の圧電素子を有する、表面弾性波素子。
【請求項１９】
請求項１〜１３のいずれかに記載の圧電素子を有する、薄膜圧電共振子。
【請求項２０】
請求項１８に記載の表面弾性波素子および請求項１９に記載の薄膜圧電共振子のうちの少なくとも一方を有する、周波数フィルタ。
【請求項２１】
請求項１８に記載の表面弾性波素子および請求項１９に記載の薄膜圧電共振子のうちの少なくとも一方を有する、発振器。
【請求項２２】
請求項２０に記載の周波数フィルタおよび請求項２１に記載の発振器のうちの少なくとも一方を有する、電子回路。
【請求項２３】
請求項１５に記載の圧電ポンプおよび請求項２２に記載の電子回路のうちの少なくとも一方を有する、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子、圧電アクチュエーター、圧電ポンプ、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、薄膜圧電共振子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高画質、高速印刷を可能にするプリンターとして、インクジェットプリンターが知られている。インクジェットプリンターは、内容積が変化するキャビティーを備えたインクジェット式記録ヘッドを備え、このヘッドを走査させつつそのノズルからインク滴を吐出することにより、印刷を行うものである。このようなインクジェットプリンター用のインクジェット式記録ヘッドにおけるヘッドアクチュエーターとしては、従来、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）に代表される圧電体層を用いた圧電素子が用いられている（例えば、特開２００１−２２３４０４号公報参照）。
【０００３】
また、圧電体層を有するその他のデバイスにおいても、その特性向上が望まれていることから、良好な圧電特性を有する圧電体層の提供が望まれている。
【特許文献１】特開２００１−２２３４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、良好な圧電特性を得ることができる圧電素子を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記圧電素子を用いた圧電アクチュエーター、圧電ポンプ、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、薄膜圧電共振子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の形態に係る圧電素子は、
基板と、
前記基板の上方に形成された第１導電層と、
前記第１導電層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体からなる圧電体層と、
前記圧電体層に電気的に接続された第２導電層と、を含み、
前記第１導電層は、（００１）に優先配向しているランタン系層状ペロブスカイト化合物からなるバッファ層を１層以上含む。
【０００６】
この圧電素子によれば、良好な圧電特性を得ることができる。この理由は、以下の通りである。
【０００７】
この圧電素子は、ランタン系層状ペロブスカイト化合物（以下、「Ｌａ層状化合物」ともいう。）からなるバッファ層を有する。Ｌａ層状化合物は、層状構造であるため、下地の層を構成する材料の結晶方位に依存することなく、容易に（００１）に優先配向することができる。即ち、バッファ層には、例えば、（１１１）、（１１０）などに配向したＬａ層状化合物の結晶の混入がほとんどない。このように、Ｌａ層状化合物の結晶のほとんどが（００１）に配向していることにより、バッファ層の上方に圧電体層を形成する際に、圧電体層は、バッファ層の結晶配向を引き継いで、（００１）に優先配向することができる。これにより、圧電素子は、圧電定数が高く、印加された電圧に対して大きな変形をなす圧電体層を有することができる。即ち、この圧電素子によれば、良好な圧電特性を得ることができる。
【０００８】
なお、本発明において、「ペロブスカイト構造を有する圧電体」とは、ペロブスカイト構造を有する圧電体と、層状ペロブスカイト構造を有する圧電体と、を含む。
【０００９】
また、本発明において、「優先配向」とは、１００％の結晶が所望の配向（例えば（００１）配向）になっている場合と、所望の配向にほとんどの結晶（例えば９０％以上）が配向し、残りの結晶が他の配向（例えば（１１１）配向）となっている場合と、を含む。
【００１０】
また、本発明において、特定のもの（以下、「Ａ」という）の上方に形成された他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）とは、Ａ上に直接形成されたＢと、Ａ上に、Ａ上の他のものを介して形成されたＢと、を含む。また、本発明において、Ａの上方にＢを形成するとは、Ａ上に直接Ｂを形成する場合と、Ａ上に、Ａ上の他のものを介してＢを形成する場合と、を含む。
【００１１】
本発明に係る圧電素子において、
前記ランタン系層状ペロブスカイト化合物は、Ｌａ２ＮｉＯ４、Ｌａ３Ｎｉ２Ｏ７、Ｌａ４Ｎｉ３Ｏ１０、およびＬａ２ＣｕＯ４、並びに、これらのうちの少なくとも２種からなる固溶体のうちの少なくとも１種を含むことができる。
【００１２】
本発明に係る圧電素子において、
前記第１導電層は、前記ランタン系層状ペロブスカイト化合物に比べ比抵抗が低い導電材からなる低抵抗層を１層以上含むことができる。
【００１３】
本発明に係る圧電素子において、
前記導電材は、金属、該金属の酸化物、および該金属からなる合金のうちの少なくとも１種を含み、
前記金属は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、およびＮｉのうちの少なくとも１種であることができる。
【００１４】
本発明に係る圧電素子において、
前記第１導電層は、
前記低抵抗層と、
前記低抵抗層の上方に形成された、前記バッファ層と、を含むことができる。
【００１５】
本発明に係る圧電素子において、
前記第１導電層は、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる導電性酸化層を１層以上含み、
前記導電性酸化物は、（００１）に優先配向していることができる。
【００１６】
本発明に係る圧電素子において、
前記第１導電層は、
前記バッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成された、前記導電性酸化層と、を含むことができる。
【００１７】
本発明に係る圧電素子において、
前記第１導電層は、
前記低抵抗層と、
前記低抵抗層の上方に形成された前記バッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる導電性酸化層と、を含み、
前記導電性酸化物は、（００１）に優先配向していることができる。
【００１８】
本発明に係る圧電素子において、
前記導電性酸化物は、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３、およびＬａＮｉＯ３、並びに、これらのうちの少なくとも２種からなる固溶体のうちの少なくとも１種を含むことができる。
【００１９】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電体は、ＡＢＯ３の一般式で示され、
Ａは、Ｐｂを含み、
Ｂは、ＺｒおよびＴｉのうちの少なくとも一方を含むことができる。
【００２０】
本発明に係る圧電素子において、
前記Ｂは、さらに、Ｎｂを含むことができる。
【００２１】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電体は、菱面体晶、または、正方晶と菱面体晶との混晶であり、かつ（００１）に優先配向していることができる。
【００２２】
本発明の第２の形態に係る圧電素子は、
基板と、
前記基板の上方に形成された第１導電層と、
前記第１導電層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体層と、
前記圧電体層に電気的に接続された第２導電層と、を含み、
前記第１導電層は、
ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる１層以上の導電性酸化層と、
前記導電性酸化物に比べ比抵抗が低い導電材からなる１層以上の低抵抗層と、を含み、
前記導電性酸化物は、（００１）に優先配向している。
【００２３】
本発明に係る圧電アクチュエーターは、上述の圧電素子を有する。
【００２４】
本発明に係る圧電ポンプは、上述の圧電素子を有する。
【００２５】
本発明に係るインクジェット式記録ヘッドは、上述の圧電素子を有する。
【００２６】
本発明に係るインクジェットプリンターは、上述のインクジェット式記録ヘッドを有する。
【００２７】
本発明に係る表面弾性波素子は、上述の圧電素子を有する。
【００２８】
本発明に係る薄膜圧電共振子は、上述の圧電素子を有する。
【００２９】
本発明に係る周波数フィルタは、上述の表面弾性波素子および上述の薄膜圧電共振子のうちの少なくとも一方を有する。
【００３０】
本発明に係る発振器は、上述の表面弾性波素子および上述の薄膜圧電共振子のうちの少なくとも一方を有する。
【００３１】
本発明に係る電子回路は、上述の周波数フィルタおよび上述の発振器のうちの少なくとも一方を有する。
【００３２】
本発明に係る電子機器は、上述の圧電ポンプおよび上述の電子回路のうちの少なくとも一方を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
１．第１の実施形態
１−１．  まず、第１の実施形態に係る圧電素子１０について説明する。
【００３５】
図１は、圧電素子１０を示す断面図である。圧電素子１０は、基板１と、基板１の上に形成されたストッパ層２と、ストッパ層２の上に形成された硬質層３と、硬質層３の上に形成された第１導電層４と、第１導電層４の上に形成された圧電体層５と、圧電体層５の上に形成された第２導電層６と、を含む。
【００３６】
基板１としては、例えば（１１０）配向のシリコン基板などを用いることができる。ストッパ層２としては、例えば酸化シリコン層などを用いることができる。ストッパ層２は、例えば、インクジェット式記録ヘッド５０（図９参照）のインクキャビティー５２１を形成するために基板１を裏面側からエッチングする工程において、エッチングストッパとして機能することができる。また、ストッパ層２および硬質層３は、インクジェット式記録ヘッド５０において弾性層５５として機能する。硬質層３は、例えばイットリア安定化ジルコニア、酸化セリウム、酸化ジルコニウムなどを用いることができる。
【００３７】
第１導電層４は、低抵抗層４０と、低抵抗層４０の上に形成されたバッファ層４１と、バッファ層４１の上に形成された導電性酸化層４２と、を含む。第１導電層４は、圧電体層５に電圧を印加するための一方の電極である。第１導電層４は、例えば、圧電体層５と同じ平面形状に形成されることができる。
【００３８】
低抵抗層４０は、Ｌａ層状化合物に比べ比抵抗が低い導電材からなる。この導電材は、例えば、金属、該金属の酸化物、および該金属からなる合金のうちの少なくとも１種を含むことができる。ここで、金属としては、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、およびＮｉのうちの少なくとも１種を用いることができる。金属の酸化物としては、例えば、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２などを挙げることができる。金属からなる合金としては、例えば、Ｐｔ−Ｉｒ、Ｉｒ−Ａｌ、Ｉｒ−Ｔｉ、Ｐｔ−Ｉｒ−Ａｌ、Ｐｔ−Ｉｒ−Ｔｉ、Ｐｔ−Ｉｒ−Ａｌ−Ｔｉなどを挙げることができる。本実施形態において、この導電材の結晶配向は特に限定されず、例えば、（１１１）配向していることができる。低抵抗層４０の膜厚は、例えば５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度とすることができる。
【００３９】
バッファ層４１は、（００１）に優先配向しているランタン系層状ペロブスカイト化合物（Ｌａ層状化合物）からなることができる。Ｌａ層状化合物は、例えば、Ｌａ２ＮｉＯ４、Ｌａ３Ｎｉ２Ｏ７、Ｌａ４Ｎｉ３Ｏ１０、およびＬａ２ＣｕＯ４、並びに、これらのうちの少なくとも２種からなる固溶体のうちの少なくとも１種を含むことができる。Ｌａ層状化合物のＡサイトは、Ｐｂによって置換されることが好ましい。これにより結晶化温度を下げることができる。このことは、ゾルゲル法によりバッファ層４１を形成する場合に、特に有効である。Ｐｂによって置換される量は、バッファ層４１の導電性を考慮すると、例えば、１０ａｔ％以下とすることができる。バッファ層４１の膜厚は、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度とすることができる。
【００４０】
導電性酸化層４２は、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる。導電性酸化物は、（００１）に優先配向している。なお、導電性酸化物の面内方向の結晶配向は、ランダムである。導電性酸化物は、例えば、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３、およびＬａＮｉＯ３、並びに、これらのうちの少なくとも２種からなる固溶体のうちの少なくとも１種を含むことができる。特に、ＬａＮｉＯ３は、（００１）に自己配向しやすいため好ましい。ここで、ＬａＮｉＯ３のＡサイトは、Ｐｂによって置換されることが好ましい。これにより結晶化温度を下げることができる。このことは、ゾルゲル法により導電性酸化層４２を形成する場合に、特に有効である。また、ＡサイトがＰｂによって置換されることにより、導電性酸化物の格子定数を、圧電体層５を構成する圧電体の格子定数に近づけることができる。即ち、導電性酸化層４２と圧電体層５との格子不整合を低減することができる。ＡサイトがＰｂによって置換される量は、導電性酸化層４２の導電性を考慮すると、例えば、１０ａｔ％以下とすることができる。導電性酸化層４２の膜厚は、例えば０ｎｍ〜１４０ｎｍ程度とすることができる。
【００４１】
圧電体層５は、ペロブスカイト構造を有する圧電体からなる。圧電体層５を構成する圧電体は、菱面体晶、または、正方晶と菱面体晶との混晶であり、かつ（００１）に優先配向していることが望ましい。このような圧電体からなる圧電体層５は、高い圧電定数を有する。
【００４２】
この圧電体は、例えばＡＢＯ３の一般式で示されることができる。ここで、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉのうちの少なくとも一方を含むことができる。さらに、Ｂは、Ｖ、Ｎｂ、およびＴａのうちの少なくとも一種を含むこともできる。この場合、この圧電体は、ＳｉおよびＧｅのうちの少なくとも一方を含むことができる。より具体的には、圧電体は、例えば、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３）、ジルコニウム酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＺｒＴｉＯ３）、マグネシウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）ＴｉＯ３）、マグネシウムニオブ酸ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３）、亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）ＴｉＯ３）、スカンジウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｓｃ，Ｎｂ）ＴｉＯ３）、および、ニッケルニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）ＴｉＯ３）のうちの少なくとも一種を含むことができる。ニオブ酸ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）は、例えば、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ（ＺｒｘＴｉｙ）Ｏ３  （ｘ＋ｙ＝１））のＢサイトのＺｒの一部をＮｂで置換したものであり、Ｐｂ（Ｚｒｘ-ｚＮｂｚＴｉｙ）Ｏ３で示されることができる。ここで、Ｂサイトの組成比は、
０．４≦ｘ≦０．６
０．６≧ｙ≧０．４
０＜ｚ≦０．３
であることが好ましい。ｘ、ｙ、ｚが上述の範囲内であれば、ｘ、ｙ、ｚは、圧電体層５の結晶構造の相境界（ＭＰＢ：Morphotropic Phase Boundary）における値、または、ＭＰＢ付近における値となる。相境界とは、菱面体晶と正方晶とが相転移する境界である。圧電定数（ｄ３１）は、相境界付近で極大値をとる。従って、ｘ、ｙ、ｚが上述の範囲内であれば、容易に圧電体層５を菱面体晶、または、正方晶と菱面体晶との混晶にコントロールすることができ、高い圧電特性を発現できる。
【００４３】
また、圧電体は、例えば、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ＴｉＯ３（０≦ｘ≦０．３）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、および、ＫＮｂＯ３のうちの少なくとも１種を含むことができる。また、圧電体層５の膜厚は、例えば４００ｎｍ〜５０００ｎｍ程度とすることができる。
【００４４】
第２導電層６は、他の導電性酸化層（以下、「第２導電性酸化層」と言う。）４６と、第２導電性酸化層４６の上に形成された他の低抵抗層（以下、「第２低抵抗層」と言う。）４７と、を含む。第２導電層６は、圧電体層５に電圧を印加するための他方の電極である。第２導電層６が、第２導電性酸化層４６と、第２低抵抗層４７と、を含むことにより、第２導電層６と第１導電層４とを、圧電体層５に関してほぼ対称にすることができる。即ち、圧電素子１０の対称性を良くすることができる。なお、第２導電層６は、第２導電性酸化層４６または第２低抵抗層４７のいずれか一方からなることもできる。第２導電層６は、例えば、圧電体層５と同じ平面形状に形成されることができる。
【００４５】
第２導電性酸化層４６は、例えば、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物（以下、「第２導電性酸化物」と言う。）からなることができる。第２導電性酸化物としては、例えば、上述した導電性酸化層４２を構成する導電性酸化物を用いることができる。第２導電性酸化層４６の膜厚は、例えば０ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることができる。
【００４６】
第２低抵抗層４７は、例えば、第２導電性酸化物に比べ比抵抗が低い導電材からなることができる。この導電材としては、例えば、上述した低抵抗層４０を構成する導電材を用いることができる。第２低抵抗層４７の膜厚は、例えば０ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることができる。
【００４７】
１−２．  次に、本実施形態に係る圧電素子１０の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
【００４８】
まず、基板１として、（１１０）配向のシリコン基板を用意する。
【００４９】
次に、基板１の上にストッパ層２を形成する。ストッパ層２は、例えば、熱酸化法、ＣＶＤ法などにより形成することができる。
【００５０】
次に、ストッパ層２の上に硬質層３を形成する。硬質層３は、例えばＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法などにより形成することができる。
【００５１】
次に、硬質層３の上に低抵抗層４０を形成する。上述したように、本実施形態おいて、低抵抗層４０を構成する導電材の結晶配向は特に限定されないので、低抵抗層４０の作製条件や作製方法は適宜選択することができる。例えば、低抵抗層４０は、スパッタ法、真空蒸着法などにより形成することができる。また、低抵抗層４０の形成を行う際の温度は、例えば、室温〜６００℃程度とすることができる。
【００５２】
次に、低抵抗層４０の上にバッファ層４１を形成する。バッファ層４１は、例えばスパッタ法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、レーザーアブレーション法、分子線エピタキシー法などにより形成することができる。バッファ層４１の形成を行う際の温度は、例えば、２５０℃〜５００℃程度とすることができる。
【００５３】
次に、バッファ層４１の上に導電性酸化層４２を形成する。導電性酸化層４２は、例えばスパッタ法、ゾルゲル法などにより形成することができる。以上の工程により、第１導電層４が形成される。
【００５４】
次に、導電性酸化層４２の上に圧電体層５を形成する。圧電体層５は、例えばスパッタ法、ゾルゲル法などにより形成することができる。
【００５５】
次に、圧電体層５の上に第２導電性酸化層４６を形成する。第２導電性酸化層４６は、例えばスパッタ法、ゾルゲル法などにより形成することができる。
【００５６】
次に、第２導電性酸化層４６の上に第２低抵抗層４７を形成する。第２低抵抗層４７は、例えばスパッタ法、真空蒸着法などにより形成することができる。以上の工程により、第２導電層６が形成される。
【００５７】
以上の工程によって、本実施形態に係る圧電素子１０を製造することができる。
【００５８】
１−３．  本実施形態に係る圧電素子１０によれば、良好な圧電特性を得ることができる。この理由は、以下の通りである。
【００５９】
本実施形態に係る圧電素子１０は、Ｌａ層状化合物からなるバッファ層４１を有する。Ｌａ層状化合物は、層状構造であるため、下地の低抵抗層４０を構成する導電材の結晶方位に依存することなく、容易に（００１）に優先配向することができる。即ち、バッファ層４１には、例えば、（１１１）、（１１０）などに配向したＬａ層状化合物の結晶の混入がほとんどない。このように、Ｌａ層状化合物の結晶のほとんどが（００１）に配向していることにより、バッファ層４１の上に導電性酸化層４２を形成する際に、導電性酸化層４２は、バッファ層４１の結晶配向を引き継いで、（００１）に優先配向することができる。そして、導電性酸化層４２の上に圧電体層５を形成する際に、圧電体層５は、導電性酸化層４２の結晶配向を引き継いで、（００１）に優先配向することができる。これにより、圧電素子１０は、圧電定数が高く、印加された電圧に対して大きな変形をなす圧電体層５を有することができる。即ち、本実施形態に係る圧電素子１０によれば、良好な圧電特性を得ることができる。
【００６０】
また、上述したように、導電性酸化層４２は、（００１）に自己配向しやすいＬａＮｉＯ３からなるのが好ましい。しかし、例えば、導電性酸化層４２の下地としてバッファ層４１を形成しない場合、ＬａＮｉＯ３の作製条件や作製方法によっては、導電性酸化層４２に、（１１０）などに配向したＬａＮｉＯ３の結晶が混入する場合がある。これに対し、本実施形態に係る圧電素子１０の製造方法によれば、上述したようにＬａ層状化合物からなるバッファ層４１を下地として導電性酸化層４２を形成するので、ＬａＮｉＯ３は、より確実に、（００１）に自己配向することができる。これにより、ＬａＮｉＯ３からなる導電性酸化層４２の上に圧電体層５を形成する際に、圧電体層５を構成する結晶のより多くが、導電性酸化層４２の結晶配向を引き継いで、（００１）に配向することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る圧電素子１０では、導電性酸化層４２の上に、圧電体層５が形成されている。即ち、圧電体層５の材質の種類に応じて、導電性酸化層４２の材質を適宜選択することができる。これにより、例えば、圧電体層５を構成する圧電体の格子定数と、導電性酸化層４２を構成する導電性酸化物の格子定数とを、略同じにすることができる。即ち、圧電体層５と導電性酸化層４２との格子不整合を低減することができる。その結果、圧電体層５に加わる応力を低減することができる。
【００６２】
また、本実施形態に係る圧電素子１０では、第１導電層４が低抵抗層４０を有する。低抵抗層４０は、Ｌａ層状化合物に比べ比抵抗が低い導電材からなる。これにより、例えば第１導電層４が低抵抗層４０を有しない場合と、第１導電層４が低抵抗層４０を有する場合とを、第１導電層４を同一形状として比較した場合に、第１導電層４が低抵抗層４０を有する場合（即ち、本実施形態の場合）の方が、第１導電層４全体の抵抗が小さい。従って、本実施形態に係る圧電素子１０によれば、良好な圧電特性を得ることができる。
【００６３】
１−４．  次に、本実施形態に係る圧電素子１０の変形例について、図面を参照しながら説明する。なお、上述した図１に示す圧電素子１０と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。図２〜図６は、それぞれ圧電素子１０の変形例の一例を模式的に示す断面図である。
【００６４】
例えば、図２に示すように、第１導電層４は、導電性酸化層４２を有しないことができる。即ち、第１導電層４は、低抵抗層４０と、バッファ層４１と、からなることができる。この場合、バッファ層４１の上に圧電体層５を形成する際に、圧電体層５は、バッファ層４１の結晶配向を引き継いで、（００１）に優先配向することができる。
【００６５】
また、例えば、図２に示すように、第２導電層６は、第２低抵抗層４７のみからなることができる。また、例えば、図示はしないが、第２導電層６は、第２導電性酸化層４６のみからなることもできる。これらの場合、第２導電層６と第１導電層４とを、圧電体層５に関してほぼ対称にすることができる。
【００６６】
また、例えば、図３に示すように、第１導電層４は、低抵抗層４０を有しないことができる。即ち、第１導電層４は、バッファ層４１と、導電性酸化層４２と、からなることができる。
【００６７】
また、例えば、図４に示すように、第１導電層４は、低抵抗層４０および導電性酸化層４２を有しないことができる。即ち、第１導電層４は、バッファ層４１のみからなることができる。
【００６８】
また、例えば、図５に示すように、第１導電層４は、２層のバッファ層４１と、それらに挟まれた低抵抗層４０と、からなることができる。また、例えば、図示はしないが、第１導電層４は、２層のバッファ層４１と、それらに挟まれた導電性酸化層４２と、からなることができる。
【００６９】
また、例えば、図６に示すように、第１導電層４は、バッファ層４１と、バッファ層４１の上に形成された導電性酸化層４２と、導電性酸化層４２の上に形成された低抵抗層４０と、を含むことができる。この場合、導電性酸化層４２の上に低抵抗層４０を形成する際に、低抵抗層４０は、導電性酸化層４２の結晶配向を引き継いで、（００１）に優先配向することができる。低抵抗層４０の形成を行う際の温度は、例えば、６００℃〜７００℃程度とすることができる。そして、低抵抗層４０の上に圧電体層５を形成する際に、圧電体層５は、低抵抗層４０の結晶配向を引き継いで、（００１）に優先配向することができる。
【００７０】
また、例えば、図７に示すように、第１導電層４は、バッファ層４１と、バッファ層４１の上に形成された低抵抗層４０と、を含むことができる。
【００７１】
また、例えば、図８に示すように、第１導電層４は、低抵抗層４０と、低抵抗層４０の上に形成された導電性酸化層４２と、を含むことができる。この場合、導電性酸化層４２の上に圧電体層５を形成する際に、圧電体層５は、導電性酸化層４２の結晶配向を引き継いで、（００１）に優先配向することができる。導電性酸化層４２は、（００１）に自己配向しやすい導電性酸化物（例えば、ＬａＮｉＯ３など）からなることができる。
【００７２】
また、例えば、図示はしないが、第１導電層４は、導電性酸化層４２と、導電性酸化層４２の上に形成された低抵抗層４０と、を含むことができる。この場合、導電性酸化層４２の上に低抵抗層４０を形成する際に、低抵抗層４０は、導電性酸化層４２の結晶配向を引き継いで、（００１）に優先配向することができる。導電性酸化層４２は、（００１）に自己配向しやすい導電性酸化物（例えば、ＬａＮｉＯ３など）からなることができる。そして、低抵抗層４０の上に圧電体層５を形成する際に、圧電体層５は、低抵抗層４０の結晶配向を引き継いで、（００１）に優先配向することができる。
【００７３】
なお、上述した変形例は一例であって、これらに限定されるわけではなく、例えば、各層の積層順、層数などは適宜変更可能である。
【００７４】
２．第２の実施形態
２−１．  次に、第１の実施形態に係る圧電素子１０を有するインクジェット式記録ヘッドの一実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す側断面図であり、図１０は、このインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。なお、図１０は、通常使用される状態とは上下逆に示したものである。
【００７５】
インクジェット式記録ヘッド（以下、「ヘッド」ともいう）５０は、図９に示すように、ヘッド本体５７と、ヘッド本体５７の上に設けられた圧電部５４と、を含む。なお、図９に示す圧電部５４は、図１に示す圧電素子１０における第１導電層４、圧電体層５、および第２導電層６に相当する。本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドおいて、圧電素子１０は、圧電アクチュエーターとして機能することができる。圧電アクチュエーターとは、ある物体を動かす機能を有する素子である。
【００７６】
また、図１に示す圧電素子１０におけるストッパ層２および硬質層３は、図９において弾性層５５に相当する。基板１（図１参照）は、ヘッド本体５７の要部を構成するものとなっている。
【００７７】
すなわち、ヘッド５０は、図１０に示すようにノズル板５１と、インク室基板５２と、弾性層５５と、弾性層５５に接合された圧電部（振動源）５４と、を含み、これらが基体５６に収納されて構成されている。なお、このヘッド５０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成している。
【００７８】
ノズル板５１は、例えばステンレス製の圧延プレート等で構成されたもので、インク滴を吐出するための多数のノズル５１１を一列に形成したものである。これらノズル５１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜に設定されている。
【００７９】
ノズル板５１には、インク室基板５２が固着（固定）されている。インク室基板５２は、基板１（図１参照）によって形成されたものである。インク室基板５２は、ノズル板５１、側壁（隔壁）５２２、および弾性層５５によって、複数のキャビティー（インクキャビティー）５２１と、リザーバ５２３と、供給口５２４と、を区画形成したものである。リザーバ５２３は、インクカートリッジ６３１（図１３参照）から供給されるインクを一時的に貯留する。供給口５２４によって、リザーバ５２３から各キャビティー５２１にインクが供給される。
【００８０】
キャビティー５２１は、図９および図１０に示すように、各ノズル５１１に対応して配設されている。キャビティー５２１は、弾性層５５の振動によってそれぞれ容積可変になっている。キャビティー５２１は、この容積変化によってインクを吐出するよう構成されている。
【００８１】
インク室基板５２を得るための母材、すなわち基板１（図１参照）としては、（１１０）配向のシリコン単結晶基板が用いられている。この（１１０）配向のシリコン単結晶基板は、異方性エッチングに適しているのでインク室基板５２を、容易にかつ確実に形成することができる。
【００８２】
インク室基板５２のノズル板５１と反対の側には弾性層５５が配設されている。さらに弾性層５５のインク室基板５２と反対の側には複数の圧電部５４が設けられている。弾性層５５の所定位置には、図１０に示すように、弾性層５５の厚さ方向に貫通して連通孔５３１が形成されている。連通孔５３１により、インクカートリッジ６３１からリザーバ５２３へのインクの供給がなされる。
【００８３】
各圧電部５４は、後述する圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。すなわち、各圧電部５４はそれぞれ振動源（ヘッドアクチュエーター）として機能する。弾性層５５は、圧電部５４の振動（たわみ）によって振動し（たわみ）、キャビティー５２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
【００８４】
基体５６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で形成されている。図１０に示すように、この基体５６にインク室基板５２が固定、支持されている。
【００８５】
２−２．  次に、本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド５０の動作について説明する。本実施形態におけるヘッド５０は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電部５４の第１導電層４と第２導電層６との間に電圧が印加されていない状態では、図１１に示すように圧電体層５に変形が生じない。このため、弾性層５５にも変形が生じず、キャビティー５２１には容積変化が生じない。従って、ノズル５１１からインク滴は吐出されない。
【００８６】
一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電部５４の第１導電層４と第２導電層６との間に電圧が印加された状態では、図１２に示すように、圧電体層５においてその短軸方向（図１２に示す矢印ｓの方向）にたわみ変形が生じる。これにより、弾性層５５がたわみ、キャビティー５２１の容積変化が生じる。このとき、キャビティー５２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル５１１からインク滴５８が吐出される。
【００８７】
すなわち、電圧を印加すると、圧電体層５の結晶格子は面方向に対して垂直な方向（図１２に示す矢印ｄの方向）に引き伸ばされるが、同時に面方向には圧縮される。この状態では、圧電体層５にとっては面内に引っ張り応力ｆが働いていることになる。従って、この引っ張り応力ｆによって弾性層５５をそらせ、たわませることになる。キャビティー５２１の短軸方向での圧電体層５の変位量（絶対値）が大きければ大きいほど、弾性層５５のたわみ量が大きくなり、より効率的にインク滴を吐出することが可能になる。
【００８８】
１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、第１導電層４と第２導電層６との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電部５４は図１１に示す元の形状に戻り、キャビティー５２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、インクカートリッジ６３１からノズル５１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル５１１からキャビティー５２１へと入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ６３１からリザーバ５２３を経てキャビティー５２１へ供給される。
【００８９】
このように、インク滴の吐出を行わせたい位置の圧電部５４に対して、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
【００９０】
２−３．  次に、本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド５０の製造方法の一例について説明する。
【００９１】
まず、インク室基板５２となる母材、すなわち（１１０）配向のシリコン単結晶基板からなる基板１を用意する。次に、図１に示すように、基板１上にストッパ層２、硬質層３、第１導電層４、圧電体層５、および第２導電層６を順次形成する。
【００９２】
次に、第２導電層６、圧電体層５、および第１導電層４を、図１１および図１２に示すように、個々のキャビティー５２１に対応させてパターニングし、図９に示すように、キャビティー５２１の数に対応した数の圧電部５４を形成する。
【００９３】
次に、インク室基板５２となる母材（基板１）をパターニングし、圧電部５４に対応する位置にそれぞれキャビティー５２１となる凹部を、また、所定位置にリザーバ５２３および供給口５２４となる凹部を形成する。
【００９４】
本実施形態では、母材（基板１）として（１１０）配向のシリコン基板を用いているので、高濃度アルカリ水溶液を用いたウェットエッチング（異方性エッチング）が好適に採用される。高濃度アルカリ水溶液によるウェットエッチングの際には、前述したようにストッパ層２をエッチングストッパとして機能させることができる。従って、インク室基板５２の形成をより容易に行うことができる。
【００９５】
このようにして母材（基板１）を、その厚さ方向に弾性層５５が露出するまでエッチング除去することにより、インク室基板５２を形成する。このときエッチングされずに残った部分が側壁５２２となる。
【００９６】
次に、複数のノズル５１１が形成されたノズル板５１を、各ノズル５１１が各キャビティー５２１となる凹部に対応するように位置合わせし、その状態で接合する。これにより、複数のキャビティー５２１、リザーバ５２３および複数の供給口５２４が形成される。ノズル板５１の接合については、例えば接着剤による接着法や、融着法などを用いることができる。次に、インク室基板５２を基体５６に取り付ける。
【００９７】
以上の工程によって、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド５０を製造することができる。
【００９８】
２−４．  本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド５０によれば、前述したように、圧電部５４の圧電体層５の圧電定数（ｄ３１）が高く、印加された電圧に対してより大きな変形をなすものとなっている。すなわち、圧電部５４が良好な圧電特性を有する。これにより、弾性層５５のたわみ量が大きくなり、インク滴をより効率的に吐出できる。ここで、効率的とは、より少ない電圧で同じ量のインク滴を飛ばすことができることを意味する。すなわち、駆動回路を簡略化することができ、同時に消費電力を低減することができるため、ノズル５１１のピッチをより高密度に形成することなどができる。従って、高密度印刷や高速印刷が可能となる。さらには、キャビティー５２１の長軸の長さを短くすることができるため、ヘッド全体を小型化することができる。
【００９９】
３．第３の実施形態
３−１．  次に、第２の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド５０を有するインクジェットプリンターの一実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係るインクジェットプリンター６００を示す概略構成図である。インクジェットプリンター６００は、紙などに印刷可能なプリンターとして機能することができる。なお、以下の説明では、図１３中の上側を「上部」、下側を「下部」と言う。
【０１００】
インクジェットプリンター６００は、装置本体６２０を有し、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ６２１を有し、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排出口６２２を有し、上部面に操作パネル６７０を有する。
【０１０１】
装置本体６２０の内部には、主に、往復動するヘッドユニット６３０を有する印刷装置６４０と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置６４０に送り込む給紙装置６５０と、印刷装置６４０および給紙装置６５０を制御する制御部６６０とが設けられている。
【０１０２】
印刷装置６４０は、ヘッドユニット６３０と、ヘッドユニット６３０の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３０を往復動させる往復動機構６４２と、を含む。
【０１０３】
ヘッドユニット６３０は、その下部に、上述の多数のノズル５１１を有するインクジェット式記録ヘッド５０と、このインクジェット式記録ヘッド５０にインクを供給するインクカートリッジ６３１と、インクジェット式記録ヘッド５０およびインクカートリッジ６３１を搭載したキャリッジ６３２とを有する。
【０１０４】
往復動機構６４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４３と、キャリッジガイド軸６４３と平行に延在するタイミングベルト６４４とを有する。キャリッジ６３２は、キャリッジガイド軸６４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６４４の一部に固定されている。キャリッジモータ６４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト６４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸６４３に案内されて、ヘッドユニット６３０が往復動する。この往復動の際に、インクジェット式記録ヘッド５０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１０５】
給紙装置６５０は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２とを有する。給紙ローラ６５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａと、駆動ローラ６５２ｂとで構成されており、駆動ローラ６５２ｂは、給紙モータ６５１に連結されている。
【０１０６】
３−２．  本実施形態に係るインクジェットプリンター６００によれば、前述したように、高性能でノズルの高密度化が可能なインクジェット式記録ヘッド５０を有するので、高密度印刷や高速印刷が可能となる。
【０１０７】
なお、本発明のインクジェットプリンター６００は、工業的に用いられる液滴吐出装置として用いることもできる。その場合に、吐出するインク（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整して使用することができる。
【０１０８】
４．第４の実施形態
４−１．  次に、第１の実施形態に係る圧電素子１０を有する圧電ポンプの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１４および図１５は、本実施形態に係る圧電ポンプ２０の概略断面図である。本実施形態に係る圧電ポンプ２０において、圧電素子は、圧電アクチュエーターとして機能することができる。図１４および図１５に示す圧電部２２は、図１に示す圧電素子１０における第１導電層４と、圧電体層５と、第２導電層６とからなるものであり、図１に示す圧電素子１０におけるストッパ層２および硬質層３は、図１４および図１５において振動板２４となっている。また、基板１（図１参照）は、圧電ポンプ２０の要部を構成する基体２１となっている。圧電ポンプ２０は、基体２１と、圧電部２２と、ポンプ室２３と、振動板２４と、吸入側逆止弁２６ａと、吐出側逆止弁２６ｂと、吸入口２８ａと、吐出口２８ｂとを含む。
【０１０９】
４−２．  次に、上述の圧電ポンプの動作について説明する。
【０１１０】
まず、圧電部２２に電圧が供給されると、圧電体層５（図１参照）の膜厚方向に電圧が印加される。そして、図１４に示すように、圧電部２２は、ポンプ室２３が広がる方向（図１４に示す矢印ａの方向）にたわむ。また、圧電部２２と共に振動板２４もポンプ室２３が広がる方向にたわむ。このため、ポンプ室２３内の圧力が変化し、逆止弁２６ａ、２６ｂの働きによって流体が吸入口２８ａからポンプ室２３内に流れる（図１４に示す矢印ｂの方向）。
【０１１１】
次に、圧電部２２への電圧の供給を停止すると、圧電体層５（図１参照）の膜厚方向への電圧の印加が停止される。そして、図１５に示すように、圧電部２２は、ポンプ室２３が狭まる方向（図１５に示す矢印ａの方向）にたわむ。また、圧電部２２と共に振動板２４もポンプ室２３が狭まる方向にたわむ。このため、ポンプ室２３内の圧力が変化し、逆止弁２６ａ、２６ｂの働きによって流体が吐出口２８ｂから外部に吐出される（図１５に示す矢印ｂの方向）。
【０１１２】
圧電ポンプ２０は、電子機器、例えばパソコン用、好ましくはノートパソコン用の水冷モジュールとして用いることができる。水冷モジュールは、冷却液の駆動に上述の圧電ポンプ２０を用い、圧電ポンプ２０と循環水路等とを含む構造を有する。
【０１１３】
４−３．  本実施形態に係る圧電ポンプ２０によれば、前述したように、圧電部２２の圧電体層５が良好な圧電特性を有することによって、流体の吸入・吐出を効率的に行うことができる。従って、本実施形態に係る圧電ポンプ２０によれば、大きな吐出圧および吐出量を有することができる。また、圧電ポンプ２０の高速動作が可能となる。さらには、圧電ポンプ２０の全体の小型化を図ることができる。
【０１１４】
５．第５の実施形態
５−１．  次に、本発明を適用した第５の実施形態に係る表面弾性波素子の一例について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の一例である表面弾性波素子３０は、図１６に示すように、基板１１と、第１導電層１４と、圧電体層１５と、保護層１７と、第２導電層１６と、を含む。基板１１、第１導電層１４、圧電体層１５、および保護層１７は、基体１８を構成する。
【０１１５】
基板１１としては、例えば、（１００）単結晶シリコン基板を用いることができる。第１導電層１４としては、図１に示す圧電素子１０における第１導電層４からなることができる。圧電体層１５は、図１に示す圧電素子１０における圧電体層５からなることができる。保護層１７は、例えば、酸化物または窒化物などからなることができる。保護層１７は、温度補償層としても機能する。第２導電層１６としては、図１に示す圧電素子１０における第２導電層６からなることができる。第２導電層１６は、インターディジタル型電極（Inter‐Digital Transducer：以下、「ＩＤＴ電極」という）である。第２導電層１６は、上部から観察すると、例えば図１７および図１８に示すＩＤＴ電極１４１、１４２、１５１、１５２、１５３のような形状を有する。なお、ＩＤＴ電極上に、さらに、保護層を形成しても良い。
【０１１６】
５−２．  本実施形態に係る表面弾性波素子３０によれば、図１に示す圧電素子１０における圧電体層５からなる圧電体層１５が良好な圧電特性を有していることにより、表面弾性波素子３０自体も高性能なものとなる。
【０１１７】
６．第６の実施形態
６−１．  次に、本発明を適用した第６の実施形態に係る周波数フィルタの一例について、図面を参照しながら説明する。図１７は、本実施形態の一例である周波数フィルタを模式的に示す図である。
【０１１８】
図１７に示すように、周波数フィルタは基体１４０を有する。この基体１４０としては、図１６に示す表面弾性波素子３０の基体１８を用いることができる。
【０１１９】
基体１４０の上面には、ＩＤＴ電極１４１、１４２が形成されている。また、ＩＤＴ電極１４１、１４２を挟むように、基体１４０の上面には吸音部１４３、１４４が形成されている。吸音部１４３、１４４は、基体１４０の表面を伝播する表面弾性波を吸収するものである。基体１４０上に形成されたＩＤＴ電極１４１には高周波信号源１４５が接続されており、ＩＤＴ電極１４２には信号線が接続されている。
【０１２０】
６−２．  次に、上述の周波数フィルタの動作について説明する。
【０１２１】
前記構成において、高周波信号源１４５から高周波信号が出力されると、この高周波信号はＩＤＴ電極１４１に印加され、これによって基体１４０の上面に表面弾性波が発生する。ＩＤＴ電極１４１から吸音部１４３側へ伝播した表面弾性波は、吸音部１４３で吸収されるが、ＩＤＴ電極１４２側へ伝播した表面弾性波のうち、ＩＤＴ電極１４２のピッチ等に応じて定まる特定の周波数または特定の帯域の周波数の表面弾性波は電気信号に変換されて、信号線を介して端子１４６ａ、１４６ｂに取り出される。なお、前記特定の周波数または特定の帯域の周波数以外の周波数成分は、大部分がＩＤＴ電極１４２を通過して吸音部１４４に吸収される。このようにして、本実施形態の周波数フィルタが有するＩＤＴ電極１４１に供給した電気信号のうち、特定の周波数または特定の帯域の周波数の表面弾性波のみを得る（フィルタリングする）ことができる。
【０１２２】
７．第７の実施形態
７−１.  次に、本発明を適用した第７の実施形態に係る発振器の一例について、図面を参照しながら説明する。図１８は、本実施形態の一例である発振器を模式的に示す図である。
【０１２３】
図１８に示すように、発振器は基体１５０を有する。この基体１５０としては、上述した周波数フィルタと同様に、図１６に示す表面弾性波素子３０の基体１８を用いることができる。
【０１２４】
基体１５０の上面には、ＩＤＴ電極１５１が形成されており、さらに、ＩＤＴ電極１５１を挟むように、ＩＤＴ電極１５２、１５３が形成されている。ＩＤＴ電極１５１を構成する一方の櫛歯状電極１５１ａには、高周波信号源１５４が接続されており、他方の櫛歯状電極１５１ｂには、信号線が接続されている。なお、ＩＤＴ電極１５１は、電気信号印加用電極に相当し、ＩＤＴ電極１５２、１５３は、ＩＤＴ電極１５１によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極に相当する。
【０１２５】
７−２．  次に、上述の発振器の動作について説明する。
【０１２６】
前記構成において、高周波信号源１５４から高周波信号が出力されると、この高周波信号は、ＩＤＴ電極１５１の一方の櫛歯状電極１５１ａに印加され、これによって基体１５０の上面にＩＤＴ電極１５２側に伝播する表面弾性波およびＩＤＴ電極１５３側に伝播する表面弾性波が発生する。これらの表面弾性波のうちの特定の周波数成分の表面弾性波は、ＩＤＴ電極１５２およびＩＤＴ電極１５３で反射され、ＩＤＴ電極１５２とＩＤＴ電極１５３との間には定在波が発生する。この特定の周波数成分の表面弾性波がＩＤＴ電極１５２、１５３で反射を繰り返すことにより、特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分が共振して、振幅が増大する。この特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分の表面弾性波の一部は、ＩＤＴ電極１５１の他方の櫛歯状電極１５１ｂから取り出され、ＩＤＴ電極１５２とＩＤＴ電極１５３との共振周波数に応じた周波数（または、ある程度の帯域を有する周波数）の電気信号が端子１５５ａと端子１５５ｂに取り出すことができる。
【０１２７】
７−３．  図１９および図２０は、上述した発振器をＶＣＳＯ（Voltage Controlled ＳＡＷ Oscillator：電圧制御ＳＡＷ発振器）に応用した場合の一例を模式的に示す図であり、図１９は側面透視図であり、図２０は上面透視図である。
【０１２８】
ＶＣＳＯは、金属製（Ａｌまたはステンレススチール製）の筐体６０内部に実装されて構成されている。基板６１上には、ＩＣ（Integrated Circuit）６２および発振器６３が実装されている。この場合、ＩＣ６２は、外部の回路（不図示）から入力される電圧値に応じて、発振器６３に印加する周波数を制御する発振回路である。
【０１２９】
発振器６３は、基体６４上に、ＩＤＴ電極６５ａ〜６５ｃが形成されており、その構成は、図１８に示す発振器とほぼ同様である。基体６４としては、上述した図１８に示す発振器と同様に、図１６に示す表面弾性波素子３０の基体１８を用いることができる。
【０１３０】
基板６１上には、ＩＣ６２と発振器６３とを電気的に接続するための配線６６がパターニングされている。ＩＣ６２および配線６６が、例えば金線等のワイヤー線６７によって接続され、発振器６３および配線６６が金線等のワイヤー線６８によって接続されている。これにより、ＩＣ６２と発振器６３とが配線６６を介して電気的に接続されている。
【０１３１】
なお、ＶＣＳＯは、ＩＣ６２と発振器６３を同一基板上に集積させて形成することも可能である。図２１に、ＩＣ６２と発振器６３とを同一基板６１上に集積させたＶＣＳＯの概略図を示す。
【０１３２】
図２１に示すように、ＶＣＳＯは、ＩＣ６２と発振器６３とにおいて、基板６１を共有させて形成されている。基板６１としては、例えば図１６に示す表面弾性波素子３０の基板１１を用いることができる。ＩＣ６２と、発振器６３の有する電極６５ａとは、図示しないものの電気的に接続されている。電極６５ａとしては、例えば図１６に示す表面弾性波素子３０の第２導電層１６を用いることができる。ＩＣ６２を構成するトランジスタとしては、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を採用することができる。
【０１３３】
図１９〜図２１に示すＶＣＳＯは、例えば、図２２に示すＰＬＬ回路のＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）として用いられる。ここで、ＰＬＬ回路について簡単に説明する。
【０１３４】
図２２は、ＰＬＬ回路の基本構成を示すブロック図である。ＰＬＬ回路は、位相比較器７１、低域フィルタ７２、増幅器７３、およびＶＣＯ７４から構成されている。位相比較器７１は、入力端子７０から入力される信号の位相（または周波数）と、ＶＣＯ７４から出力される信号の位相（または周波数）とを比較し、その差に応じて値が設定される誤差電圧信号を出力するものである。低域フィルタ７２は、位相比較器７１から出力される誤差電圧信号の位置の低周波成分のみを通過させるものである。増幅器７３は、低域フィルタ７２から出力される信号を増幅するものである。ＶＣＯ７４は、入力された電圧値に応じて発振する周波数が、ある範囲で連続的に変化する発振回路である。
【０１３５】
このような構成のもとにＰＬＬ回路は、入力端子７０から入力される位相（または周波数）と、ＶＣＯ７４から出力される信号の位相（または周波数）との差が減少するように動作し、ＶＣＯ７４から出力される信号の周波数を入力端子７０から入力される信号の周波数に同期させる。ＶＣＯ７４から出力される信号の周波数が入力端子７０から入力される信号の周波数に同期すると、その後は一定の位相差を除いて入力端子７０から入力される信号に一致し、また、入力信号の変化に追従するような信号を出力するようになる。
【０１３６】
８．第８の実施形態
次に、本発明を適用した第８の実施形態に係る電子回路および電子機器の一例について、図面を参照しながら説明する。図２３は、本実施形態の一例である電子機器３００の電気的構成を示すブロック図である。電子機器３００とは、例えば携帯電話機である。
【０１３７】
電子機器３００は、電子回路３１０、送話部８０、受話部９１、入力部９４、表示部９５、およびアンテナ部８６を有する。電子回路３１０は、送信信号処理回路８１、送信ミキサ８２、送信フィルタ８３、送信電力増幅器８４、送受分波器８５、低雑音増幅器８７、受信フィルタ８８、受信ミキサ８９、受信信号処理回路９０、周波数シンセサイザ９２、および制御回路９３を有する。
【０１３８】
電子回路３１０において、送信フィルタ８３および受信フィルタ８８として、図１７に示す周波数フィルタを用いることができる。フィルタリングする周波数（通過させる周波数）は、送信ミキサ８２から出力される信号のうちの必要となる周波数、および、受信ミキサ８９で必要となる周波数に応じて、送信フィルタ８３および受信フィルタ８８で個別に設定されている。また、周波数シンセサイザ９２内に設けられるＰＬＬ回路（図２２参照）のＶＣＯ７４として、図１８に示す発振器、または図１９〜図２１に示すＶＣＳＯを用いることができる。
【０１３９】
送話部８０は、例えば音波信号を電気信号に変換するマイクロフォン等で実現されるものである。送信信号処理回路８１は、送話部８０から出力される電気信号に対して、例えばＤ／Ａ変換処理、変調処理等の処理を施す回路である。送信ミキサ８２は、周波数シンセサイザ９２から出力される信号を用いて送信信号処理回路８１から出力される信号をミキシングするものである。送信フィルタ８３は、中間周波数（以下、「ＩＦ」と表記する）の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットするものである。送信フィルタ８３から出力される信号は、変換回路（図示せず）によってＲＦ信号に変換される。送信電力増幅器８４は、送信フィルタ８３から出力されるＲＦ信号の電力を増幅し、送受分波器８５へ出力するものである。
【０１４０】
送受分波器８５は、送信電力増幅器８４から出力されるＲＦ信号をアンテナ部８６へ出力し、アンテナ部８６から電波の形で送信するものである。また、送受分波器８５は、アンテナ部８６で受信した受信信号を分波して、低雑音増幅器８７へ出力するものである。低雑音増幅器８７は、送受分波器８５からの受信信号を増幅するものである。低雑音増幅器８７から出力される信号は、変換回路（図示せず）によってＩＦに変換される。
【０１４１】
受信フィルタ８８は、変換回路（図示せず）によって変換されたＩＦの必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットするものである。受信ミキサ８９は、周波数シンセサイザ９２から出力される信号を用いて、受信フィルタ８８から出力される信号をミキシングするものである。受信信号処理回路９０は、受信ミキサ８９から出力される信号に対して、例えばＡ／Ｄ変換処理、復調処理等の処理を施す回路である。受話部９１は、例えば電気信号を音波に変換する小型スピーカ等で実現されるものである。
【０１４２】
周波数シンセサイザ９２は、送信ミキサ８２へ供給する信号、および、受信ミキサ８９へ供給する信号を生成する回路である。周波数シンセサイザ９２は、ＰＬＬ回路を有し、このＰＬＬ回路から出力される信号を分周して新たな信号を生成することができる。制御回路９３は、送信信号処理回路８１、受信信号処理回路９０、周波数シンセサイザ９２、入力部９４、および表示部９５を制御する。表示部９５は、例えば携帯電話機の使用者に対して機器の状態を表示する。入力部９４は、例えば携帯電話機の使用者の指示を入力する。
【０１４３】
なお、上述した例では、電子機器として携帯電話機を、電子回路として携帯電話機内に設けられる電子回路をその一例として挙げ、説明したが、本発明は携帯電話機に限定されることなく、種々の移動体通信機器およびその内部に設けられる電子回路に適用することができる。
【０１４４】
さらに、移動体通信機器のみならずＢＳおよびＣＳ放送を受信するチューナなどの据置状態で使用される通信機器、およびその内部に設けられる電子回路にも適用することができる。さらには、通信キャリアとして空中を伝播する電波を使用する通信機器のみならず、同軸ケーブル中を伝播する高周波信号または光ケーブル中を伝播する光信号を用いるＨＵＢなどの電子機器およびその内部に設けられる電子回路にも適用することができる。
【０１４５】
９．第９の実施形態
次に、本発明を適用した第９の実施形態に係る薄膜圧電共振子の一例について、図面を参照しながら説明する。
【０１４６】
９−１．  図２４は、本実施形態の一例である第１の薄膜圧電共振子７００を模式的に示す図である。第１の薄膜圧電共振子７００は、ダイアフラム型の薄膜圧電共振子である。
【０１４７】
第１の薄膜圧電共振子７００は、基板７０１と、弾性層７０３と、第１導電層７０４と、圧電体層７０５と、第２導電層７０６と、を含む。薄膜圧電共振子７００における基板７０１、弾性層７０３、第１導電層７０４、圧電体層７０５、および第２導電層７０６は、それぞれ図１に示す圧電素子１０における基板１、ストッパ層２および硬質層３、第１導電層４、圧電体層５、並びに、第２導電層６に相当する。すなわち、第１の薄膜圧電共振子７００は、図１に示す圧電素子１０を有する。なお、弾性層７０３は、ストッパ層２および硬質層３に相当する。
【０１４８】
基板７０１には、基板７０１を貫通するビアホール７０２が形成されている。第２導電層７０６上には、配線７０８が設けられている。配線７０８は、弾性層７０３上に形成された電極７０９と、パッド７１０を介して電気的に接続されている。
【０１４９】
９−２．  本実施形態に係る第１の薄膜圧電共振子７００によれば、圧電体層７０５の圧電特性が良好であり、従って高い電気機械結合係数を有する。これにより、薄膜圧電共振子７００を、高周波数領域で使用することができる。また、薄膜圧電共振子７００を、小型（薄型）化し、かつ、良好に動作させることができる。
【０１５０】
９−３．  図２５は、本実施形態の一例である第２の薄膜圧電共振子８００を模式的に示す図である。第２の薄膜圧電共振子８００が図２４に示す第１の薄膜圧電共振子７００と主に異なるところは、ビアホールを形成せず、基板８０１と弾性層８０３との間にエアギャップ８０２を形成した点にある。
【０１５１】
第２の薄膜圧電共振子８００は、基板８０１と、弾性層８０３と、第１導電層８０４と、圧電体層８０５と、第２導電層８０６と、を含む。薄膜圧電共振子８００における基板８０１、弾性層８０３、第１導電層８０４、圧電体層８０５、および第２導電層８０６は、それぞれ図１に示す圧電素子１０における基板１、ストッパ層２および硬質層３、第１導電層４、圧電体層５、並びに、第２導電層６に相当する。すなわち、第２の薄膜圧電共振子８００は、図１に示す圧電素子１０を有する。なお、弾性層８０３は、ストッパ層２および硬質層３に相当する。エアギャップ８０２は、基板８０１と、弾性層８０３との間に形成された空間である。
【０１５２】
９−４．  本実施形態に係る第２の薄膜圧電共振子８００によれば、圧電体層８０５の圧電特性が良好であり、従って高い電気機械結合係数を有する。これにより、薄膜圧電共振子８００を、高周波数領域で使用することができる。また、薄膜圧電共振子８００を、小型（薄型）化し、かつ、良好に動作させることができる。
【０１５３】
９−５．  本実施形態に係る圧電薄膜共振子（例えば、第１の薄膜圧電共振子７００および第２の薄膜圧電共振子８００）は、共振子、周波数フィルタ、または、発振器として機能することができる。そして、例えば、図２３に示す電子回路３１０において、送信フィルタ８３および受信フィルタ８８として、周波数フィルタとして機能する本実施形態に係る圧電薄膜共振子を用いることができる。また、周波数シンセサイザ９２が有する発振器として、発振器として機能する本実施形態に係る圧電薄膜共振子を用いることができる。
【０１５４】
上記のように、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、本発明に係る圧電素子は、前述したデバイスに適用されるだけでなく、種々のデバイスに適用可能である。例えば、本発明に係る圧電素子は、カメラ（携帯電話機またはＰＤＡ：Personal Digital Assistantなどに搭載されたものを含む。）の光学ズーム機構におけるレンズ駆動用の圧電アクチュエーターとして用いられることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】第１の実施形態に係る圧電素子を模式的に示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係る圧電素子の変形例の一例を模式的に示す断面図。
【図３】第１の実施形態に係る圧電素子の変形例の一例を模式的に示す断面図。
【図４】第１の実施形態に係る圧電素子の変形例の一例を模式的に示す断面図。
【図５】第１の実施形態に係る圧電素子の変形例の一例を模式的に示す断面図。
【図６】第１の実施形態に係る圧電素子の変形例の一例を模式的に示す断面図。
【図７】第１の実施形態に係る圧電素子の変形例の一例を模式的に示す断面図。
【図８】第１の実施形態に係る圧電素子の変形例の一例を模式的に示す断面図。
【図９】第２の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成図。
【図１０】第２の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図。
【図１１】インクジェット式記録ヘッドの動作を説明するための図。
【図１２】インクジェット式記録ヘッドの動作を説明するための図。
【図１３】第３の実施形態に係るインクジェットプリンターの概略構成図。
【図１４】第４の実施形態に係る圧電ポンプの概略断面図。
【図１５】第４の実施形態に係る圧電ポンプの概略断面図。
【図１６】第５の実施形態に係る表面弾性波素子を示す側断面図。
【図１７】第６の実施形態に係る周波数フィルタを示す斜視図。
【図１８】第７の実施形態に係る発振器を示す斜視図。
【図１９】第７の実施形態に係る発振器をＶＣＳＯに応用した一例を示す概略図。
【図２０】第７の実施形態に係る発振器をＶＣＳＯに応用した一例を示す概略図。
【図２１】第７の実施形態に係る発振器をＶＣＳＯに応用した一例を示す概略図。
【図２２】ＰＬＬ回路の基本構成を示すブロック図。
【図２３】第８の実施形態に係る電子回路の構成を示すブロック図。
【図２４】第９の実施形態に係る薄膜圧電共振子を示す側断面図。
【図２５】第９の実施形態に係る薄膜圧電共振子を示す側断面図。
【符号の説明】
【０１５６】
１  基板、２  ストッパ層、３  硬質層、４  第１導電層、５  圧電体層、６  第２導電層、１０  圧電素子、１１  基板、１４  第１導電層、１５  圧電体層、１６  第２導電層、１７  保護層、１８  基体、２０  圧電ポンプ、２１  基体、２２  圧電部、２３  ポンプ室、２４  振動板、３０  表面弾性波素子、４０  低抵抗層、４１  バッファ層、４２  導電性酸化層、４６  第２導電性酸化層、４７  第２低抵抗層、５０  インクジェット式記録ヘッド、５１  ノズル板、５２  インク室基板、５４  圧電部、５５  弾性層、５６  基体、５７  ヘッド本体、５８  インク滴、６０  筐体、６１  基板、６３  発振器、６４  基体、６６  配線、６７  ワイヤー線、７０  入力端子、７１  位相比較器、７２  低域フィルタ、７３  増幅器、８０  送話部、８１  送信信号処理回路、８２  送信ミキサ、８３  送信フィルタ、８４  送信電力増幅器、８５  送受分波器、８６  アンテナ部、８７  低雑音増幅器、８８  受信フィルタ、８９  受信ミキサ、９０  受信信号処理回路、９１  受話部、９２  周波数シンセサイザ、９３  制御回路、９４  入力部、９５  表示部、１４０  基体、１４１  ＩＤＴ電極、１４２  ＩＤＴ電極、１４３  吸音部、１４４  吸音部、１４５  高周波信号源、１５０  基体、１５１  ＩＤＴ電極、１５２  ＩＤＴ電極、１５３  ＩＤＴ電極、１５４  高周波信号源、３００  電子機器、３１０  電子回路、５１１  ノズル、５２１  インクキャビティー、５２２  側壁、５２３  リザーバ、５２４  供給口、５３１  連通孔、６００  インクジェットプリンター、６２０  装置本体、６２１  トレイ、６２２  排出口、６３０  ヘッドユニット、６３１  インクカートリッジ、６３２  キャリッジ、６４０  印刷装置、６４１  キャリッジモータ、６４２  往復動機構、６４３  キャリッジガイド軸、６４４  タイミングベルト、６５０  給紙装置、６５１  給紙モータ、６５２  給紙ローラ、６６０  制御部、６７０  操作パネル、７００  第１の薄膜圧電共振子、７０１  基板、７０２  ビアホール、７０３  弾性層、７０４  第１導電層、７０５  圧電体層、７０６  第２導電層、７０８  配線、７０９  電極、７１０  パッド、８００  第２の薄膜圧電共振子、８０１  基板、８０２  エアギャップ、８０３  弾性層、８０４  第１導電層、８０５  圧電体層、８０６  第２導電層
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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