(57)【要約】【課題】Ｐｂ含有ペロブスカイト材料は比誘電率が高いため、オン／オフを繰り返すアクチュエータの場合には高速駆動の実現やデバイスの低コスト化には課題があった。また、前記材料では圧電体薄膜形成時におけるＰｂ蒸発を防ぐためにＰｂ過剰雰囲気で作製されるため、圧電体薄膜中に過剰Ｐｂが存在する場合があり、それが圧電体薄膜のリーク電流の増加につながり、信頼性が低下した。【解決手段】Ｐｂ含有ペロブスカイト圧電材料と非Ｐｂ含有圧電体材料を積層することで比誘電率を低下させて高速駆動を可能にするとともに、表面への過剰Ｐｂの拡散を防止することで信頼性を向上させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体薄膜と、前記圧電体薄膜の両面に形成された第１および第２電極から構成される圧電体素子であって、前記圧電体薄膜が、少なくとも１層からなるＰｂを含有するペロブスカイト材料から構成される第１圧電体薄膜と、Ｐｂ以外の材料から構成される第２圧電体薄膜との積層構造であることを特徴とする圧電体薄膜素子。
【請求項２】
第２圧電体薄膜の比誘電率が第１圧電体薄膜の比誘電率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧電体薄膜素子。
【請求項３】
第２圧電体薄膜の厚さが第１圧電体薄膜の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧電体薄膜素子。
【請求項４】
成膜基板により構成されるインク液体を収容する圧力室と、その圧力室に連通し、前記インク液体を吐出する吐出口と、前記圧力室に圧力を印加するための圧力印加手段とを備え、前記圧力印加手段は、前記圧力室の開口部に形成された振動板膜と、その振動板膜を振動させる第１および第２圧電体薄膜と第１および第２電極膜とを有する圧電体薄膜素子を備えたものであって、前記第１電極膜が成膜基板により構成される圧力室上に設けられており、前記吐出口の前面に配置された記録媒体に前記インク液体を吐出するときは、少なくとも前記圧電体薄膜素子に所定の電圧を印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
インク液体を収容する圧力室と、その圧力室に連通し、前記インク液体を吐出する吐出口と、前記圧力室に圧力を印加するための圧力印加手段とを備え、前記圧力印加手段は、前記圧力室の開口部に形成された振動板膜と、その振動板膜を振動させる第１および第２圧電体薄膜と第１および第２電極膜とを有するものであって、前記第２電極膜と圧力室が接着層により接合されており、前記吐出口の前面に配置された記録媒体に前記インク液体を吐出するときは、少なくとも前記圧電体薄膜素子に所定の電圧を印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
インク液体を収容する圧力室と、その圧力室に連通し、前記インク液体を吐出する吐出口と、前記圧力室に圧力を印加するための圧力印加手段とを備え、前記圧力印加手段は、前記圧力室の開口部に形成された振動板膜と、その振動板膜を振動させる第１および第２圧電体薄膜と第１および第２電極膜とを有するものであって、前記第２電極膜が圧力室上に設けられており、前記圧力室と振動板膜が形成されており、前記吐出口の前面に配置された記録媒体に前記インク液体を吐出するときは、少なくとも前記圧電体薄膜素子に所定の電圧を印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記圧力印加手段である第１および第２圧電体薄膜が請求項１に記載の圧電体薄膜素子あることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
成膜基板上に共通電極である第１電極膜を形成し、その共通電極上に単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜を形成し、その単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜上に第２圧電体薄膜および個別電極を形成し、成膜基板をエッチングすることにより圧力室を形成し、圧力室開口部側から振動板膜を、第１電極膜が露出している部分に形成することを特徴とするインクジェット記録装置の製造方法。
【請求項９】
成膜基板上に個別電極である第１電極膜を形成し、その個別電極上に単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜を形成し、その単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜上に第２圧電体薄膜および共通電極である第２電極膜を形成し、接着層により圧力室と第２電極膜を接合し、その後に成膜基板をエッチング除去し、最後に、圧力室開口部側から振動板膜を第２電極膜が露出している部分に形成することを特徴とするインクジェット記録装置の製造方法。
【請求項１０】
成膜基板上に個別電極である第１電極膜を形成し、その個別電極上に単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜を形成し、その単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜上に第２圧電体薄膜および共通電極である第２電極膜を形成し、第２電極膜側に圧力室と振動板膜を形成した後に、成膜基板をエッチング除去することを特徴とするインクジェット記録装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速度センサやアクチュエータなどに用いられる圧電体素子、特に、薄膜積層構造の圧電体素子に関するものである。また、そのような圧電体素子を用いて、微小ノズルからインクなどの液体を吐出させ、記録紙やシート上に液体パターンを形成することにより文字や図形を描くプリンタなどに用いられるインクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコンなどの印刷装置としてインクジェット記録装置を用いたプリンタが、取り扱いが簡単、印字性能がよい、低コストなどの理由から広く普及している。このインクジェット記録装置には、熱エネルギーによってインク中に気泡を発生させ、その気泡による圧力波によりインク滴を吐出させるもの、静電力によりインク滴を吸引吐出させるもの、ピエゾ素子のような振動子による圧力波を利用したもの等、種々の方式がある。
【０００３】
一般に、ピエゾ素子を用いたものは、例えば、インク吐出口に連通したインク供給室と、そのインク供給室に連通した圧力室と、その圧力室に設けられピエゾ素子が接合された振動板膜等により構成されている。従来、インクの吐出方向とピエゾ素子の振動方向は同方向である。このような構成において、ピエゾ素子に所定の電圧を印加すると、ピエゾ素子が伸縮することによって、ピエゾ素子と振動板膜が太鼓状の振動を起こすため圧力室内のインクが圧縮され、それによりインク吐出口からインク液滴が吐出する。小型化、マルチノズルヘッドの高密度化を実現するためには、圧電体を薄膜化し半導体で用いられるフォトリソプロセスを適用することが試みられている。
【０００４】
従来の圧電体薄膜を用いたインクジェットプリンタヘッド等のデバイスでは、圧電体材料として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）をはじめとするＰｂを含有するペロブスカイト材料（以下、Ｐｂ含有ペロブスカイト材料と記す）が単独で使用されている（例えば、特許文献１参照）。また、Ｐｂ含有ペロブスカイト材料は、圧電体薄膜形成時におけるＰｂ蒸発を防ぐために、Ｐｂ過剰雰囲気で作製されることが一般的である（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５３７７４号公報（第１図）
【特許文献２】
特許第２５３２３８１号公報（第３頁、表１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＺＴをはじめとするＰｂ含有ペロブスカイト材料は、一般的に比誘電率が高い（５００〜３０００程度）。従って、インクジェット記録装置をはじめとするオン／オフを繰り返すアクチュエータの場合には、高速駆動の実現や、駆動回路を構成するアンプ等のデバイスの低コスト化の点で課題があった。
【０００７】
さらに、Ｐｂ含有ペロブスカイト材料は、圧電体薄膜形成時におけるＰｂ蒸発を防ぐために、Ｐｂ過剰雰囲気で作製されることが一般的である。そのため、圧電体薄膜中に、過剰のＰｂが存在する場合がある。この結果、圧電体薄膜のリーク電流の増加につながり、信頼性の低下が見られる。
【０００８】
本発明は、従来のこのような圧電体薄膜の高速駆動の問題や信頼性の課題を考慮した圧電体薄膜素子、インクジェット記録装置およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明は、圧電体薄膜と、前記圧電体薄膜の両面に形成された第１および第２電極から構成される圧電体素子であって、前記圧電体薄膜が、少なくとも１層からなるＰｂを含有するペロブスカイト材料から構成される第１圧電体薄膜と、Ｐｂ以外の材料から構成される第２圧電体薄膜の積層構造であることを特徴とする圧電体薄膜素子である。
【００１０】
上記の構成のように、圧電体薄膜を積層することにより、全体の比誘電率を低下させることが可能であり、高速でのオン／オフ動作に対応できる。さらに、Ｐｂ以外の材料から構成される（すなわち、Ｐｂを含まない）第２圧電体薄膜を積層することにより、過剰Ｐｂの表面への拡散を防止できる。
【００１１】
請求項４の本発明は、成膜基板により構成されるインク液体を収容する圧力室と、その圧力室に連通し、前記インク液体を吐出する吐出口と、前記圧力室に圧力を印加するための圧力印加手段とを備え、前記圧力印加手段は、前記圧力室の開口部に形成された振動板膜と、その振動板膜を振動させる第１および第２圧電体薄膜と第１および第２電極膜とを有する圧電体薄膜素子を備えたものであって、前記第１電極膜が成膜基板により構成される圧力室上に設けられており、前記吐出口の前面に配置された記録媒体に前記インク液体を吐出するときは、少なくとも前記圧電体薄膜素子に所定の電圧を印加することを特徴とするインクジェット記録装置である。
【００１２】
請求項５の本発明は、インク液体を収容する圧力室と、その圧力室に連通し、前記インク液体を吐出する吐出口と、前記圧力室に圧力を印加するための圧力印加手段とを備え、前記圧力印加手段は、前記圧力室の開口部に形成された振動板膜と、その振動板膜を振動させる第１および第２圧電体薄膜と第１および第２電極膜とを有するものであって、前記第２電極膜と圧力室が接着層により接合されており、前記吐出口の前面に配置された記録媒体に前記インク液体を吐出するときは、少なくとも前記圧電体薄膜素子に所定の電圧を印加することを特徴とするインクジェット記録装置である。
【００１３】
請求項６の本発明は、インク液体を収容する圧力室と、その圧力室に連通し、前記インク液体を吐出する吐出口と、前記圧力室に圧力を印加するための圧力印加手段とを備え、前記圧力印加手段は、前記圧力室の開口部に形成された振動板膜と、その振動板膜を振動させる第１および第２圧電体薄膜と第１および第２電極膜とを有するものであって、前記第２電極膜が圧力室上に設けられており、前記圧力室と振動板膜が形成されており、前記吐出口の前面に配置された記録媒体に前記インク液体を吐出するときは、少なくとも前記圧電体薄膜素子に所定の電圧を印加することを特徴とするインクジェット記録装置である。
【００１４】
上記の構成のように、圧力室の開口部内に振動板膜を設けることにより、振動板と圧力室の位置合わせが容易であり、その精度も高い。また、圧電体薄膜形成後に振動板膜を形成するために、振動板膜の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止できる。
【００１５】
請求項８の本発明は、成膜基板上に共通電極である第１電極膜を形成し、その共通電極上に単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜を形成し、その単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜上に第２圧電体薄膜および個別電極を形成し、成膜基板をエッチングすることにより圧力室を形成し、圧力室開口部側から振動板膜を、第１電極膜が露出している部分に形成することを特徴とするインクジェット記録装置の製造方法である。
【００１６】
請求項９の本発明は、成膜基板上に個別電極である第１電極膜を形成し、その個別電極上に単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜を形成し、その単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜上に第２圧電体薄膜および共通電極である第２電極膜を形成し、接着層により圧力室と第２電極膜を接合し、その後に成膜基板をエッチング除去し、最後に、圧力室開口部側から振動板膜を第２電極膜が露出している部分に形成することを特徴とするインクジェット記録装置の製造方法である。
【００１７】
請求項１０の本発明は、成膜基板上に個別電極である第１電極膜を形成し、その個別電極上に単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜を形成し、その単結晶層あるいは結晶配向した第１圧電体薄膜上に第２圧電体薄膜および共通電極である第２電極膜を形成し、第２電極膜側に圧力室と振動板膜を形成した後に、成膜基板をエッチング除去することを特徴とするインクジェット記録装置の製造方法である。
【００１８】
上記のような工程は、圧電体薄膜の残留応力を解放することが可能であり、製造歩留まりの観点でも有効である。さらに、圧力室を別途加工するために、より精密な加工が可能であり、ノズルヘッドの高密度化、多ノズル化、長尺化が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明にかかる第１の実施の形態のインクジェット記録装置の断面図である。図２は、本第１の実施の形態のインクジェット記録装置の作製プロセスの断面図である。
【００２１】
素子構成について説明する。共通電極である第１電極膜１０２上にＰｂ含有ペロブスカイト材料により構成される第１圧電体薄膜１０３ａと非Ｐｂ含有材料により構成される第２圧電体薄膜１０３ｂおよび個別電極である第２電極膜１０５の積層構造が形成されており、その他の領域では保持膜１０４が形成されている。そして、圧力印加手段である前記圧電体薄膜１０３ａおよび１０３ｂのおおむね下方に、成膜基板１０１をエッチング加工することにより形成された圧力室開口部１０６が形成されている。そして、前記圧力室開口部１０６内部の第１電極膜１０２領域には、振動板膜１０７が形成されている。
【００２２】
さらに、前記成膜基板１０１の下面には、接着層１１４を介してヘッド本体１２０が固定されている。このヘッド本体１２０は、上記振動板膜１０７により閉塞されて成膜基板で構成される圧力室１０８を形成する開口部１０６と前記圧力室１０８に連通するインク吐出口１１３とを形成する共通インク室部品１０９、共通インク室１１１とインク供給路１１０の底壁を構成する下側構造部材１１５とからなっている。そして、この記録ヘッドは、上記圧電体薄膜の作動により振動板膜１０７の中央部を下側に凸状となるように変化させることで、前記圧力室１０８に圧力を印加して圧力室開口部１０６内のインクを前記インク吐出口１１３から吐出させるようになっている。
【００２３】
素子の作製プロセスについて以下に説明する。
【００２４】
成膜基板１０１上に第１電極膜１０２を形成した（図２（ａ））。第１電極膜１０２は、高周波マグネトロンスパッタリング法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜した。第１電極膜１０２の材料および成膜条件を（表１）にまとめた。なお、第１電極膜１０２の材料は、（表１）の電極材料に限られるわけではない。また、（表１）に示した材料を少なくとも１種含む合金でも問題はない。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
上記成膜基板１０１は、（１００）面配向のＭｇＯ単結晶基板とした。この場合には、第１電極膜１０２は（００１）方向に配向する。なお、成膜基板１０１は、（１００）ＭｇＯ単結晶基板に限らず、Ｓｉ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。
【００２７】
続いて、上記第１電極膜１０２上にＰｂ含有ペロブスカイト材料である第１圧電体薄膜１０３ａを形成する。第１圧電体薄膜１０３ａを高周波マグネトロンスパッタリング法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜した後、パターニングを行う。
【００２８】
この第１圧電体薄膜１０３ａは、強誘電体であるＰｂｘＬａｙＴｉｚＺｒｗＯ３で表されて、下記（１）〜（５）のいずれかの組成を有する物を用いた。なお、（１）〜（５）の組成に対して、２５ｍｏｌ％以下の過剰ＰｂＯを含んでいても、電気および圧電特性に問題はない。
【００２９】
（１）０．７≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ＝１、０．９２５≦ｚ≦１、ｗ＝０
（２）ｘ＝１、ｙ＝０、０≦ｚ≦０．５０、ｚ＋ｗ＝１
（３）０．７５≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０．３≦ｚ＜１、ｚ＋ｗ＝１
（４）ｘ＝１、ｙ＝０、０．５≦ｚ≦１．０、ｚ＋ｗ＝１
（５）０．９≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｚ＜０．５、ｚ＋ｗ＝１
本実施の形態１において、ＰｂＴｉＯ３、ＰＺＴ（＝ＰｂＺｒ０．５０Ｔｉ０．５０Ｏ３）またはＰＬＺＴ（＝Ｐｂ０．９Ｌａ０．１（Ｚｒ０．１Ｔｉ０．９）０．９７５Ｏ３）で構成したときの該第１圧電体薄膜１０３ａの成膜条件を（表２）に、パターニング方法を（表３）にそれぞれ示す。なお、この第１圧電体薄膜１０３ａも、第１電極膜１０２と同様に、（００１）方向に配向する。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
【表３】
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【００３２】
ついで、上記第１圧電体薄膜１０３ａ上に非Ｐｂ含有材料である第２圧電体薄膜１０３ｂを形成する。第２圧電体薄膜１０３ｂを高周波マグネトロンスパッタリング法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜した後、パターニングを行う。
【００３３】
（表４）に、高周波マグネトロンスパッタリング法により形成した第２圧電体薄膜の種類および成膜条件を、（表５）にパターニング方法を示す。なお、第２圧電体薄膜１０３ｂとして（表４）に記載した材料以外に、ゾルーゲル法により形成したＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９も使用した。
【００３４】
【表４】
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【００３５】
【表５】
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【００３６】
成膜条件を以下に説明する。ビスマス２−エチルヘキサノエートを溶媒である２−エチルヘキサン酸に加え５０℃で攪拌する。続いて、タンタルエトキシドとストロンチウムイソプロポキシドを溶媒であるキシレンに加え５０℃で攪拌する。両溶液を攪拌し、成膜基板上にスピンコーティングする。３５０℃、３０秒間の条件で乾燥させた後に、酸素雰囲気下８００℃、１０分の条件で焼成させた。
【００３７】
本実施の形態１では、第２圧電体薄膜１０３ｂとして、厚さ０．０１μｍのＺｎＯを使用した。第１圧電体薄膜の特性を（表６）に、第２圧電体薄膜の特性を（表７）にまとめた。
【００３８】
【表６】
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【００３９】
【表７】
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【００４０】
第２圧電体薄膜の比誘電率は、第１圧電体薄膜の比誘電率と比較して小さい。従って、本実施の形態１で図示したように、２種の圧電体薄膜を積層した場合には、全圧電体薄膜の比誘電率が低下する。本実施の形態１では、第１圧電体薄膜１０３ａとして厚さ２．５μｍのＰＺＴを、第２圧電体薄膜として厚さ０．０２μｍのＺｎＯを用いた。この場合、圧電体薄膜素子全体の比誘電率は４１５と見なせる。
【００４１】
ここで、比誘電率を低下させる目的のみであれば、第２圧電体薄膜の代わりに、低誘電率材料を用いることも可能である。しかし、圧電特性の低下を少しでも減少させるためには、本発明のように圧電材料を積層することが有効である。
【００４２】
さらに、第２圧電体薄膜１０３ｂには、Ｐｂが含まれていない。従って、第１圧電体薄膜１０３ａに含まれる過剰Ｐｂの表面への拡散を防止でき、リーク電流を低下させることが可能である。例えば、厚さ２．５μｍのＰＺＴの電流−電圧特性を測定したところ、６０Ｖの電圧でリーク電流が急増した。一方、本実施の形態１のように、第１圧電体薄膜１０３ａである厚さ２．５μｍのＰＺＴと第２圧電体薄膜１０３ｂである厚さ０．０２μｍのＺｎＯの積層構造体は、印加電圧１００Ｖにおいてもリーク電流の急増は見られなかった。従って、耐圧特性や信頼性の観点からも本発明は効果的である。
【００４３】
その後、前記成膜基板１０１上に保持膜１０４をスピンコートにより形成する（図２（ｂ））。保持膜１０４に感光性樹脂を使用すると、第２電極膜１０５に相当する部分にコンタクトホールを容易に形成できる。その後、第２電極膜１０５を形成した（図２（ｃ））。
【００４４】
続いて、成膜基板１０１の第１圧電体薄膜１０３ａの下方部分をエッチング除去して、圧力室開口部１０６を形成した（図２（ｄ））。成膜基板１０１が（１００）ＭｇＯ単結晶基板の場合には、８０℃に加熱した１０％リン酸水溶液によりエッチングを行った。また、成膜基板１０１がＳｉ単結晶基板の場合には、８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液により、異方性エッチングを実施した。さらに、成膜基板１０１がステンレス基板の場合には、塩化第２鉄水溶液によりエッチングプロセスを実施した。
【００４５】
その後、圧力室開口部１０６から、振動板膜１０７を第１電極膜１０２上に形成した（図２（ｅ））。前記振動板膜１０７は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）や絶縁体（ＳｉＯ２、ジルコニア）から構成される。その厚みは１０μｍ以下、より好ましくは６μｍ以下に設定されている。振動板膜１０７の形成方法としては、蒸着やスパッタリングによる物理的な方法と、メッキによる電気化学的な方法で実施した。物理的な方法では、導電体および絶縁体としての振動板膜を形成できるという特徴がある。一方、電気化学的方法では、振動板膜を短時間で形成できるという特徴がある。さらに、メッキ膜の応力調節も可能である。いずれの方法においても、圧力室開口部１０６側から振動板膜１０７を形成するために、振動板膜１０７のパターン化工程が不要である。さらに、成膜基板１０１をエッチング除去したために、圧電体薄膜１０３は残留応力が緩和されて、反りが発生している。しかし、物理的な方法や電気化学的方法を用いることにより、圧電体薄膜１０３の反りにかかわらず振動板膜１０７が形成可能である。
【００４６】
最後に、圧力室１０８と予め作製しておいたヘッド本体１２０を接着層１１４を介して固定した（図２（ｆ））。接着層１１４としては、エポキシ樹脂を使用した。さらに、接着層１１４として、電着樹脂を選択すれば、圧力室１０８上あるいは共通インク室部品１０９に導通パターンを形成することにより接着層を選択的に形成できる。電着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、あるいはポリイミド樹脂系の使用が可能である。さらに、一般的な印刷法と比較して、より薄く均一な膜厚で接着層を形成できる。従って、接着量制御の観点からより有効である。
【００４７】
このように、本実施の形態１の構造により、圧力室開口部側から振動板膜を形成するために、振動板膜のパターン工程を省略できる。また、圧電体薄膜形成後に振動板膜を形成するために、振動板膜の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止できる。さらに、振動板膜と圧電体薄膜の位置合わせ精度が非常に高いために、各素子における変位量のバラツキを低減させる点で本発明は有効である。また、ノズルヘッドの高密度化、多ノズル化、長尺化が可能になる点で本発明は有効である。
【００４８】
さらに、圧電体薄膜が形成されていた部分の成膜基板をエッチング除去するために、高温で形成された圧電体薄膜の残留応力を緩和でき、素子の信頼性の点でも有効である。
【００４９】
（実施の形態２）
図３は、本発明にかかる第２の実施の形態のインクジェット記録装置の断面図である。図４は、本第２の実施の形態のインクジェット記録装置の作製プロセスの断面図である。
【００５０】
素子構成について説明する。共通電極である第２電極膜２０５上に第１圧電体薄膜２０３ａと第２圧電体薄膜２０３ｂと個別電極である第１電極膜２０２の積層構造が形成されており、その他の領域では保持膜２０４が形成されている。そして、圧力印加手段である前記圧電体薄膜２０３のおおむね下方に、圧力室開口部２１４が形成されている。そして、前記圧力室開口部２１４内部の第２電極膜２０５領域には、振動板膜２０６が形成されている。
【００５１】
さらに、前記第２電極膜２０５の下面には、接着層２１３を介してヘッド本体２２０が固定されている。このヘッド本体２２０は、上記振動板膜２０６により閉塞されて圧力室２０７を形成する圧力室開口部２１４と前記圧力室２０７に連通するインク吐出口２１２とを形成する共通インク室部品２０８、共通インク室２１０とインク供給路２０９の底壁を構成する下側構造部材２１５とからなっている。そして、この記録ヘッドは、上記圧電体薄膜の作動により振動板膜２０６の中央部を下側に凸状となるように変化させることで、前記圧力室２０７に圧力を印加して圧力室開口部２１４内のインクを前記インク吐出口２１２から吐出させるようになっている。
【００５２】
素子の作製プロセスについて以下に説明する。
【００５３】
成膜基板２０１上に個別電極である第１電極膜２０２を形成した（図４（ａ））。形成方法および材料は実施の形態１と同様である。
【００５４】
上記成膜基板２０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板とした。なお、成膜基板２０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板に限らず、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板、あるいは他の結晶面配向面を持つＳｉ単結晶基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。
【００５５】
続いて、上記第１電極膜２０２上に第１圧電体薄膜２０３ａを形成する。第１圧電体薄膜２０３ａの形成は、実施の形態１と同様に高周波マグネトロンスパッタリング法で実施した。
【００５６】
第１圧電体薄膜２０３ａは、下記（１）〜（５）までの組成で示されるＰｂｘＬａｙＴｉｚＺｒｗＯ３に対して１ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下のＰｂ含有複合ペロブスカイト：Ｐｂ（ＡａＢｂ）Ｏ３を第３成分として添加した材料を使用した。このように、第３成分を添加することにより、変位特性が向上した。
【００５７】
（１）０．７≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ＝１、０．９２５≦ｚ≦１、ｗ＝０
（２）ｘ＝１、ｙ＝０、０≦ｚ≦０．５０、ｚ＋ｗ＝１
（３）０．７５≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０．３≦ｚ＜１、ｚ＋ｗ＝１
（４）ｘ＝１、ｙ＝０、０．５≦ｚ≦１．０、ｚ＋ｗ＝１
（５）０．９≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｚ＜０．５、ｚ＋ｗ＝１
ここで、第３成分であるＰｂ含有複合ペロブスカイトは以下の（ａ）〜（ｃ）で示される組成を有している。
【００５８】
（ａ）ａ＝１／３、ｂ＝２／３
Ａ＝Ｍｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｎｉ（２価金属）
Ｂ＝Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ（５価金属）
（ｂ）ａ＝１／２、ｂ＝１／２
Ａ＝Ｍｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｎｉ（２価金属）
Ｂ＝Ｗ、Ｔｅ（５価金属）
（ｃ）ａ＝１／３、ｂ＝２／３
Ａ＝Ｓｂ、Ｙ、Ｆｅ、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｉｎ、Ｃｒ（３価金属）
Ｂ＝Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ（５価金属）
本実施の形態２で作製した、Ｐｂ含有ペロブスカイトを添加した材料の成膜条件を（表８）に、パターニング方法を（表９）、Ｐｂ複合ペロブスカイト材料を（表１０）に、それぞれ示す。
【００５９】
【表８】
2004186574.tif 000010
【００６０】
【表９】
2004186574.tif 000011
【００６１】
【表１０】
2004186574.tif 000012
【００６２】
次いで、前記第１圧電体薄膜２０３ａ上に第２圧電体薄膜２０３ｂを形成した。本実施の形態２では、第２電圧体薄膜２０３ｂとして厚さ０．０２μｍのＡｌＮを形成した。
【００６３】
第２圧電体薄膜の比誘電率は、第１圧電体薄膜の比誘電率と比較して小さい。従って、本実施の形態２で図示したように、２種の圧電体薄膜を積層した場合には、全圧電体薄膜の比誘電率が低下する。例えば、第１圧電体薄膜２０３ａとして厚さ２．５μｍの０．８５ＰＺＴ−０．１５Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３（＝ＰＭＮ）を、第２圧電体薄膜２０３ｂとして厚さ０．０２μｍのＡｌＮを用いた場合には、圧電体薄膜素子全体の比誘電率は、６１３と見なせる。
【００６４】
ここで、比誘電率を低下させる目的のみであれば、第２圧電体薄膜の代わりに、低誘電率材料を用いることも可能である。しかし、圧電特性の低下を少しでも減少させるためには、本発明のように圧電材料を積層することが有効である。
【００６５】
さらに、第２圧電体薄膜２０３ｂには、Ｐｂが含まれていない。従って、第１圧電体薄膜２０３ａに含まれる過剰Ｐｂの表面への拡散を防止できる。その結果、リーク電流を低下させることが可能である。例えば、厚さ２．５μｍの０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮの電流−電圧特性を測定したところ、５２Ｖの電圧でリーク電流が急増した。一方、本実施の形態２のように、第１圧電体薄膜２０３ａである厚さ２．５μｍの０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮと第２圧電体薄膜２０３ｂである厚さ０．０２μｍのＡｌＮの積層構造体は、印加電圧１００Ｖにおいてもリーク電流の急増は見られなかった。従って、耐圧特性や信頼性の観点からも本発明は効果的である。
【００６６】
その後、前記成膜基板２０１上に保持膜２０４をスピンコートにより形成する（図４（ｂ））。保持膜２０４に感光性樹脂を使用すると、第２電極膜２０５に相当する部分にコンタクトホールを容易に形成できる。その後、共通電極である第２電極膜２０５を形成した（図４（ｃ））。
【００６７】
続いて、圧力室２０７と前記第２電極膜２０５を接着層２１３により接合した（図４（ｄ））。接着層２１３としては、エポキシ樹脂を使用した。さらに、接着層２１３として、電着樹脂を選択すれば、圧力室２０７上あるいは第２電極膜２０５に導通パターンを形成することにより接着層を選択的に形成できる。電着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、あるいはポリイミド樹脂系の使用が可能である。さらに、一般的な印刷法と比較して、より薄く均一な膜厚で接着層を形成できる。従って、接着量制御の観点からより有効である。
【００６８】
次に、圧力室開口部２１４から、振動板膜２０６を第２電極膜２０５上に形成した（図４（ｅ））。前記振動板膜２０６は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）や絶縁体（ＳｉＯ２、ジルコニア）から構成される。その厚みは１０μｍ以下に設定されている。振動板膜２０６の形成方法としては、蒸着やスパッタリングによる物理的な方法と、メッキによる電気化学的な方法で実施した。物理的な方法では、導電体および絶縁体としての振動板膜を形成できるという特徴がある。一方、電気化学的方法では、振動板膜を短時間で形成できるという特徴がある。さらに、メッキ膜の応力調節も可能である。いずれの方法においても、圧力室開口部２１４側から振動板膜２０６を形成するために、振動板膜２０６のパターン化工程が不要である。
【００６９】
その後、圧力室２０７と予め作製しておいたヘッド本体２２０を接着層２１３を介して固定した（図４（ｆ））。接着層２１３としては、エポキシ樹脂を使用した。さらに、接着層２１３として、電着樹脂を選択すれば、圧力室２０７上あるいは共通インク室部品２０８に導通パターンを形成することにより接着層を選択的に形成できる。電着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、あるいはポリイミド樹脂系の使用が可能である。さらに、一般的な印刷法と比較して、より薄く均一な膜厚で接着層を形成できる。従って、接着量制御の観点からより有効である。
【００７０】
最後に、成膜基板２０１をエッチングにより全面除去した。今回は成膜基板２０１が（１００）Ｓｉ単結晶基板だったので、ＳＦ６を反応ガスとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング装置）によりエッチングを行った。また、８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液によるエッチングでも可能であった。なお、成膜基板２０１が（１００）ＭｇＯ単結晶基板の場合には、８０℃に加熱した１０％リン酸水溶液によりエッチングを行った。また、成膜基板２０１がステンレス基板の場合には、塩化第２鉄水溶液によりエッチングプロセスを実施した。
【００７１】
本実施の形態２の構造により、圧力室開口部側から振動板膜を形成するために、振動板膜のパターン工程を省略できる。また、圧電体薄膜形成後に振動板膜を形成するために、振動板膜の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止できる。さらに、振動板膜と圧電体薄膜の位置合わせ精度が非常に高いために、各素子における変位量のバラツキを低減させる点で本発明は有効である。また、ノズルヘッドの高密度化、多ノズル化、長尺化が可能になる点で本発明は有効である。
【００７２】
さらに、成膜基板をエッチング除去するために、高温で形成された圧電体薄膜の残留応力を緩和できる。その結果、圧電素子の信頼性の点でも有効である。
【００７３】
（実施の形態３）
図５は、本発明にかかる第３の実施の形態のインクジェット記録装置の断面図である。図６は、本第３の実施の形態のインクジェット記録装置の作製プロセスの断面図である。
【００７４】
素子構成について説明する。共通電極である第２電極膜３０５上に第１圧電体薄膜３０３ａと第２圧電体薄膜３０３ｂと個別電極である第１電極膜３０２の積層構造が形成されており、その他の領域では保持膜３０４が形成されている。そして、圧力印加手段である前記圧電体薄膜３０３のおおむね下方に、圧力室開口部３１４が形成されている。そして、前記圧力室開口部３１４内部の第２電極膜３０５領域には、振動板膜３０６が形成されている。
【００７５】
さらに、前記第２電極膜３０５の下面には、接着層３１３を介してヘッド本体３２０が固定されている。このヘッド本体３２０は、上記振動板膜３０６により閉塞されて圧力室３０７を形成する圧力室開口部３１４と前記圧力室３０７に連通するインク吐出口３１２とを形成する共通インク室部品３０８、共通インク室３１０とインク供給路３０９の底壁を構成する下側構造部材３１５とからなっている。そして、この記録ヘッドは、上記圧電体薄膜の作動により振動板膜３０６の中央部を下側に凸状となるように変化させることで、前記圧力室３０７に圧力を印加して圧力室開口部３１４内のインクを前記インク吐出口３１２から吐出させるようになっている。
【００７６】
素子の作製プロセスについて以下に説明する。
【００７７】
共通電極である第２電極膜３０５を形成するまでの工程は、第１圧電体薄膜３０３ａを２種類積層した点を除いては、実施の形態２と同様に実施した（図６（ａ）〜図６（ｃ））。成膜基板３０１には、ステンレス基板を使用した。
【００７８】
第１圧電体薄膜３０３ａとして、厚さ１．０μｍのＰＺＴ膜（３０３ａ１）と、厚さ１．５μｍの０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮ膜（３０３ａ２）を積層した。この二材料を積層することにより、第１圧電体薄膜の比誘電率を９８５と考えることができ、比誘電率を低下できる点で効果的である。さらに、第２圧電体薄膜３０３ｂとして厚さ０．０２μｍのＺｎＯを積層することで、圧電体薄膜素子全体の比誘電率は最終的に５３０と見なせる。
【００７９】
ここで、比誘電率を低下させる目的のみであれば、第２圧電体薄膜の代わりに、低誘電率材料を用いることも可能である。しかし、圧電特性の低下を少しでも減少させるためには、本発明のように圧電材料を積層することが有効である。さらに、第２圧電体薄膜３０３ｂには、Ｐｂが含まれていない。従って、第１圧電体薄膜３０３ａに含まれる過剰Ｐｂの表面への拡散を防止できる。その結果、リーク電流を低下させることが可能である。厚さ１．０μｍのＰＺＴ膜と、厚さ１．５μｍの０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮ膜の積層体の電流−電圧特性を測定したところ、５５Ｖの電圧でリーク電流が急増した。一方、本実施の形態３のように、第１圧電体薄膜３０３ａである厚さ１．０μｍのＰＺＴ膜と、厚さ１．５μｍの０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮ膜の積層体と第２圧電体薄膜３０３ｂである厚さ０．０２μｍのＺｎＯの積層構造体は、印加電圧１００Ｖにおいてもリーク電流の急増は見られなかった。従って、耐圧特性や信頼性の観点からも本発明は効果的である。
【００８０】
続いて、圧力室３０７と振動板膜３０６を同時に形成した。形成方法としては、蒸着やスパッタリング法などの物理的方法と、メッキ法などの電気化学的方法が可能である。特に、メッキ法では、膜厚の大きい膜を形成できるために、本発明の記録装置作製にはより適している。以下に、メッキ法による圧力室３０７および振動板膜３０６の形成方法について述べる。
【００８１】
第２電極膜３０５上に、レジストパターンを形成して振動板膜３０６をまず形成した（図６（ｄ））。前記振動板膜３０６は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）が適当である。本実施の形態３では、無電界メッキ法によりＮｉ製の厚さ６μｍの振動板膜を形成した。次に、この振動板膜３０６を保護するようにレジスト３１６をパターン化する（図６（ｅ））。その後、無電界メッキ法により、厚さ７０μｍのＮｉ製圧力室３０７を形成した（図６（ｆ））。その後、振動板膜３０６を保護していたレジスト３１６を剥離することにより振動板膜３０６と圧力室３０７を形成した。この工法の場合には、圧力室と振動板膜の位置合わせが容易である。さらに、接着層を用いることなく圧力室３０７を圧電素子と接合できるために、圧電体膜の変位バラツキが減少するといった特徴がある。また、メッキ法により形成した膜の応力調整も可能である。
【００８２】
次に、圧力室３０７と予め作製しておいたヘッド本体３２０を接着層３１３を介して固定した（図６（ｇ））。接着層３１３としては、エポキシ樹脂を使用した。さらに、接着層３１３として、電着樹脂を選択すれば、圧力室３０７上あるいは共通インク室部品３０８に導通パターンを形成することにより接着層を選択的に形成できる。電着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、あるいはポリイミド樹脂系の使用が可能である。さらに、一般的な印刷法と比較して、より薄く均一な膜厚で接着層を形成できる。従って、接着量制御の観点からより有効である。
【００８３】
最後に、成膜基板３０１をエッチングにより全面除去した（図６（ｈ））。今回は成膜基板３０１がステンレス基板だったので、５０℃に加熱した塩化第２鉄水溶液によりエッチングプロセスを実施した。なお、成膜基板３０１が（１００）ＭｇＯ単結晶基板の場合には、８０℃に加熱した１０％リン酸水溶液によりエッチングを行った。また、成膜基板３０１がＳｉ単結晶基板の場合には、ＳＦ６を反応ガスとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング装置）によりエッチングを行った。８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液によるエッチングも可能である。
【００８４】
本実施の形態３の構造により、圧力室と振動板膜を同プロセスにより形成するために、振動板膜と圧電体薄膜の位置合わせ精度が非常に高い。従って、各素子における変位量のバラツキを低減させる点で本発明は有効である。また、圧電体薄膜形成後に振動板膜を形成するために、振動板膜の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止できる。さらに、ノズルヘッドの高密度化、多ノズル化、長尺化が可能になる点で本発明は有効である。
【００８５】
さらに、成膜基板をエッチング除去するために、高温で形成された圧電体薄膜の残留応力を緩和できる。その結果、圧電素子の信頼性の点でも有効である。
【００８６】
（実施の形態４）
図７は、本発明にかかる第４の実施の形態の加速度センサの断面図である。図８は、本第４の実施の形態の加速度センサの作製プロセスの断面図である。
【００８７】
素子構成について説明する。共通電極である第１電極膜４０２上にＰｂ含有ペロブスカイト材料により構成される第１圧電体薄膜４０３ａと非Ｐｂ含有材料により構成される第２圧電体薄膜４０３ｂおよび個別電極である第２電極膜４０４の積層構造が形成されている。そして、前記圧電体薄膜４０３ａおよび４０３ｂのおおむね下方に、成膜基板４０１をエッチング加工することにより形成された開口部４０５が形成されている。そして、前記開口部４０５内部の第１電極膜４０２領域には、錘部４０６が形成されている。
【００８８】
素子の作製プロセスについて以下に説明する。
【００８９】
成膜基板４０１上に第１電極膜４０２を形成した（図８（ａ））。第１電極膜４０２は、実施の形態１と同様にして作製した。
【００９０】
上記成膜基板４０１には、（１００）Ｓｉ単結晶基板を用いた。なお、成膜基板４０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板に限らず、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。
【００９１】
続いて、実施の形態１と同様の方法により、上記第１電極膜４０２上にＰｂ含有ペロブスカイト材料である第１圧電体薄膜４０３ａおよび非Ｐｂ含有圧電体である第２圧電体薄膜４０３ｂを成膜した後、パターニングを行う。第１圧電体薄膜４０３ａにはＰＺＴを、第２圧電体薄膜４０３ｂにはＬｉＮｂＯ３を用いた。
【００９２】
その後、（１００）Ｓｉ単結晶基板を８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液でエッチングして開口部４０５を形成した。
【００９３】
その後、開口部４０５から、錘部４０６を第１電極膜４０２上に形成した（図２（ｅ））。前記錘部４０６は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）や絶縁体（ＳｉＯ２、ジルコニア）から構成される。その厚みは１５μｍに設定した。錘部４０６の形成方法としては、蒸着やスパッタリングによる物理的な方法と、メッキによる電気化学的な方法で実施した。物理的な方法では、導電体および絶縁体としての振動板膜を形成できるという特徴がある。一方、電気化学的方法では、振動板膜を短時間で形成できるという特徴がある。さらに、メッキ膜の応力調節も可能である。いずれの方法においても、開口部４０５側から錘部４０６を形成するために、錘部４０６のパターン化工程が不要である。さらに、成膜基板４０１をエッチング除去したために、圧電体薄膜４０３は残留応力が緩和されて、反りが発生している。しかし、物理的な方法や電気化学的方法を用いることにより、圧電体薄膜４０３の反りにかかわらず錘部４０６が形成可能である。
【００９４】
なお、本実施の形態４では、２個の検出部を備えたセンサについて例示した。しかし、検出部が１個のみのセンサにおいても本発明が有効であることは明らかである。
【００９５】
本実施の形態４の構成により、圧電体薄膜と錘部の接着工程が不要であり、接着不良や接着剤ムラ等に起因する感度バラツキが低減でき、信頼性向上の点で有効である。さらに、圧電体薄膜と錘部の位置精度も高く信頼性の点で有効である。
【００９６】
また、薄膜形態では、素子の小型集積化が容易であり、図示したようにセンサの２次元化が容易になる点で本発明は有効である。
【００９７】
（実施の形態５）
図９は、本発明にかかる第５の実施の形態のマイクロスイッチの断面図である。図１０は、本第５の実施の形態のマイクロスイッチの作製プロセスの断面図である。
【００９８】
素子構成について説明する。共通電極である第１電極膜５０２上にＰｂ含有ペロブスカイト材料により構成される第１圧電体薄膜５０３ａと非Ｐｂ含有材料により構成される第２圧電体薄膜５０３ｂおよび個別電極である第２電極膜５０４の積層構造が形成されている。そして、可動部である片持ち梁形状の前記圧電体薄膜５０３ａおよび５０３ｂのおおむね下方に、成膜基板５０１をエッチング加工することにより形成された開口部５０５が形成されている。また、第２電極膜５０４上に接点５０６が形成されている。
【００９９】
素子の作製プロセスについて以下に説明する。
【０１００】
成膜基板５０１上に第１電極膜５０２を形成した（図１０（ａ））。第１電極膜５０２は、実施の形態１と同様にして作製した。
【０１０１】
上記成膜基板５０１には、（１００）Ｓｉ単結晶基板を用いた。なお、成膜基板５０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板に限らず、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。
【０１０２】
続いて、実施の形態１と同様の方法により、上記第１電極膜５０２上にＰｂ含有ペロブスカイト材料である第１圧電体薄膜５０３ａおよび非Ｐｂ含有圧電体である第２圧電体薄膜５０３ｂを成膜した後、パターニングを行い片持ち梁構造の可動部を形成した。片持ち梁部の長さは５００μｍとした。第１圧電体薄膜５０３ａには厚さ２．５μｍの０．１５ＰＭＮ−０．８５ＰＺＴを、第２圧電体薄膜５０３ｂには厚さ０．０２μｍのＺｎＯを用いた。この場合、圧電体薄膜素子全体の比誘電率は、６４８と見なせる。素子全体の比誘電率が低下するので、マイクロスイッチの高速オン／オフ動作が可能となる。
【０１０３】
ここで、比誘電率を低下させる目的のみであれば、第２圧電体薄膜の代わりに、低誘電率材料を用いることも可能である。しかし、圧電特性の低下を少しでも減少させるためには、本発明のように圧電材料を積層することが有効である。
【０１０４】
続いて、第２圧電体薄膜５０３ｂ上に第２電極膜５０４として、厚さ８μｍのＣｒ薄膜を形成した。この第２電極膜５０４は電極膜だけではなく振動板としての機能も満たしている。ＣｒをはじめＮｉは、弾性率が高く振動板としては適している。その後、（１００）Ｓｉ単結晶基板を８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液でエッチングして開口部５０５を形成した。
【０１０５】
最後に、可動部である圧電体薄膜の片持ち梁先端部の上部に、厚さ０．１μｍのＡｕ薄膜により構成された接点５０６を設けた。接点５０６は、Ｓｉ単結晶である接点保持材５０７を成膜基板５０１に接着する事により固定した。接点５０６と第２電極膜５０４のギャップは３μｍとした。電圧を印加することにより、圧電体薄膜の水平方向の伸縮により、片持ち梁が上下に撓む。その結果、第２電極膜５０４と接点５０６が接触し通電可能となる。
【０１０６】
このように、本実施の形態５では、圧電体薄膜の可動部として片持ち梁の場合を例示した。しかし、両端支持梁のような形状でも本発明が有効であることは明らかである。また、本実施の形態５では、第２電極膜が振動板の機能を兼ねている場合を例示した。しかし、第１電極膜の厚さを大きくして振動板膜の機能を備えている場合も可能である。さらに、ＳｉＯ２やアルミナ等の非導電材料を振動板として新たに設けた構造においても本発明の圧電体薄膜素子が可能であることは明らかである。
【０１０７】
なお、第２圧電体薄膜として、本実施の形態１〜５において例示しなかったＣｄＳ、ＬｉＴａＯ３、ＫＮｂＯ３、ポリフッ化ビニリデン等も使用可能である。
【０１０８】
また、実施の形態３のみに第１圧電体薄膜を２重に積層した構造を例示した。しかし、他の実施の形態においてもこの構造が有効であることは明らかである。また、積層される層の数も２層に限定されるわけではない。
【０１０９】
さらに、本発明では、インクジェットヘッド、加速度センサ、マイクロスイッチについて実施の形態で説明した。しかし、本発明の圧電薄膜素子は、これらのデバイスに限定されるわけではない。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明では、第１圧電体薄膜と、Ｐｂ以外の材料である第２圧電体薄膜を積層する事により、圧電体薄膜素子の変位量の低下を抑制しながら比誘電率を低下させることが可能である。この結果、高速でのオン／オフ駆動にも対応できる。さらに、第２圧電体薄膜を積層することで、過剰Ｐｂの表面への拡散を防止できる。この結果、リーク電流増加の防止や信頼性の観点から有効である。
【０１１１】
本発明のインクジェット記録装置は、圧力室の開口部内に振動板膜が設けられており、振動板と圧力室の位置合わせが容易であり、その精度も高い。また、圧電体薄膜形成後に振動板膜を形成するために、振動板膜の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止できる。さらに、圧力室開口部側から振動板膜を形成するために、圧力室と振動板膜の位置合わせが容易であり、かつ位置合わせ精度が高い。その結果、素子変位量のバラツキを抑制し、素子の変位量の低下を防止できる点で有効である。また、ノズルヘッドの高密度化、多ノズル化、長尺化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のインクジェット記録装置の断面図
【図２】第１の実施の形態のインクジェット記録装置の製造工程の断面図
【図３】第２の実施の形態のインクジェット記録装置の断面図
【図４】第２の実施の形態のインクジェット記録装置の製造工程の断面図
【図５】第３の実施の形態のインクジェット記録装置の断面図
【図６】第３の実施の形態のインクジェット記録装置の製造工程の断面図
【図７】第４の実施の形態の加速度センサの断面図
【図８】第４の実施の形態の加速度センサの製造工程の断面図
【図９】第５の実施の形態のマイクロスイッチの断面図
【図１０】第５の実施の形態のマイクロスイッチの製造工程の断面図
【符号の説明】
１０１  成膜基板
１０２  第１電極膜
１０３ａ  第１圧電体薄膜
１０３ｂ  第２圧電体薄膜
１０４  保持膜
１０５  第２電極膜
１０６  圧力室開口部
１０７  振動板膜
１０８  圧力室
１０９  共通インク室部品
１１０  インク供給路
１１１  共通インク室
１１２  インク吐出路
１１３  インク吐出口
１１４  接着層
１１５  下側構造部材
１２０  ヘッド本体
２０１  成膜基板
２０２  第１電極膜
２０３ａ  第１圧電体薄膜
２０３ｂ  第２圧電体薄膜
２０４  保持膜
２０５  第２電極膜
２０６  振動板膜
２０７  圧力室
２０８  共通インク室部品
２０９  インク供給路
２１０  共通インク室
２１１  インク吐出路
２１２  インク吐出口
２１３  接着層
２１４  圧力室開口部
２１５  下側構造部材
２２０  ヘッド本体
３０１  成膜基板
３０２  第１電極膜
３０３ａ  第１圧電体薄膜
３０３ｂ  第２圧電体薄膜
３０４  保持膜
３０５  第２電極膜
３０６  振動板膜
３０７  圧力室
３０８  共通インク室部品
３０９  インク供給路
３１０  共通インク室
３１１  インク吐出路
３１２  インク吐出口
３１３  接着層
３１４  圧力室開口部
３１５  下側構造部材
３１６  レジスト
３２０  ヘッド本体
４０１  成膜基板
４０２  第１電極膜
４０３ａ  第１圧電体薄膜
４０３ｂ  第２圧電体薄膜
４０４  第２電極膜
４０５  開口部
４０６  錘部
５０１  成膜基板
５０２  第１電極膜
５０３ａ  第１圧電体薄膜
５０３ｂ  第２圧電体薄膜
５０４  第２電極膜
５０５  開口部
５０６  接点
５０７  接点保持材
【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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