(57)【要約】【課題】圧電素子において結晶性及び（００１）面結晶配向性の良好なペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層を形成して、この圧電素子の特性ばらつきを低減するとともに、耐電圧及び信頼性を向上させる。【解決手段】基板１１上に密着層１２を設け、密着層１２上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層１４を設け、第１の電極層１４上に、（１００）面又は（００１）面に優先配向した配向制御層１５を設ける。この配向制御層１５における第１の電極層１４側の表面近傍部を、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層１４における配向制御層１５側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層１４側から反対側に向かって大きくなる構造とする。この配向制御層１５上に、（００１）面に優先配向した圧電体層１６を設ける。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた第１の電極層と、該第１の電極層上に設けられた配向制御層と、該配向制御層上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２の電極層とを備えた圧電素子であって、
上記第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、
上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有していることを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
請求項１記載の圧電素子において、
配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなることを特徴とする圧電素子。
【請求項３】
請求項２記載の圧電素子において、
チタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量が０を越え２５モル％以下であることを特徴とする圧電素子。
【請求項４】
請求項２又は３記載の圧電素子において、
チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であることを特徴とする圧電素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧電素子において、
第１の電極層は、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、該貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量が０を越え３０モル％以下であることを特徴とする圧電素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の圧電素子において、
第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンの該表面からの突出量が２ｎｍよりも小さいことを特徴とする圧電素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の圧電素子において、
圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなることを特徴とする圧電素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の圧電素子において、
基板と第１の電極層との間に、該基板と第１の電極層との密着性を高める密着層が設けられていることを特徴とする圧電素子。
【請求項９】
第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の第２の電極層側の面に設けられた振動層と、該振動層の圧電素子とは反対側の面に接合され、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、上記圧電素子の圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドであって、
上記圧電素子の第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、
上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】
第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の第１の電極層側の面に設けられた振動層と、該振動層の圧電素子とは反対側の面に接合され、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、上記圧電素子の圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドであって、
上記圧電素子の第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、
上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１１】
固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されており、該各振動部上における第２の電極層が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサであって、
上記第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、
上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有していることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１２】
請求項１１記載の角速度センサにおいて、
配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１３】
請求項１２記載の角速度センサにおいて、
チタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量が０を越え２５モル％以下であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の角速度センサにおいて、
チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１つに記載の角速度センサにおいて、
第１の電極層は、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、該貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量が０を越え３０モル％以下であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１つに記載の角速度センサにおいて、
第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンの該表面からの突出量が２ｎｍよりも小さいことを特徴とする角速度センサ。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれか１つに記載の角速度センサにおいて、
圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１８】
請求項１１〜１７のいずれか１つに記載の角速度センサにおいて、
基板と第１の電極層との間に、該基板と第１の電極層との密着性を高める密着層が設けられていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１９】
基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程とを含む圧電素子の製造方法であって、
上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、
上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であることを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項２０】
第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子を備え、該圧電素子の圧電体層の圧電効果により振動層を層厚方向に変位させて圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの製造方法であって、
基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、
上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、
上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、
上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程と、
上記第２の電極層上に、振動層を形成する工程と、
上記振動層の第２の電極層とは反対側の面に、圧力室を形成するための圧力室部材を接合する工程と、
上記接合工程後に、上記基板を除去する工程とを含み、
上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、
上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２１】
第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子を備え、該圧電素子の圧電体層の圧電効果により振動層を層厚方向に変位させて圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの製造方法であって、
圧力室を形成するための圧力室基板上に、振動層を形成する工程と、
上記振動層上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、
上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、
上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、
上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程と、
上記圧力室基板に、圧力室を形成する工程とを含み、
上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、
上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２２】
固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されており、該各振動部上における第２の電極層が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサの製造方法であって、基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、
上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、
上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、
上記圧電体層上に、第２の電極層を形成する工程と、
上記第２の電極層をパタ−ニングして上記駆動電極及び検出電極を形成する工程と、
上記圧電体層、配向制御層及び第１の電極層をパタ−ニングする工程と、
上記基板をパタ−ニングして上記固定部及び振動部を形成する工程とを含み、
上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、
上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であることを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項２３】
請求項９又は１０記載のインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、
上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、該インクジェットヘッドにおいて圧力室に連通するように設けたノズル孔から該圧力室内のインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【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呈する圧電素子、この圧電素子を用いたインクジェットヘッド、角速度センサ及びこれらの製造方法、並びに上記インクジェットヘッドを印字手段として備えたインクジェット式記録装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧電材料は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換し、或いは電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する材料である。この圧電材料の代表的なものとしては、ペロブスカイト型結晶構造のチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）（以下、ＰＺＴという）がある。このＰＺＴにおいて最も大きな圧電変位が得られる方向は、正方晶系の場合には＜００１＞方向（ｃ軸方向）であり、菱面体晶系の場合には＜１１１＞方向である。しかし、多くの圧電材料は、結晶粒子の集合体からなる多結晶体であるため、各結晶粒子の結晶軸はでたらめな方向を向いている。したがって、自発分極Ｐｓもでたらめに配列している。
【０００３】
ところで、近年の電子機器の小型化に伴って、圧電材料を用いた圧電素子に対しても小型化が強く要求されるようになってきている。そして、この要求を満足させるために、圧電素子を、従来より多く使用されてきた焼結体に比べて体積を著しく小さくできる薄膜の形態で使用しつつあり、このような圧電素子に対する薄膜化の研究開発が盛んになってきている。例えば、正方晶系ＰＺＴの場合、自発分極Ｐｓはｃ軸方向を向いているので、薄膜化しても高い圧電特性を実現するためには、ＰＺＴ薄膜を構成する結晶のｃ軸を基板表面に対して垂直方向に揃える必要がある。これを実現するために、従来においては、スパッタ法を用いて、結晶方位（１００）面が表面に出るように切り出したＮａＣｌ型結晶構造の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる単結晶の基板を用い、この基板上に、下部電極として（１００）面に配向したＰｔ電極薄膜を形成し、このＰｔ電極上に、その表面に対して垂直方向にｃ軸配向したＰＺＴ薄膜を６００〜７００℃の温度で形成していた（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。この場合、ＰＺＴ薄膜を形成する前に、ＰＺＴ薄膜の下地層としてＺｒが存在しないＰｂＴｉＯ３や（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３からなる膜厚０．１μｍの圧電体層を、（１００）面に配向したＰｔ電極上に形成しておいて、その上に膜厚２．５μｍのＰＺＴ薄膜をスパッタ法により形成すると、ＰＺＴ薄膜形成の初期にＺｒ酸化物からなる結晶性の低い層が形成され難くなり、より高い結晶性のＰＺＴ薄膜が得られる。つまり、（００１）面配向度（α（００１））が略１００％のＰＺＴ薄膜が得られる。
【０００４】
ここで、α（００１）は、
α（００１）＝Ｉ（００１）／ΣＩ（ｈｋｌ）
で定義している。ΣＩ（ｈｋｌ）は、Ｘ線回折法において、Ｃｕ−Ｋα線を用いたときの２θが１０〜７０°でのペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴにおける各結晶面からの回折ピーク強度の総和である。尚、（００２）面及び（２００）面は（００１）面及び（１００）面と等価な面であるため、ΣＩ（ｈｋｌ）には含めない。
【０００５】
ところが、上記方法では、下地基板としてＭｇＯ単結晶基板を用いるため、圧電素子が高価になってしまい、この圧電素子を用いたインクジェットヘッドも高価になってしまうという問題がある。また、基板材料もＭｇＯ単結晶の一種類に制限されてしまうという欠点がある。
【０００６】
そこで、シリコン等の安価な基板の上にＰＺＴ等のペロブスカイト型圧電材料の（００１）面又は（１００）面結晶配向膜を形成する方法として、種々の工夫がなされている。例えば、特許文献２には、（１１１）面に配向したＰｔ電極上に、ＰＺＴ又はランタンを含有したＰＺＴの前駆体溶液を塗布し、この前駆体溶液を結晶化させる前に、先ず４５０〜５５０℃で熱分解させ、その後５５０〜８００℃で加熱処理して結晶化させること（ゾル・ゲル法）により、ＰＺＴ膜の（１００）面優先配向膜が生成可能であることが示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、イリジウム下部電極上に極薄のチタン層を形成することにより、その上に形成するＰＺＴ膜の結晶配向性を制御できることが開示されている。この方法は、シリコン等の基板上に酸化ジルコニウムを主成分とする下地層を形成し、この下地層上にイリジウムを含有する下部電極を形成し、この下部電極上に極薄のチタン層を積層し、このチタン層上に、圧電特性を有する強誘電体を構成する、金属元素及び酸素元素を含む非晶質の圧電体前駆体薄膜を形成し、この非晶質の薄膜を高温で熱処理する方法で結晶化させること（ゾル・ゲル法）により、ペロブスカイト型圧電体薄膜に変化させる製造方法である。この製造方法では、チタン層の膜厚によりＰＺＴ等の圧電体薄膜の結晶配向性の制御が可能であり、チタン層膜厚を２〜１０ｎｍとすると、（１００）面配向膜が得られる。
【０００８】
さらに、特許文献４には、ゾル・ゲル法を用いて圧電体薄膜を形成する際、（１１１）面配向のＰｔ電極上に４〜６ｎｍのチタン層を形成し、このチタン層のチタンが酸化した酸化チタンを核にすることで、（１００）面配向のＰＺＴ膜が得られることが開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２０９５１７号公報
【特許文献２】
特許第３０２１９３０号公報
【特許文献３】
特開２００１−８８２９４号公報
【特許文献４】
特開平１１−１９１６４６号公報
【特許文献５】
特開２０００−２５２５４４号公報
【特許文献６】
特開平１０−８１０１６号公報
【非特許文献１】
“ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）”，（米国），アメリカ物理学会，
１９８９年２月１５日，第６５巻，第４号，ｐ．１６６６−１６７０
【非特許文献２】
“ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）”，（米国），アメリカ物理学会，
１９９８年４月１日，第８３巻，第７号，ｐ．３８３５−３８４１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のいずれの方法においても、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いない方法としては優れているものの、ゾル・ゲル法により圧電体薄膜を形成するため、ＭｇＯ単結晶基板上に圧電体薄膜を形成する場合のように、膜形成時において結晶配向した結晶性良好な膜を得ることは困難である。このため、先ず非晶質の圧電体薄膜を形成し、この圧電体薄膜を含む積層膜を基板ごと熱処理することで、結晶軸が相応しい方向に優先配向するようにしている。
【００１１】
また、ゾル・ゲル法では、圧電素子を量産すると、有機物を取り除く脱脂工程において、非晶質の圧電体前駆体薄膜に体積変化によるクラックが生じ易く、さらに、非晶質の圧電体前駆体薄膜を高温加熱して結晶化させる工程においても、結晶変化によりクラックや下部電極との膜剥離が生じ易い。
【００１２】
そこで、ゾル・ゲル法におけるこれらの課題を解決する方法として、特許文献５や特許文献６には、下部電極にチタンや酸化チタンを添加することが有効であることが示されている。特に、特許文献６では、スパッタ法を用いた場合でも、（１００）面配向のＰＺＴ膜が得られることが示されている。但し、下部電極上に直接ペロブスカイト型ＰＺＴ膜が得られるのではなくて、最初に２００℃以下の低温でアモルファス又はパイロクロア型結晶構造のＰＺＴ膜を形成し、その後、酸素雰囲気中における５００〜７００℃の高温で熱処理することにより結晶化させており、ゾル・ゲル法と同様に、高温加熱して結晶化させる工程での結晶変化によりクラックや下部電極との剥離が生じ易いといった欠点がある。また、上記ゾル・ゲル法やスパッタ法により形成したＰＺＴ膜の（００１）面配向度又は（１００）面配向度は、いずれの方法においても８５％以下である。
【００１３】
さらに、ゾル・ゲル法においては、一回の工程（前駆体溶液の塗布及びその後の熱処理）において形成されるＰＺＴ膜の膜厚がせいぜい１００ｎｍ程度であるため、圧電素子に必要な１μｍ以上の膜厚を得るためには、上記工程を１０回以上繰り返し行う必要があり、ともすると歩留まりが低くなってしまうという問題がある。
【００１４】
一方、上記特許文献３によれば、非晶質薄膜を一旦形成し、熱処理等の後処理によって結晶性薄膜に変化させて合成する方法であるゾル・ゲル法（ＭＯＤ法も含む）以外の方法、つまり熱処理による結晶化工程なしに直接に結晶性薄膜を形成する成膜法、例えばスパッタ法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ法により、極薄のチタン層を表面に形成したＩｒ下地電極上へのＰＺＴ配向制御を試みたが、ゾル・ゲル法以外では配向膜は得られなかったとしている。その理由は、ゾル・ゲル法では、下部電極側から上部電極側にかけて徐々にＰＺＴ膜の結晶化が進行するのに対し、ＣＶＤ法やスパッタ法等では、ＰＺＴ膜の結晶化がランダムに進行して、結晶化に規則性がないことが配向制御を困難にしているからであるとしている。
【００１５】
また、（１１１）面配向Ｐｔ電極層上に、厚さ１２ｎｍ以下の酸化チタン層を形成し、直接スパッタ法によりペロブスカイト型結晶構造のチタン酸鉛膜やＰＺＴ膜を形成した場合、いずれの膜も（１１１）面配向性を示し、（１００）面又は（００１）面配向膜は得られない（非特許文献２参照）。
【００１６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低コストで、圧電特性に優れていて高信頼性の圧電素子が得られるようにすることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、電極層を、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属で構成しておき、この電極層上に配向制御層を形成し、この配向制御層上に、圧電体層を形成するようにするとともに、この配向制御層を形成する際に、電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させるようにし、この配向制御層により圧電体層を（００１）面に優先配向させるようにした。
【００１８】
具体的には、請求項１の発明では、基板上に設けられた第１の電極層と、該第１の電極層上に設けられた配向制御層と、該配向制御層上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２の電極層とを備えた圧電素子を対象とする。
【００１９】
そして、上記第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有しているものとする。
【００２０】
上記の構成により、第１の電極層である貴金属膜に、チタン又は酸化チタンを添加することで、基板と第１の電極層との密着性を向上させることができて、圧電素子の製造時における膜剥離を防止することができるとともに、この第１の電極層上に配向制御層をスパッタ法等により形成すれば、第１の電極層が（１１１）面配向であったとしても、配向制御層が（１００）面又は（００１）面（立方晶系の場合は（１００）面と（００１）面とは同じである）に配向し易くなる。すなわち、第１の電極層の表面部には、チタン又は酸化チタンが島状に点在しており、配向制御層は、この島状に点在するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長し、これにより、チタン又は酸化チタン上において（１００）面又は（００１）面に配向し易くなる。また、上記チタン又は酸化チタンは、第１の電極層に含有されているため、第１の電極層の表面からは殆ど突出しておらず（突出したとしてもその突出量は２ｎｍよりも小さくなる）、このことからも、配向制御層は、（１００）面又は（００１）面に配向し易くなる。一方、第１の電極層は、シリコン等の基板を用いる場合には、通常、（１１１）面配向になっており、このため、配向制御層において第１の電極層の表面部におけるチタン又は酸化チタンが存在しない部分の上側領域では、（１００）面及び（００１）面以外の面配向（例えば（１１１）面配向）になったりアモルファスになったりする。しかし、このような（１００）面や（００１）面配向になっていない領域は、配向制御層における第１の電極層側の表面近傍部（当該表面からせいぜい２０ｎｍ程度までの範囲）にしか存在しない。つまり、上記チタン又は酸化チタン上の（１００）面又は（００１）面配向の領域がその結晶成長に連れて広がるため、層厚方向と垂直な断面における該領域の面積が、第１の電極層側からその反対側（圧電体層側）に向かって大きくなり、これにより、（１００）面や（００１）面配向になっていない領域は小さくなって、配向制御層の厚みが２０ｎｍ程度となった段階では略全体が（１００）面又は（００１）面配向の領域となる。こうして形成した配向制御層上に圧電体層を形成すれば、該配向制御層により圧電体層は（００１）面配向（菱面体晶系の場合には、（１００）面と（００１）面とは同じあるため、この菱面体晶系の（１００）面配向を含む）となる。このような配向制御層を設けることにより、圧電体層には、圧電特性が良好な圧電材料を使用しつつ、配向制御層には結晶性や配向性をより向上させ得る材料を使用することができ、この結果、圧電体層の（００１）面配向度を９０％以上にすることができるようになる。尚、配向制御層において（１００）面や（００１）面に配向していない領域は、第１の電極層の表面近傍部だけでなく、圧電体層側の表面に存在していてもよい。このような場合であっても、配向制御層の層厚が０．０１μｍ以上であれば、圧電体層側の表面の大部分は（１００）面又は（００１）面配向の領域となり、圧電体層の（００１）面配向度を９０％以上にすることができる。
【００２１】
したがって、安価なシリコン等の基板上に、ゾル・ゲル法以外の、熱処理による結晶化工程なしに直接に結晶性薄膜を形成する成膜法（スパッタ法やＣＶＤ法等）であっても、配向性が良好な圧電体層が得られ、これにより、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。すなわち、この圧電素子は、その圧電体層の膜表面に対して垂直方向に電界を印加して用いられるため、特に正方晶系ペロブスカイト型ＰＺＴ膜においては、（００１）面配向により、電界方向が＜００１＞分極軸方向と平行になって大きな圧電特性が得られる。また、電界印加による分極の回転が起きないため、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。一方、菱面体晶系ペロブスカイト型ＰＺＴ膜においては、分極軸が＜１１１＞方向であるため、（１００）面配向により、電界方向と分極軸方向との間に約５４°の角度が生じるものの、（１００）面配向性を向上させることにより、電界印加に対して分極は常に一定の角度を保つことができるため、この場合も電界印加による分極の回転が起きず、これにより、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる（例えば、無配向のＰＺＴ膜の場合には分極はいろいろな方向を向いているため、電界を印加すると、電界と平行方向に分極軸を向けようとするため、圧電特性が電圧依存性を有してばらつきが大きくなったり、経時変化が生じて信頼性に問題が生じたりする）。
【００２２】
また、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いなくても、良好な配向性を有する圧電体層が容易に得られるので、安価なガラス基板、金属基板、セラミックス基板、Ｓｉ基板等を用いることにより、製造コストを低減することができる。
【００２３】
さらに、圧電体層の膜厚が１μｍ以上であっても、ゾル・ゲル法のように同じ工程を何回も繰り返す必要がなく、圧電体層をスパッタ法等により容易に形成することができ、歩留まりの低下を抑制することができる。
【００２４】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなるものとする。
【００２５】
このようなチタン酸ランタンジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ；ジルコニウムの含有量が０である場合のチタン酸ランタン鉛（ＰＬＴ）を含む）を配向制御層に用いれば、配向制御層が（１００）面又は（００１）面により一層配向し易くなり、延いては圧電体層の配向性を向上させることができる。しかも、このようにジルコニウムの含有量を２０モル％以下とすると、結晶成長初期にＺｒ酸化物からなる結晶性が低い層が形成され難く、また鉛の含有量を化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰とすることで、配向制御層の結晶性の低下を確実に抑制することができ、このことで耐電圧を向上させることができる。よって、圧電体層の結晶性や配向性を確実に向上させることができて、圧電素子の圧電特性をより一層向上させることができる。
【００２６】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、チタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量が０を越え２５モル％以下であるものとする。
【００２７】
また、請求項４の発明では、請求項２又は３の発明において、チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であるものとする。
【００２８】
これら請求項３又は４の発明により、配向制御層の結晶性の低下をより有効に抑えることができる。
【００２９】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、第１の電極層は、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、該貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量が０を越え３０モル％以下であるものとする。
【００３０】
このことにより、圧電素子の各膜をスパッタ法等に形成する際の温度に十分に耐えられるとともに、電極として適切な材料とすることができる。また、チタン又は酸化チタンの含有量は、３０モル％を越えると配向制御層（延いては圧電体層）の結晶性及び配向性が低下するので、このように３０モル％以下とするのがよい。
【００３１】
請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれか１つの発明において、第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンの該表面からの突出量が２ｎｍよりも小さいものとする。
【００３２】
すなわち、チタン又は酸化チタンは第１の電極層に含有したものであり、第１の電極層の上側に積極的に設けたものではないため、第１の電極層における配向制御層側の表面から突出することは殆どなく、突出したとしてもその突出量は２ｎｍよりも小さくなる。これにより、上述の如く、配向制御層が（１００）面又は（００１）面に配向し易くなる。
【００３３】
請求項７の発明では、請求項１〜６のいずれか１つの発明において、圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなるものとする。
【００３４】
こうすることで、圧電特性が良好な圧電材料とすることができ、高性能の圧電素子が得られる。
【００３５】
請求項８の発明では、請求項１〜７のいずれか１つの発明において、基板と第１の電極層との間に、該基板と第１の電極層との密着性を高める密着層が設けられているものとする。
【００３６】
このことにより、基板と第１の電極層との密着性をさらに向上させることができ、圧電素子の製造時における膜剥離を確実に防止することができる。
【００３７】
請求項９の発明は、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の第２の電極層側の面に設けられた振動層と、該振動層の圧電素子とは反対側の面に接合され、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、上記圧電素子の圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの発明である。
【００３８】
そして、この発明では、上記圧電素子の第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有しているものとする。
【００３９】
この発明により、基板上に、第１の電極層、配向制御層、圧電体層、第２の電極層及び振動層をスパッタ法等により順次形成して、この振動層に圧力室部材を接合した後に上記基板を除去するようにすれば、請求項１の発明と同様の構成の圧電素子を備えたインクジェットヘッドが得られ、その圧電素子の圧電体層の（００１）面配向度を９０％以上にすることができる。よって、インク吐出性能のばらつきが少なくて耐久性に優れたインクジェットヘッドが得られる。
【００４０】
請求項１０の発明では、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の第１の電極層側の面に設けられた振動層と、該振動層の圧電素子とは反対側の面に接合され、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、上記圧電素子の圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドを対象とする。
【００４１】
そして、上記圧電素子の第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有しているものとする。
【００４２】
このことにより、圧力室部材を基板として、その上に、振動層、第１の電極層、配向制御層、圧電体層及び第２の電極層をスパッタ法等により順次形成するようにすれば、請求項９の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドが得られる。
【００４３】
請求項１１の発明は、固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されており、該各振動部上における第２の電極層が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサの発明である。
【００４４】
そして、上記第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有しているものとする。
【００４５】
この発明により、第２の電極層の駆動電極及び第１の電極層間に電圧を印加することで、基板の各振動部を振動部の幅方向に振動させ、この振動時にコリオリ力によって振動部が厚み方向に変形すると、第２の電極層の検出電極及び第１の電極層間に電圧が発生し、この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度を検出することができる。そして、このように角速度を検出する部分（振動部）が、請求項１の発明と同様の構成の圧電素子で構成されていることになるので、従来の水晶を用いた角速度センサよりも圧電定数を４０倍程度に大きくすることができ、かなり小型化することができる。また、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性の良好な角速度センサが得られる。
【００４６】
請求項１２の発明では、請求項１１の発明において、配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなるものとする。このことにより、請求項２の発明と同様の作用効果が得られる。
【００４７】
請求項１３の発明では、請求項１２の発明において、チタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量が０を越え２５モル％以下であるものとする。こうすることで、請求項３の発明と同様の作用効果が得られる。
【００４８】
請求項１４の発明では、請求項１２又は１３の発明において、チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であるものとする。このことで、請求項４の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
請求項１５の発明では、請求項１１〜１４のいずれか１つの発明において、第１の電極層は、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、該貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量が０を越え３０モル％以下であるものとする。このことにより、請求項５の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
請求項１６の発明では、請求項１１〜１５のいずれか１つの発明において、第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンの該表面からの突出量が２ｎｍよりも小さいものとする。このことで、請求項６の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
請求項１７の発明では、請求項１１〜１６のいずれか１つの発明において、圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなるものとする。このことにより、請求項７の発明と同様の作用効果が得られる。
【００５２】
請求項１８の発明では、請求項１１〜１７のいずれか１つの発明において、基板と第１の電極層との間に、該基板と第１の電極層との密着性を高める密着層が設けられているものとする。こうすることで、請求項８の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
請求項１９の発明は、基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程とを含む圧電素子の製造方法の発明である。
【００５４】
そして、この発明では、上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であるものとする。
【００５５】
この発明により、請求項１の発明と同様の作用効果を有する圧電素子を容易に製造することができる。
【００５６】
請求項２０の発明は、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子を備え、該圧電素子の圧電体層の圧電効果により振動層を層厚方向に変位させて圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの製造方法の発明である。
【００５７】
そして、この発明では、基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程と、上記第２の電極層上に、振動層を形成する工程と、上記振動層の第２の電極層とは反対側の面に、圧力室を形成するための圧力室部材を接合する工程と、上記接合工程後に、上記基板を除去する工程とを含み、上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であるものとする。
【００５８】
このことにより、請求項９の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドを容易に製造することができる。
【００５９】
請求項２１の発明では、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子を備え、該圧電素子の圧電体層の圧電効果により振動層を層厚方向に変位させて圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの製造方法を対象とする。
【００６０】
そして、圧力室を形成するための圧力室基板上に、振動層を形成する工程と、上記振動層上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程と、上記圧力室基板に、圧力室を形成する工程とを含み、上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であるものとする。
【００６１】
このことで、請求項１０の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドを容易に製造することができる。
【００６２】
請求項２２の発明は、固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されており、該各振動部上における第２の電極層が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサの製造方法の発明である。
【００６３】
そして、基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に、第２の電極層を形成する工程と、上記第２の電極層をパタ−ニングして上記駆動電極及び検出電極を形成する工程と、上記圧電体層、配向制御層及び第１の電極層をパタ−ニングする工程と、上記基板をパタ−ニングして上記固定部及び振動部を形成する工程とを含み、上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であるものとする。
【００６４】
こうすることで、請求項１１の発明と同様の作用効果を有する角速度センサを容易に製造することができる。
【００６５】
請求項２３の発明は、インクジェット式記録装置の発明であり、この発明では、請求項９又は１０記載のインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、該インクジェットヘッドにおいて圧力室に連通するように設けたノズル孔から該圧力室内のインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されているものとする。
【００６６】
この発明により、印字性能及び耐久性が極めて良好な記録装置が容易に得られる。
【００６７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る圧電素子を示し、同図において１１は、厚みが０．３ｍｍのφ４インチシリコン（Ｓｉ）ウエハからなる基板であり、この基板１１上には、厚みが０．０２μｍであってチタン（Ｔｉ）からなる密着層１２が形成されている。尚、上記基板１１は、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や、金属基板、セラミックス基板等であってもよい。
【００６８】
上記密着層１２上には、厚みが０．２２μｍであって２．１モル％のＴｉを添加した白金（Ｐｔ）からなる第１の電極層１４が形成されている。この第１の電極層１４は（１１１）面配向となっている。
【００６９】
上記第１の電極層１４上には、ランタン（Ｌａ）の含有量が１２モル％でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して８モル％過剰である立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型結晶構造を有するＰＬＴからなる配向制御層１５が形成されている。この配向制御層１５は（１００）面又は（００１）面に優先配向してなり、その膜厚は０．０３μｍである。
【００７０】
上記配向制御層１５上には、厚みが３μｍであって菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型結晶構造を有するＰＺＴからなる圧電体層１６が形成されている。この圧電体層１６は（００１）面に優先配向してなる。上記ＰＺＴの組成は、正方晶と菱面体晶との境界（モルフォトロピック相境界）付近の組成（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）である。尚、圧電体層１６におけるＺｒ／Ｔｉ組成は、Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７に限らず、Ｚｒ／Ｔｉ＝３０／７０〜７０／３０であればよい。また、圧電体層１６の構成材料は、ＰＺＴにＳｒ、Ｎｂ、Ａｌ等の添加物を含有したもの等のように、ＰＺＴを主成分とする圧電材料であればよく、ＰＭＮやＰＺＮであってもよい。さらに、膜厚は、０．５〜５．０μｍの範囲であればよい。
【００７１】
上記圧電体層１６上には、厚みが０．２μｍであってＰｔからなる第２の電極層１７が形成されている。尚、第２の電極層１７の材料はＰｔに限らず、導電性材料であればよく、膜厚は０．１〜０．４μｍの範囲であればよい。
【００７２】
そして、この圧電素子は、上記基板１１上に、密着層１２、第１の電極層１４、配向制御層１５、圧電体層１６及び第２の電極層１７をスパッタ法により順次成膜して積層したものである。尚、成膜法はスパッタ法に限らず、熱処理による結晶化工程なしに直接に結晶性薄膜を形成する成膜法（例えばＣＶＤ法等）であればよい。また、密着層１２及び第２の電極層１７の成膜法は、ゾル・ゲル法等であってもよい。
【００７３】
上記密着層１２は、上記基板１１と第１の電極層１４との密着性を高めるためのものであって、Ｔｉに限らず、タンタル、鉄、コバルト、ニッケル若しくはクロム又はそれら（Ｔｉを含む）の化合物で構成してもよい。また、膜厚は０．００５〜１μｍの範囲であればよい。この密着層１２は必ずしも必要なものではなく、基板１１上に第１の電極層１４を直接に形成するようにしても、第１の電極層１４にＴｉが含有されているので、基板１１と第１の電極層１４との密着性はかなり良好となる。
【００７４】
上記第１の電極層１４は、電極としての役割を有するだけでなく、Ｔｉを添加したことにより、上記配向制御層１５を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる役割をも担っており、このＴｉの代わりに酸化チタンを添加してもよい。このチタン又は酸化チタンの添加量は、０を越え３０モル％以下であることが好ましい。また、第１の電極層１４の材料は、Ｐｔ、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属であればよく、膜厚は０．０５〜２μｍの範囲であればよい。尚、第１の電極層１４における配向制御層１５側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンは、第１の電極層１４に含有したものであり、第１の電極層１４の上側に積極的に設けたものではないため、上記配向制御層１５側の表面から突出することは殆どなく、突出したとしてもその突出量は２ｎｍよりも小さい。
【００７５】
上記配向制御層１５は、上記圧電体層１６の結晶性及び（００１）面配向性を向上させるものであって、そのために、Ｌａを含みかつＺｒを含まず、鉛の含有量が化学量論組成よりも過剰なＰＬＴとしている。尚、圧電体層１６の結晶性及び配向性を向上させる観点から、Ｌａの含有量は０を越え２５モル％以下であればよく、鉛の含有量は０を越え３０モル％以下過剰であればよい。また、配向制御層１５を構成する材料は、上記ＰＬＴに限らず、このＰＬＴにジルコニウムを含有したＰＬＺＴであってもよく、これらＰＬＴやＰＬＺＴに、マグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものであってもよい。上記ジルコニウムの含有量は２０モル％以下であることが好ましく、マグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合、そのトータル添加量は０を越え１０モル％以下（いずれか一方の添加量が０であってもよい）であることが好ましい。また、配向制御層１５の膜厚は０．０１〜０．２μｍの範囲であればよい。
【００７６】
そして、上記配向制御層１５における第１の電極層１４側の表面近傍部は、図２に示すように、（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａが、第１の電極層１４における配向制御層１５側の表面部に位置するチタン（第１の電極層１４に酸化チタンを含有した場合には酸化チタンであるが、チタンを含有した場合でも酸化して酸化チタンになることがある）上に存在していて層厚方向と垂直な断面における上記領域１５ａの面積が第１の電極層１４側から圧電体層１６側に向かって大きくなる構造を有している。一方、第１の電極層１４が（１１１）配向であるため、配向制御層１５において第１の電極層１４の表面部におけるチタン又は酸化チタンが存在しない部分の上側領域１５ｂでは、（１００）面や（００１）面には配向しておらず、ここでは、（１１１）面配向になっている（第１の電極層１４の材料によっては（１１１）面以外の配向になったりアモルファスになったりする）。このような（１００）面や（００１）面配向になっていない領域１５ｂは、配向制御層１５の第１の電極層１４側の表面から最大でも２０ｎｍ程度までの範囲にしか存在せず、配向制御層１５の膜厚が０．０２μｍ以上であれば、配向制御層１５の圧電体層１６側の表面の略全体が（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａとなる。
【００７７】
上記圧電体層１６は、上記配向制御層１５により（００１）面に優先配向されたものであり、その（００１）面配向度αは９０％以上となっている。
【００７８】
尚、配向制御層１５の圧電体層１６側の表面全てが上記領域１５ａとなっている必要はなく、膜厚がかなり小さいために、（１００）面及び（００１）面に配向していない領域１５ｂが部分的に存在していてもよい。このような場合であっても、配向制御層１５の層厚が０．０１μｍ以上であれば、圧電体層１６側の表面の大部分は（１００）面又は（００１）面配向の領域となり、圧電体層１６の（００１）面配向度を９０％以上にすることができる。
【００７９】
次に、上記圧電素子の製造方法を説明する。
【００８０】
すなわち、Ｓｉ基板１１上に、密着層１２、第１の電極層１４、配向制御層１５、圧電体層１６及び第２の電極層１７をスパッタ法により順次成膜する。
【００８１】
上記密着層１２は、Ｔｉターゲットを用いて、基板１１を４００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得られる。
【００８２】
上記第１の電極層１４は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、基板１１を４００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得られる。この得られた第１の電極層１４における密着層１２とは反対側の表面部には、チタンが島状に点在している。
【００８３】
尚、上記第１の電極層１４をスパッタ法により形成する際に使用するガスは、上記のようにアルゴンガスのみであってもよく、アルゴンと酸素との混合ガスであってもよい。アルゴンガスのみを用いた場合には、第１の電極層１４の表面部のチタンは酸化されないが、アルゴンと酸素との混合ガスを用いた場合には、そのチタンが酸化されて酸化チタンとなる。特にアルゴンと酸素との混合ガスを用いる場合には、基板１１の温度を６５０℃以下に設定することが望ましい。これは、基板１１の温度が６５０℃よりも高いと、チタンのみならず貴金属表面も僅かに酸化して、その上側に形成する配向制御層１５の結晶性や配向性に悪影響を及ぼす可能性があるからである。
【００８４】
上記配向制御層１５は、ランタンを１４モル％含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１２モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板１１の温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得られる。
【００８５】
尚、上記配向制御層１５をスパッタ法により形成する際に使用するアルゴンと酸素との混合ガスにおける酸素分圧は、０％を越え１０％以下であることが好ましい。これは、酸素が全く存在しない状態では、配向制御層１５の結晶性が低下する一方、酸素分圧が１０％を越えると、（１００）面又は（００１）面の配向性が低下するからである。また、真空度は、０．０５Ｐａ以上５Ｐａ以下であることが好ましい。これは、真空度が０．０５Ｐａよりも小さいと、配向制御層１５の結晶性がばらつく一方、５Ｐａを越えると、（１００）面又は（００１）面の配向性が低下するからである。
【００８６】
また、上記配向制御層１５をスパッタ法により形成する際の基板１１の温度は、４５０℃以上７５０℃以下であることが望ましい。これは、基板１１の温度が４５０℃よりも小さいと、配向制御層１５の結晶性が低下するとともに、パイロクロアが生成し易くなる一方、７５０℃よりも大きいと、成膜時に、膜中に含まれるＰｂが蒸発することにより不足し、結晶性が低下するからである。
【００８７】
より好ましいのは、上記酸素分圧を０．５％以上１０％以下とし、かつ真空度を０．１Ｐａ以上２Ｐａ以下とするとともに、基板１１の温度を５００℃以上６５０℃以下にすることである。
【００８８】
上記のように配向制御層１５を形成すれば、この配向制御層１５は、第１の電極層１４における配向制御層１５側の表面部に点在するチタンを核にして結晶成長し、これにより、チタン上において（１００）面又は（００１）面に配向し易くなる。また、このチタンが、上記の如く第１の電極層１４の表面からは殆ど突出していない（突出してもその突出量は２ｎｍよりも小さい）ので、配向制御層１５は、（１００）面又は（００１）面により一層配向し易くなる。一方、第１の電極層１４は（１１１）面配向になっているため、配向制御層１５において第１の電極層１４の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側領域では、（１００）面や（００１）面配向とはならない（ここでは、（１１１）面配向になる）。この領域は上記結晶成長に連れて小さくなる一方、（１００）面又は（００１）面配向の領域は拡大する。この結果、配向制御層１５における第１の電極層１４側の表面近傍部は、上述の如く、第１の電極層１４における配向制御層１５側の表面部に位置するチタン上に存在する（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａと、第１の電極層１４の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側に存在しかつ（１００）面や（００１）面配向となっていない領域１５ｂとを有することになり、この（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａは第１の電極層１４側からその反対側（圧電体層１６側）に向かって広くなり、配向制御層１５の圧電体層１６側の表面では、略全体が（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａとなる。そして、ジルコニウムの含有量を２０モル％以下とし、ランタンの含有量が０を越え２５モル％以下とすれば、配向制御層１５の結晶性や配向性が格段に向上する。特にジルコニウムの含有量が少ないほど、結晶成長初期にＺｒ酸化物からなる結晶性が低い層が形成され難くなり、結晶性の低下が確実に抑制される。
【００８９】
上記圧電体層１６は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）の焼結体ターゲットを用い、基板１１の温度６１０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得られる。
【００９０】
尚、上記圧電体層１６をスパッタ法により形成する際に使用するアルゴンと酸素との混合ガスにおける酸素分圧は、０％を越え３０％以下であることが好ましい。これは、酸素が全く存在しない状態では、圧電体層１６の結晶性が低下する一方、酸素分圧が３０％を越えると、（００１）面配向度が低下するからである。また、真空度は、０．１Ｐａ以上１Ｐａ以下であることが好ましい。これは、真空度が０．１Ｐａよりも小さいと、圧電体層１６の結晶性及び圧電特性がばらつく一方、１Ｐａを越えると、（００１）面配向度が低下するからである。
【００９１】
また、上記圧電体層１６をスパッタ法により形成する際の基板１１の温度は、４５０℃以上７５０℃以下であることが望ましい。これは、基板１１の温度が４５０℃よりも小さいと、圧電体層１６の結晶性が低下するとともに、パイロクロアが生成し易くなる一方、７５０℃よりも大きいと、成膜時に、膜中に含まれるＰｂが蒸発することにより不足し、結晶性が低下するからである。
【００９２】
より好ましいのは、上記酸素分圧を１％以上１０％以下とし、かつ真空度を０．１５Ｐａ以上０．８Ｐａ以下とするとともに、基板１１の温度を５２５℃以上６２５℃以下とすることである。
【００９３】
上記のように圧電体層１６を形成すれば、この圧電体層１６は、上記配向制御層１５の圧電体層１６側の表面が（１００）面又は（００１）面配向となっていることで、（００１）面配向となり（ここでは、Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７であることから菱面体晶系となり、この菱面体晶系の場合には、（１００）面と（００１）面とは同じあるため、この菱面体晶系の（１００）面配向を含む）、その（００１）面配向度（菱面体晶系の（１００）面配向度）が９０％以上となる。また、配向制御層１５の結晶性が良好であるため、この圧電体層１６の結晶性も良好となる。
【００９４】
上記第２の電極層１７は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得られる。
【００９５】
したがって、本実施形態の圧電素子では、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いなくても、安価なシリコンの基板１１上にスパッタ法により成膜することで、結晶性及び配向性が良好な圧電体層１６が得られ、製造コストを低減しつつ、圧電素子の圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。また、Ｚｒ酸化物からなる結晶性が低い層が形成され難いので、圧電素子の耐電圧を向上させることができる。
【００９６】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。尚、以下の各実施例１〜５においては、基板上に、密着層、第１の電極層、配向制御層、圧電体層及び第２の電極層を順に形成した構成は、上記実施形態と同じである（但し、実施例５では、密着層を形成していない）。
【００９７】
（実施例１）
この実施例１のものは、各膜の材料、膜厚、製造方法等が上記実施形態で説明したものと同じものとした。この実施例１の圧電素子の各膜には、クラックや膜剥離は見られなかった。
【００９８】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を調べた。すなわち、Ｘ線回折法による解析から、圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝９７％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った結果、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は５３／４７であった。
【００９９】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べた。すなわち、Ｘ線回折法により解析を行った結果、Ｐｔ膜は（１１１）面配向を示していた。また、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）で表面から５ｎｍの深さでの組成分析を行った結果、Ｔｉ量は２．１モル％であった。
【０１００】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べた。この配向制御層のＰＬＴ膜は（１００）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側には（１１１）面配向になった部分が見られた。この（１１１）面配向になった部分は、第１の電極層の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った結果、ランタンが１２モル％含有され、Ｐｂが８モル％過剰に含まれていた。
【０１０１】
次に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．２μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行った（圧電定数ｄ３１の測定方法については、例えば特開２００１−２１０５２号公報参照）。この１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１２７ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝４．２％であった。
【０１０２】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．２μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定した。尚、耐電圧値は、電圧印加による電流値が１μＡとなる値とした。この結果、耐電圧値の平均は１１８Ｖであり、ばらつきはσ＝４．２％であった。
【０１０３】
（実施例２）
この実施例２では、基板を、０．２５ｍｍ厚のφ４インチステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とし、密着層には、膜厚０．０１μｍのタンタル（Ｔａ）膜を、第１の電極層には、膜厚が０．２５μｍであって酸化チタンを８モル％含有するＰｔ膜を、配向制御層には、膜厚が０．０３μｍであって１７モル％のランタンを含有しかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して６モル％過剰であるＰＬＴ膜（３モル％のマグネシウムを添加したもの）を、圧電体層には、膜厚が２．７μｍであるＰＺＴ膜（Ｚｒ／Ｔｉ＝４０／６０）を、第２の電極層には、膜厚が０．１μｍのＰｔ膜をそれぞれ用いた。
【０１０４】
上記密着層は、Ｔａターゲットを用いて、基板を５００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得た。
【０１０５】
上記第１の電極層は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、基板を４００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１５：１）において１２０Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得た。
【０１０６】
上記配向制御層は、２０モル％のランタンを含有するＰＬＴに、３モル％のマグネシウムを添加しかつ酸化鉛（ＰｂＯ）を１０モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１５分間形成することにより得た。
【０１０７】
上記圧電体層は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝４０／６０）の焼結体ターゲットを用い、基板温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得た。
【０１０８】
上記第２の電極層は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で形成することにより得た。
【０１０９】
この実施例２の圧電素子の各膜にも、クラックや膜剥離は見られなかった。
【０１１０】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を、上記実施例１と同様の方法で調べたところ、圧電体層は（００１）面配向正方晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（００１）面配向度はα＝９６％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は４０／６０であった。
【０１１１】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、Ｐｔ膜は（１１１）面配向を示していた。また、酸化チタン量は８モル％であった。
【０１１２】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、ＰＬＴ膜は（００１）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側には（１１１）面配向になった部分が見られた。この（１１１）面配向になった部分は、第１の電極層の表面部における酸化チタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、マグネシウムが３モル％、ランタンが１７モル％含有され、Ｐｂが６モル％過剰に含まれていた。
【０１１３】
次に、上記実施例１と同様に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．１μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１２９ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝２．９％であった。
【０１１４】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．１μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は１１８Ｖであり、ばらつきはσ＝４．８％であった。
【０１１５】
（実施例３）
この実施例３では、基板を、０．５ｍｍ厚のバリウム硼珪酸ガラス（１００ｍｍ角サイズ）とし、密着層には、膜厚０．００５μｍのニッケル（Ｎｉ）膜を、第１の電極層には、膜厚が０．１５μｍであってチタンを１８モル％含有するイリジウム（Ｉｒ）膜を、配向制御層には、膜厚が０．０２μｍであって８モル％のランタンを含有しかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して１６モル％過剰であるＰＬＴ膜（１モル％のマンガンを添加したもの）を、圧電体層には、膜厚が２．６μｍであるＰＺＴ膜（Ｚｒ／Ｔｉ＝６０／４０）を、第２の電極層には、膜厚が０．０１μｍのＰｔ膜をそれぞれ用いた。
【０１１６】
上記密着層は、Ｎｉターゲットを用いて、基板を３００℃に加熱しながら２００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得た。
【０１１７】
上記第１の電極層は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＩｒターゲットを用い、基板を６００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において１６０Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得た。
【０１１８】
上記配向制御層は、１２モル％のランタンを含有するＰＬＴに、２モル％のマンガンを添加しかつ酸化鉛（ＰｂＯ）を２２モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板温度５８０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１５分間形成することにより得た。
【０１１９】
上記圧電体層は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝６０／４０）の焼結体ターゲットを用い、基板温度５８０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２６０Ｗの条件で３時間形成することにより得た。
【０１２０】
上記第２の電極層は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で形成することにより得た。
【０１２１】
この実施例３の圧電素子の各膜にも、クラックや膜剥離は見られなかった。
【０１２２】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を調べたところ、圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝９５％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は６０／４０であった。
【０１２３】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、Ｉｒ膜は（１１１）面配向を示していた。また、Ｔｉ量は１８モル％であった。
【０１２４】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、ＰＬＴ膜は（１００）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側にはアモルファスになった部分が見られた。このアモルファスになった部分は、第１の電極層の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、マンガンが１モル％、ランタンが８モル％含有され、Ｐｂが１６モル％過剰に含まれていた。
【０１２５】
次に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．０１μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１２２ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝３．６％であった。
【０１２６】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．０１μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は１１５Ｖであり、ばらつきはσ＝５．２％であった。
【０１２７】
（実施例４）
この実施例４では、基板を、０．５ｍｍ厚のφ４インチシリコンウエハとし、密着層には、膜厚０．０１μｍのチタン膜を、第１の電極層には、膜厚が０．２５μｍであって酸化チタンを５モル％含有するＩｒ膜を、配向制御層には、膜厚が０．０５μｍであって１０モル％のランタンを含有しかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して１０モル％過剰であるＰＬＴ膜を、圧電体層には、膜厚が３．２μｍであるＰＺＴ膜（Ｚｒ／Ｔｉ＝５２／４８）を、第２の電極層には、膜厚が０．０１μｍのＰｔ膜をそれぞれ用いた。
【０１２８】
上記密着層は、Ｔｉターゲットを用いて、基板を５００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得た。
【０１２９】
上記第１の電極層は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＩｒターゲットを用い、基板を４００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１０：１）において９０Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得た。
【０１３０】
上記配向制御層は、１０モル％のランタンを含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１４モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１５：１）において、真空度０．８４Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で２０分間形成することにより得た。
【０１３１】
上記圧電体層は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５２／４８）の焼結体ターゲットを用い、基板温度６２０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．４Ｐａ、高周波電力２７０Ｗの条件で３時間形成することにより得た。
【０１３２】
上記第２の電極層は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で形成することにより得た。
【０１３３】
この実施例４の圧電素子の各膜にも、クラックや膜剥離は見られなかった。
【０１３４】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を調べたところ、圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝９９％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は５２／４８であった。
【０１３５】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、Ｉｒ膜は（１１１）面配向を示していた。また、酸化チタン量は５モル％であった。
【０１３６】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、ＰＬＴ膜は（１００）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側にはアモルファスになった部分が見られた。このアモルファスになった部分は、第１の電極層の表面部における酸化チタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、ランタンが１０モル％含有され、Ｐｂが１０モル％過剰に含まれていた。
【０１３７】
次に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．０１μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１４１ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝２．４％であった。
【０１３８】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．０１μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は１２２Ｖであり、ばらつきはσ＝４．１％であった。
【０１３９】
（実施例５）
この実施例５では、基板を、０．３ｍｍ厚のφ４インチシリコンウエハとし、密着層をなくして、基板に第１の電極層を直接形成するとともに、この第１の電極層には、膜厚が０．２２μｍであってチタンを２．１モル％含有するＰｔ膜を、配向制御層には、膜厚が０．０３μｍであって１２モル％のランタンと１５モル％のジルコニウムとを含有しかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して１８モル％過剰であるＰＬＺＴ膜（３モル％のマグネシウムを添加したもの）を、圧電体層には、膜厚が３μｍであるＰＺＴ膜（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）を、第２の電極層には、膜厚が０．２μｍのＰｔ膜をそれぞれ用いた。
【０１４０】
上記第１の電極層は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、基板を４００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得た。
【０１４１】
上記配向制御層は、１４モル％のランタンと１５モル％のジルコニウムとを含有するＰＬＺＴに、３モル％のマグネシウムを添加しかつ酸化鉛（ＰｂＯ）を２４モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得た。
【０１４２】
上記圧電体層は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）の焼結体ターゲットを用い、基板温度６１０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得た。
【０１４３】
上記第２の電極層は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で形成することにより得た。
【０１４４】
この実施例５の圧電素子の各膜にも、クラックや膜剥離は見られなかった。
【０１４５】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を調べたところ、圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝９８％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は５３／４７であった。
【０１４６】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、Ｐｔ膜は（１１１）面配向を示していた。また、チタン量は２．１モル％であった。
【０１４７】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、ＰＬＴ膜は（１００）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側には（１１１）面配向になった部分が見られた。この（１１１）面配向になった部分は、第１の電極層の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、マグネシウムが３モル％、ランタンが１２モル％含有され、Ｐｂが１８モル％過剰に含まれていた。
【０１４８】
次に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．２μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１３０ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝４．１２％であった。
【０１４９】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．２μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は１２０Ｖであり、ばらつきはσ＝４．０％であった。
【０１５０】
（比較例）
この比較例のものは、上記実施例１のものに対して配向制御層を設けない点のみが異なるものであり、基板上に、密着層、第１の電極層、圧電体層及び第２の電極層を順に形成した構成である。
【０１５１】
この比較例の圧電素子における圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝３１％であった。
【０１５２】
また、上記実施例１と同様にして圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、圧電定数の平均値は−７２ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝１１．５％であった。
【０１５３】
さらに、上記実施例１と同様にして耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は６５Ｖであり、ばらつきはσ＝１４．５％であった。
【０１５４】
したがって、上記実施例１のような配向制御層を設けるだけで、圧電体層の結晶性や配向性を向上させることができ、圧電素子の圧電特性や耐電圧を向上できることが判る。
【０１５５】
（実施例６）
この実施例６のものは、上記実施例１とは配向制御層の材料のみが異なる（配向制御層のスパッタ条件も実施例１と同じ）。すなわち、この配向制御層は、Ｌａを含有していないチタン酸鉛（ＰＴ）からなり、その鉛の含有量は化学量論組成と比較して過剰とはしていない。
【０１５６】
この実施例６の圧電素子における圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝４１％であった。また、圧電定数の平均値は−８２ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝９．２％であった。さらに、耐電圧値の平均は８２Ｖであり、ばらつきはσ＝１２．１％であった。
【０１５７】
したがって、このような配向制御層であっても、上記比較例のものに比べると、圧電体層の配向性は向上し、圧電定数や耐電圧を向上できることが判る。
【０１５８】
また、上記実施例１と比較して判るように、配向制御層にランタンを含有し、Ｐｂ過剰とすれば、圧電体層の配向性を格段に向上させ得ることが判る。
【０１５９】
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの全体構成を示し、図４はその要部の構成を示す。図３及び図４において、Ａは、圧力室部材であって、この圧力室部材Ａには、その厚み方向（上下方向）に貫通する圧力室開口部１０１が形成されている。Ｂは、上記圧力室開口部１０１の上端開口を覆うように配置されたアクチュエータ部であり、Ｃは、圧力室開口部１０１の下端開口を覆うように配置されたインク流路部材である。上記圧力室部材Ａの圧力室開口部１０１は、その上下にそれぞれ位置する上記アクチュエータ部Ｂ及びインク流路部材Ｃにより閉塞されることで圧力室１０２とされている。
【０１６０】
上記アクチュエータ部Ｂは、上記各圧力室１０２の略真上に位置する第１の電極層１０３（個別電極）を有し、これら圧力室１０２及び第１の電極層１０３は、図３から判るように、千鳥状に多数配列されている。
【０１６１】
上記インク流路部材Ｃは、インク供給方向に並ぶ圧力室１０２間で共用する共通液室１０５と、この共通液室１０５のインクを上記圧力室１０２に供給するための供給口１０６と、圧力室１０２内のインクを吐出させるためのインク流路１０７とを有している。
【０１６２】
Ｄは、ノズル板であって、このノズル板Ｄには、上記インク流路１０７に連通するノズル孔１０８が形成されている。また、ＥはＩＣチップであって、このＩＣチップから上記各個別電極１０３に対してボンディングワイヤＢＷを介して電圧をそれぞれ供給するようになっている。
【０１６３】
次に、上記アクチュエータ部Ｂの構成を図５に基づいて説明する。この図５は、図３に示したインク供給方向とは直交する方向の断面図である。同図では、上記直交方向に並ぶ４個の圧力室１０２を持つ圧力室部材Ａが参照的に描かれている。このアクチュエータ部Ｂは、上記の如く各圧力室１０２の略真上にそれぞれ位置する第１の電極層１０３と、この各第１の電極層１０３上（同図では下側）に設けられた配向制御層１０４と、この配向制御層１０４上（同下側）に設けられた圧電体層１１０と、この圧電体層１１０上（同下側）に設けられ、全圧電体層１１０に共通となる第２の電極層１１２（共通電極）と、この第２の電極層１１２上（同下側）に設けられ、上記圧電体層１１０の圧電効果により層厚方向に変位し振動する振動層１１１と、この振動層１１１上（同下側）に設けられ、各圧力室１０２の相互を区画する区画壁１０２ａの上方に位置する中間層１１３（縦壁）とを有しており、上記第１の電極層１０３、配向制御層１０４、圧電体層１１０及び第２の電極層１１２は、これらが順に積層されてなる圧電素子を構成することになる。また、振動層１１１は、この圧電素子の第２の電極層１１２側の面に設けられていることになる。
【０１６４】
尚、図５中、１１４は圧力室部材Ａとアクチュエータ部Ｂとを接着する接着剤であり、上記各中間層１１３は、この接着剤１１４を用いた接着時に、その一部の接着剤１１４が区画壁１０２ａの外方にはみ出した場合でも、この接着剤１１４が振動層１１１に付着しないで振動層１１１が所期通りの変位及び振動を起こすように、圧力室１０２の上面と振動層１１１の下面との距離を拡げる役割を有している。このようにアクチュエータ部Ｂの振動層１１１における第２の電極層１１２とは反対側面に中間層１１３を介して圧力室部材Ａを接合するのが好ましいが、振動層１１１における第２の電極層１１２とは反対側面に直接圧力室部材Ａを接合するようにしてもよい。
【０１６５】
上記第１の電極層１０３、配向制御層１０４、圧電体層１１０及び第２の電極層１１２の各構成材料は、上記実施形態１で説明した第１の電極層１４、配向制御層１５、圧電体層１６及び第２の電極層１７とそれぞれ同様である（構成元素の含有量が異なるものもある）。また、配向制御層１０４及び圧電体層１１０の構造も、配向制御層１５及び圧電体層１６とそれぞれ同様であり、配向制御層１０４における第１の電極層１０３側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層１０３における配向制御層１０４側の表面部に位置するチタン上に存在していて層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層１０３側から圧電体層１１０側に向かって大きくなる構造を有している。
【０１６６】
次に、図３のＩＣチップＥを除くインクジェットヘッド、つまり図４に示す上記圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ、インク流路部材Ｃ及びノズル板Ｄよりなるインクジェットヘッドの製造方法を図６〜図１０に基いて説明する。
【０１６７】
図６（ａ）に示すように、基板１２０上に、順次、密着層１２１、第１の電極層１０３、配向制御層１０４、圧電体層１１０、第２の電極層１１２、振動層１１１、上記中間層１１３をスパッタ法により成膜して、積層する。尚、上記密着層１２１は、上記実施形態１で説明した密着層１２と同様であって、基板１２０と第１の電極層１０３との密着性を高めるために基板１２０と第１の電極層１０３との間に形成する（必ずしも密着層１２１を形成する必要はない）。この密着層１２１は、後述の如く、基板１２０と同様に除去する。また、振動層１１１の材料にはＣｒを、中間層１１３にはＴｉをそれぞれ使用する。
【０１６８】
上記基板１２０には、１８ｍｍ角に切断したＳｉ基板を用いる。この基板１２０は、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や金属基板、セラミックス基板であってもよい。また、基板サイズも１８ｍｍ角に限るものではなく、Ｓｉ基板であれば、φ２〜１０インチのウエハであってもよい。
【０１６９】
上記密着層１２１は、Ｔｉターゲットを用いて、基板１２０を４００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得られる。この密着層１２１の膜厚は０．０２μｍとなる。尚、密着層１２１の材料は、Ｔｉに限らず、タンタル、鉄、コバルト、ニッケル若しくはクロム又はそれら（Ｔｉを含む）の化合物であってもよい。また、膜厚は０．００５〜０．２μｍの範囲であればよい。
【０１７０】
上記第１の電極層１０３は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、基板１２０を６００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得られる。この第１の電極層１０３の膜厚は０．２μｍとなり、（１１１）面に配向する。また、Ｔｉの含有量は２．５モル％である。この第１の電極層１０３も、上記実施形態１における第１の電極層１４と同様に、Ｐｔ、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属に、チタン又は酸化チタンを添加したもの（添加量は０を越え３０モル％以下であることが好ましい）であればよく、膜厚は０．０５〜２μｍの範囲であればよい。
【０１７１】
上記配向制御層１０４は、ランタンを１０モル％含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１５モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板１２０の温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得られる。この得られたチタン酸ランタン鉛膜は、ランタンを１０モル％含みかつ鉛を化学組成量論組成よりも１０％過剰に含むペロブスカイト型結晶構造であって、第１の電極層１０３における配向制御層１０４側の表面部に位置するチタン上において（１００）面又は（００１）面に配向しており、この（１００）面又は（００１）面配向の領域は第１の電極層１０３側からその反対側（圧電体層１１０側）に向かって拡大する。一方、配向制御層１０４において第１の電極層１０３の表面部のチタン又は酸化チタンが存在しない部分の上側領域は、（１００）面や（００１）面配向とはならないが、この領域は圧電体層１１０側に向かって小さくなる。そして、ここでは、配向制御層１０４の膜厚が０．０２μｍとなるため、圧電体層１１０側の表面は略全体が（１００）面又は（００１）面に配向した領域となる。
【０１７２】
尚、上記実施形態１における配向制御層１５と同様に、上記配向制御層１０４のＬａの含有量は０を越え２５モル％以下であればよく、鉛の含有量は０を越え３０モル％以下過剰であればよい。また、配向制御層１０４を構成する材料も、ＰＬＴにジルコニウムを含有したＰＬＺＴ（ジルコニウムの含有量は２０モル％以下であることが好ましい）であってもよく、ＰＬＴやＰＬＺＴに、マグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したもの（マグネシウム及びマンガンの添加量は０を越え１０モル％以下であることが好ましい）であってもよい。また、配向制御層１０４の膜厚は０．０１〜０．２μｍの範囲であればよい。
【０１７３】
上記圧電体層１１０は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５２／４８）の焼結体ターゲットを用い、基板１２０の温度５８０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１５：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得られる。この得られたＰＺＴ膜は、菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造で（１００）面配向となる。また、圧電体層１１０の膜厚は３．１μｍとなる。尚、この圧電体層１１０のＺｒ／Ｔｉ組成は、Ｚｒ／Ｔｉ＝３０／７０〜７０／３０であればよく、膜厚は、１〜５μｍの範囲であればよい。また、圧電体層１１０の構成材料は、ＰＺＴにＳｒ、Ｎｂ、Ａｌ等の添加物を含有したもの等のように、ＰＺＴを主成分とする圧電材料であればよく、ＰＭＮやＰＺＮであってもよい。
【０１７４】
上記第２の電極層１１２は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得られる。この第２の電極層１１２の膜厚は０．２μｍとなる。尚、第２の電極層１１２の材料はＰｔに限らず、導電性材料であればよく、膜厚は０．１〜０．４μｍの範囲であればよい。
【０１７５】
上記振動層１１１は、Ｃｒターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で６時間形成することにより得られる。この振動層１１１の膜厚は３μｍとなる。この振動層１１１の材料は、Ｃｒに限らず、ニッケル、アルミニウム、タンタル、タングステン、シリコン又はこれらの酸化物若しくは窒化物（例えば二酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化シリコン）等であってもよい。また、振動層１１１の膜厚は２〜５μｍであればよい。
【０１７６】
上記中間層１１３は、Ｔｉターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で５時間形成することにより得られる。この中間層１１３の膜厚は５μｍとなる。この中間層１１３の材料は、Ｔｉに限らず、Ｃｒ等の導電性金属であればよい。また、中間層１１３の膜厚は３〜１０μｍであればよい。
【０１７７】
一方、図６（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａを形成する。この圧力室部材Ａは、上記Ｓｉ基板１２０よりも大きいサイズ、例えば４インチウエハーのシリコン基板１３０（図１１参照）を使用して形成される。具体的には、先ず、シリコン基板１３０（圧力室部材用）に対して複数の圧力室用開口部１０１をパターンニングする。このパターンニングは、同図（ｂ）から判るように、４つの圧力室用開口部１０１を１組として、各組を区画する区画壁１０２ｂは、各組内の圧力室用開口部１０１を区画する区画壁１０２ａの幅の約２倍の幅の厚幅に設定される。その後、上記パターンニングされたシリコン基板１３０をケミカルエッチング又はドライエッチング等で加工して、各組で４個の圧力室用開口部１０１を形成し、圧力室部材Ａを得る。
【０１７８】
その後は、上記成膜後のシリコン基板１２０（成膜用）と前記圧力室部材Ａとを接着剤を用いて接着する。この接着剤の形成は電着による。すなわち、先ず、同図（ｃ）に示すように、圧力室部材Ａ側の接着面として、圧力室の区画壁１０２ａ、１０２ｂの上面に接着剤１１４を電着により付着させる。具体的には、図示しないが、上記区画壁１０２ａ、１０２ｂの上面に、下地電極膜として、光が透過する程度に薄い数百ÅのＮｉ薄膜をスパッタ法により形成し、その後、上記Ｎｉ薄膜上に、パターニングされた接着樹脂剤１１４を形成する。この際、電着液としては、アクリル樹脂系水分散液に０〜５０重量部の純水を加え、良く攪拌混合した溶液を使用する。Ｎｉ薄膜の膜厚を光が透過するほど薄く設定するのは、シリコン基板１３０（圧力室部材用）に接着樹脂が完全に付着したことを容易に視認できるようにするためである。電着条件は、実験によると、液温約２５℃、直流電圧３０Ｖ、通電時間６０秒が好適であり、この条件下で約３〜１０μｍのアクリル樹脂を、シリコン基板１３０（圧力室部材用）のＮｉ薄膜上に電着樹脂形成する。
【０１７９】
そして、図７（ａ）に示すように、上記積層されたＳｉ基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを、上記電着された接着剤１１４を用いて接着する。この接着は、基板１２０（成膜用）に成膜された中間層１１３を基板側接着面として行う。また、Ｓｉ基板１２０（成膜用）は１８ｍｍのサイズであり、圧力室部材Ａを形成するＳｉ基板１３０は４インチサイズと大きいため、図１１に示すように、複数（同図では１４個）のＳｉ基板１２０（成膜用）を１個の圧力室部材Ａ（Ｓｉ基板１３０）に貼り付ける。この貼り付けは、図７（ａ）に示すように、各Ｓｉ基板１２０（成膜用）の中心が圧力室部材Ａの厚幅の区画壁１０２ｂの中心に位置するように位置付けられた状態で行われる。この貼り付け後、圧力室部材ＡをＳｉ基板１２０（成膜用）側に押圧、密着させて、両者の接着を液密性高くする。さらに、上記接着したＳｉ基板１２０（成膜用）及び圧力室部材Ａを加熱炉において徐々に昇温して、上記接着剤１１４を完全に硬化させる。続いて、プラズマ処理を行って、上記接着剤１１４のうち、はみ出した断片を除去する。
【０１８０】
尚、図７（ａ）では、成膜後のＳｉ基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを接着したが、圧力室用開口部１０１を形成しない段階のＳｉ基板１３０（圧力室部材用）を上記成膜後のＳｉ基板１２０（成膜用）と接着してもよい。
【０１８１】
その後は、図７（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａの各区画壁１０２ａ、１０２ｂをマスクとして中間層１１３をエッチングして所定形状に仕上げる（上記各区画壁１０２ａ、１０２ｂに連続する形状（縦壁）とする）。次いで、図８（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１２０（成膜用）及び密着層１２１をエッチングにより除去する。
【０１８２】
続いて、図８（ｂ）に示すように、上記圧力室部材Ａ上に位置する第１の電極層１０３について、フォトリソグラフィー技術を用いてエッチングして、各圧力室１０２毎に個別化する。そして、図９（ａ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて配向制御層１０４と圧電体層１１０とをエッチングして第１の電極層１０３と同様の形状に個別化する。これらエッチング後の第１の電極層１０３、配向制御層１０４及び圧電体層１１０は、圧力室１０２の各々の上方に位置し、かつ第１の電極層１０３、配向制御層１０４及び圧電体層１１０の幅方向の中心が、対応する圧力室１０２の幅方向の中心に対し高精度に一致するように形成される。このように第１の電極層１０３、配向制御層１０４及び圧電体層１１０を各圧力室１０２毎に個別化した後、図９（ｂ）に示すように、シリコン基板１３０（圧力室部材用）を各厚幅の区画壁１０２ｂの部分で切断して、４つの圧力室１０２を持つ圧力室部材Ａとその上面に固着されたアクチュエータ部Ｂとが４組完成する。
【０１８３】
続いて、図１０（ａ）に示すように、インク流路部材Ｃに共通液室１０５、供給口１０６及びインク流路１０７を形成するとともに、ノズル板Ｄにノズル孔１０８を形成する。次いで、同図（ｂ）に示すように、上記インク流路部材Ｃとノズル板Ｄとを接着剤１０９を用いて接着する。
【０１８４】
その後、同図（ｃ）に示すように、圧力室部材Ａの下端面又はインク流路部材Ｃの上端面に接着剤（図示せず）を転写し、圧力室部材Ａとインク流路部材Ｃとのアライメント調整を行って、この両者を上記接着剤により接着する。以上により、同図（ｄ）に示すように、圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ、インク流路部材Ｃ及びノズル板Ｄを持つインクジェットヘッドが完成する。
【０１８５】
上記のようにして得られたインクジェットヘッドの第１及び第２電極層１０３，１１２間に所定電圧を印加すると、圧電体層１１０の圧電効果により振動層１１１における各圧力室１０２に対応する部分が層厚方向に変位して、圧力室１０２内のインクが該圧力室１０２に連通するノズル孔１０８から吐出されることになる。そして、上記電圧印加時の振動層１１１における各圧力室１０２に対応する部分の層厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のばらつきはσ＝１．８％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたが、インクの吐出不良は全くなく、吐出性能の低下は見られなかった。
【０１８６】
一方、上記本発明のインクジェットヘッドに対して配向制御層１０４を設けない点のみが異なるインクジェットヘッドを作製し、このインクジェットヘッドの第１及び第２電極層１０３，１１２間に所定電圧を印加して、振動層１１１における各圧力室１０２に対応する部分の層厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のばらつきはσ＝７．２％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたところ、全圧力室１０２のうちの約３０％の圧力室１０２に対応する部分でインク吐出不良が発生した。これは、インクの詰まり等ではないことから、アクチュエータ部Ｂ（圧電素子）の耐久性が低いと考えられる。
【０１８７】
したがって、本実施形態のインクジェットヘッドは、インク吐出性能のばらつきが少なくて耐久性に優れていることが判る。
【０１８８】
（実施形態３）
図１２は、本発明の実施形態に係る他のインクジェットヘッドの主要部を示し、上記実施形態２のインクジェットヘッドのように基板を成膜用と圧力室部材用とに別個に用いないで、成膜用と圧力室部材用とを兼用するようにしたものである。
【０１８９】
具体的には、圧力室４０２がエッチング加工により形成された圧力室基板４０１（圧力室部材）上に、振動層４０３、密着層４０４、第１の電極層４０６（共通電極）、配向制御層４０７、圧電体層４０８及び第２の電極層４０９（個別電極）が順に積層されている。上記第１の電極層４０６、配向制御層４０７、圧電体層４０８及び第２の電極層４０９は、これらが順に積層されてなる圧電素子を構成することになる。また、振動層４０３は、この圧電素子の第１の電極層４０６側の面に密着層４０４を介して設けられていることになる。この密着層４０４は、振動層４０３と第１の電極層４０６との密着性を高めるものであり、上記実施形態２における密着層１２１と同様になくてもよい。上記密着層４０４、第１の電極層４０６、配向制御層４０７、圧電体層４０８及び第２の電極層４０９の各構成材料は、上記実施形態２で説明した密着層１２１、第１の電極層１０３、配向制御層１０４、圧電体層１１０及び第２の電極層１１２とそれぞれ同様である。また、配向制御層４０７及び圧電体層４０８の構造も、配向制御層１０４及び圧電体層１１０とそれぞれ同様であり、配向制御層４０７における第１の電極層４０６側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層４０６における配向制御層４０７側の表面部に位置するチタン上に存在していて層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層４０６側から圧電体層４０８側に向かって大きくなる構造を有している。
【０１９０】
上記圧力室基板４０１は、φ４インチで厚さ２００μｍのＳｉ基板を用いる。この実施形態でも、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や金属基板、セラミックス基板であってもよい。
【０１９１】
上記振動層４０３は、この実施形態では、膜厚が２．８μｍであって二酸化シリコンからなる。尚、この振動層４０３の材料は、二酸化シリコンに限らず、上記実施形態２で説明した材料（ニッケルやクロム等の単体又はその酸化物若しくは窒化物）であってもよい。また、振動層１１１の膜厚は０．５〜１０μｍであればよい。
【０１９２】
次に、上記インクジェットヘッドの製造方法について図１３を参照しながら説明する。
【０１９３】
すなわち、先ず、図１３（ａ）に示すように、圧力室４０２が形成されていない圧力室基板４０１に、振動層４０３、密着層４０４、第１の電極層４０６、配向制御層４０７、圧電体層４０８及び第２の電極層４０９をスパッタ法により順次形成する。
【０１９４】
上記振動層４０３は、二酸化シリコン焼結体のターゲットを用いて、圧力室基板４０１の加熱は行わないで室温において、３００Ｗの高周波電力を印加して、０．４Ｐａのアルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝５：２５）で、８時間形成することにより得られる。尚、この振動層４０３の成膜法としては、スパッタ法に限らず、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ゾル・ゲル法等であってもよく、圧力室基板４０１の熱酸化処理で形成する方法であってもよい。
【０１９５】
上記密着層４０４は、Ｔｉターゲットを用いて、圧力室基板４０１を４００℃に加熱しながら、１００Ｗの高周波電力を印加して、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間加熱することにより得られる。この密着層４０４の膜厚は０．０３μｍとなる。尚、密着層４０４の材料は、Ｔｉに限らず、タンタル、鉄、コバルト、ニッケル若しくはクロム又はそれら（Ｔｉを含む）の化合物であってもよい。また、膜厚は０．００５〜０．１μｍの範囲であればよい。
【０１９６】
上記第１の電極層４０６は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、圧力室基板４０１を６００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得られる。この第１の電極層４０６の膜厚は０．２μｍとなり、（１１１）面に配向する。また、Ｔｉの含有量は２．５モル％である。この第１の電極層４０６も、上記実施形態１における第１の電極層１４と同様に、Ｐｔ、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属に、チタン又は酸化チタンを添加したもの（添加量は０を越え３０モル％以下であることが好ましい）であればよく、膜厚は０．０５〜２μｍの範囲であればよい。
【０１９７】
上記配向制御層４０７は、ランタンを１０モル％含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１５モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、圧力室基板４０１の温度６２０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得られる。この得られたチタン酸ランタン鉛膜は、上記実施形態２における配向制御層１０４と同じである。
【０１９８】
尚、上記実施形態１における配向制御層１５と同様に、上記配向制御層４０７のＬａの含有量は０を越え２５モル％以下であればよく、鉛の含有量は０を越え３０モル％以下過剰であればよい。また、配向制御層４０７を構成する材料も、ＰＬＴにジルコニウムを含有したＰＬＺＴ（ジルコニウムの含有量は２０モル％以下であることが好ましい）であってもよく、ＰＬＴやＰＬＺＴに、マグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したもの（マグネシウム及びマンガンの添加量は０を越え１０モル％以下であることが好ましい）であってもよい。また、配向制御層１０４の膜厚は０．０１〜０．２μｍの範囲であればよい。
【０１９９】
上記圧電体層４０８は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５２／４８）の焼結体ターゲットを用い、圧力室基板４０１の温度５８０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１５：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得られる。この得られたＰＺＴ膜は、上記実施形態２における圧電体層１１０と同じである。尚、圧電体層４０８のＺｒ／Ｔｉ組成は、Ｚｒ／Ｔｉ＝３０／７０〜７０／３０であればよく、膜厚は、１〜５μｍの範囲であればよい。また、圧電体層４０８の構成材料は、ＰＺＴにＳｒ、Ｎｂ、Ａｌ等の添加物を含有したもの等のように、ＰＺＴを主成分とする圧電材料であればよく、ＰＭＮやＰＺＮであってもよい。
【０２００】
上記第２の電極層４０９は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得られる。この第２の電極層４０９の膜厚は０．２μｍとなる。尚、第２の電極層４０９の材料はＰｔに限らず、導電性材料であればよく、膜厚は０．１〜０．４μｍの範囲であればよい。
【０２０１】
次いで、上記第２の電極層４０９上に、レジストをスピンコートにより塗布し、圧力室４０２が形成されるべき位置に合わせて露光・現像を行ってパターニングする。そして、第２の電極層４０９、圧電体層４０８及び配向制御層４０７をエッチングして個別化する。このエッチングは、アルゴンとフッ素元素を含む有機ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングで行う。
【０２０２】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、圧力室基板４０１に圧力室４０２を形成する。この圧力室４０２の形成は、六フッ化硫黄ガス、フッ素元素を含む有機ガス又はこれらの混合ガスを使用した異方性ドライエッチングで行う。つまり、圧力室基板４０１の上記各膜を形成した面とは反対側の面における側壁４１３となる部分にエッチングマスクを形成して、異方性ドライエッチングにより圧力室４０２を形成する。
【０２０３】
そして、予めノズル孔４１０を形成したノズル板４１２を、接着剤を用いて圧力室基板４０１の上記各膜を形成した面とは反対側の面に接合することにより、インクジェットヘッドが完成する。上記ノズル孔４１０は、リゾグラフィ法、レーザー加工法、放電加工法等により、ノズル板４１２の所定位置に開口する。そして、ノズル板４１２を圧力室基板４０１に接合する際には、各ノズル孔４１０が圧力室４０２に対応して配置されるように位置合わせを行う。
【０２０４】
上記のようにして得られたインクジェットヘッドの第１及び第２電極層４０６，４０９間に所定電圧を印加して、振動層４０３における各圧力室４０２に対応する部分の層厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のばらつきはσ＝１．８％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたが、インクの吐出不良は全くなく、吐出性能の低下は見られなかった。
【０２０５】
一方、上記本発明のインクジェットヘッドに対して配向制御層４０７を設けない点のみが異なるインクジェットヘッドを作製し、このインクジェットヘッドの第１及び第２電極層４０６，４０９間に所定電圧を印加して、振動層４０３における各圧力室４０２に対応する部分の層厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のばらつきはσ＝５．８％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたところ、全圧力室４０２のうちの約２５％の圧力室４０２に対応する部分でインク吐出不良が発生した。これは、インクの詰まり等ではないことから、アクチュエータ部（圧電素子）の耐久性が低いと考えられる。
【０２０６】
したがって、本実施形態のインクジェットヘッドは、上記実施形態２のインクジェットヘッドと同様に、インク吐出性能のばらつきが少なくて耐久性に優れていることが判る。
【０２０７】
（実施形態４）
図１４は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置２７を示し、このインクジェット式記録装置２７は、上記実施形態２又は３で説明したものと同様のインクジェットヘッド２８を備えている。このインクジェットヘッド２８において圧力室（上記実施形態２における圧力室１０２や実施形態３における圧力室４０２）に連通するように設けたノズル孔（上記実施形態２におけるノズル孔１０８や実施形態３におけるノズル孔４１０）から該圧力室内のインクを記録媒体２９（記録紙等）に吐出させて記録を行うように構成されている。
【０２０８】
上記インクジェットヘッド２８は、主走査方向Ｘに延びるキャリッジ軸３０に設けられたキャリッジ３１に搭載されていて、このキャリッジ３１がキャリッジ軸３０に沿って往復動するのに応じて主走査方向Ｘに往復動するように構成されている。このことで、キャリッジ３１は、インクジェットヘッド２８と記録媒体２９とを主走査方向Ｘに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。
【０２０９】
また、このインクジェット式記録装置２７は、上記記録媒体２９をインクジェットヘッド２８の主走査方向Ｘ（幅方向）と略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数のローラ３２を備えている。このことで、複数のローラ３２は、インクジェットヘッド２８と記録媒体２９とを副走査方向Ｙに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。尚、図１４中、Ｚは上下方向である。
【０２１０】
そして、インクジェットヘッド２８がキャリッジ３１により主走査方向Ｘに移動しているときに、インクジェットヘッド２８のノズル孔からインクを記録媒体２９に吐出させ、この一走査の記録が終了すると、上記ローラ３２により記録媒体２９を所定量移動させて次の一走査の記録を行う。
【０２１１】
したがって、このインクジェット式記録装置２７は、上記実施形態２又は３と同様のインクジェットヘッド２８を備えているので、良好な印字性能及び耐久性を有している。
【０２１２】
（実施形態５）
図１５及び図１６は、本発明の実施形態に係る角速度センサを示し、この角速度センサは、音叉型のものであって、車両に搭載されるナビゲーション装置等に好適に用いられるものである。
【０２１３】
上記角速度センサは、厚み０．３ｍｍのシリコンウエハからなる基板５００を備えている（ガラス基板や金属基板、セラミックス基板であってもよい）。この基板５００は、固定部５００ａと、該固定部５００ａから所定の方向（検出する角速度の回転中心軸が延びる方向；本実施形態では、図１５に示すｙ方向）に延びる一対の振動部５００ｂとを有している。これら固定部５００ａ及び一対の振動部５００ｂは、基板５００の厚み方向（図１５に示すｚ方向）から見て音叉状をなしており、一対の振動部５００ｂは音叉のアーム部に相当していて、振動部５００ｂの幅方向に並んだ状態で互いに平行に延びている。
【０２１４】
上記基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部側の部分上には、第１の電極層５０３と配向制御層５０４と圧電体層５０５と第２の電極層５０６とが順に積層されている。尚、この角速度センサにおいても、上記基板５００と第１の電極層５０３との間に、上記実施形態１における圧電素子と同様に、密着層を設けることが好ましい。
【０２１５】
上記第１の電極層５０３、配向制御層５０４、圧電体層５０５及び第２の電極層５０６の各構成材料及び厚みは、上記実施形態１で説明した第１の電極層１４、配向制御層１５、圧電体層１６及び第２の電極層１７とそれぞれ同様である。また、配向制御層５０４及び圧電体層５０５の構造も、配向制御層１５及び圧電体層１６とそれぞれ同様であり、配向制御層５０４における第１の電極層５０３側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層５０３における配向制御層５０４側の表面部に位置するチタン上に存在していて層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層５０３側から圧電体層５０５側に向かって大きくなる構造を有している。
【０２１６】
上記第２の電極層５０６は、上記各振動部５００ｂ上において、当該振動部５００ｂを振動部５００ｂの幅方向（図１５に示すｘ方向）に振動させるための２つの駆動電極５０７と、当該振動部５００ｂの厚み方向（ｚ方向）の変形（たわみ）を検出するための１つの検出電極５０８とにパターン化されている。
【０２１７】
上記２つの駆動電極５０７は、当該振動部５００ｂの幅方向（ｘ方向）両端部上において、振動部５００ｂの長さ方向（ｙ方向）全体に亘って設けられ、各駆動電極５０７の固定部５００ａ側の端部は、固定部５００ａ上に位置して接続端子５０７ａを構成している。尚、各振動部５００ｂの幅方向一端部上に１つの駆動電極５０７を設けるだけであってもよい。
【０２１８】
一方、上記検出電極５０８は、当該振動部５００ｂの幅方向中央部上において、振動部５００ｂの長さ方向全体に亘って設けられ、上記駆動電極５０７と同様に、検出電極５０８の固定部５００ａ側の端部は、固定部５００ａ上に位置して接続端子５０８ａを構成している。尚、各振動部５００ｂ上において複数の検出電極５０８を設けてもよい。
【０２１９】
尚、上記第１の電極層５０３は、固定部５００ａ上における一対の振動部５００ｂ間の中央位置において、振動部５００ｂとは反対側に突出する接続端子５０３ａを有している。
【０２２０】
上記各振動部５００ｂ上における上記第１の電極層５０３と２つの駆動電極５０７との間には、当該振動部５００ｂがその幅方向に振動するように、振動部５００ｂの固有振動と共振する周波数の電圧が印加されるようになっている。すなわち、第１の電極層５０３には、グランド電圧が印加される一方、２つの駆動電極５０７には、正負が互いに逆の電圧が印加され、このことで、各振動部５００ｂの幅方向一端部側が伸長するときには、他端部側が収縮して、該振動部５００ｂがその他端部側に変形する。一方、各振動部５００ｂの幅方向一端部側が収縮するときには、他端部側が伸長して、振動部５００ｂがその一端部側に変形する。この動作を交互に繰り返すことによって振動部５００ｂがその幅方向に振動する。尚、各振動部５００ｂ上における２つの駆動電極５００ｂのいずれか一方に電圧を印加するだけでも、当該振動部５００ｂをその幅方向に振動させることは可能である。そして、一対の振動部５００ｂは、各振動部５００ｂの幅方向において互いに反対向きに変形し、一対の振動部５００ｂ間の中央にあって該振動部５００ｂの長さ方向に延びる中央線Ｌに対して対称に振動するようになっている。
【０２２１】
上記構成の角速度センサにおいて、一対の振動部５００ｂをその幅方向（ｘ方向）に上記中央線Ｌに対して対称に振動させているときに、その中央線Ｌ回りに角速度ωが加わると、２つ振動部５００ｂは、コリオリ力によって厚み方向（ｚ方向）にたわんで変形し（一対の振動部５００ｂは互いに反対向きに同じ量たわむ）、これにより、圧電体層５０５にもたわみが発生して、第１の電極層５０３と検出電極５０８との間には、コリオリ力の大きさに応じた電圧が発生する。この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度ωを検出することができる。
【０２２２】
すなわち、コリオリ力Ｆｃは、各振動部５００ｂの幅方向の速度をｖ、各振動部５００ｂの質量をｍとすると、
Ｆｃ＝２ｍｖω
となるので、コリオリ力Ｆｃから角速度ωの値が分かることになる。
【０２２３】
次に、上記角速度センサの製造方法について図１７及び図１８に基づいて説明する。
【０２２４】
すなわち、図１７（ａ）に示すように、厚み０．３ｍｍのφ４インチシリコンウエハ（平面図は図１８参照）からなる基板５００を用意し、図１７（ｂ）に示すように、この基板５００上に、２．１モル％のＴｉを添加したイリジウム（Ｉｒ）からなる厚み０．２２μｍの第１の電極層５０３をスパッタ法により形成する。この第１の電極層５０３は、基板５００を４００℃に加熱しながら多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＩｒターゲットを用い、１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得られる。この第１の電極層５０３の表面部にはチタンが島状に点在するとともに、そのチタンの該表面からの突出量は２ｎｍよりも小さい。
【０２２５】
続いて、図１７（ｃ）に示すように、上記第１の電極層５０３上に、厚み０．０３μｍの配向制御層５０４をスパッタ法により形成する。この配向制御層５０４は、ランタンを１４モル％含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１２モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板５００を温度６００℃に加熱しながら、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得られる。この製造方法よれば、上記実施形態１で説明したように、配向制御層５０４における第１の電極層５０３側の表面近傍は、（１００）面又は（００１）面配向の領域がチタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層５０３側から上側に向かって大きくなる。
【０２２６】
次いで、図１７（ｄ）に示すように、上記配向制御層５０４上に厚み３μｍの圧電体層５０５をスパッタ法により形成する。この圧電体層５０５は、基板５００を６１０℃に加熱しながらＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）の焼結体ターゲットを用い、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得られる。この圧電体層５０５は菱面体晶系であり、上記実施形態１で説明したように、（００１）面配向度が９０％以上となる。
【０２２７】
続いて、図１７（ｅ）に示すように、上記圧電体層５０５上に厚み０．２μｍの第２の電極層５０６をスパッタ法により形成する。この第２の電極層５０６は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中で２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得られる。
【０２２８】
次いで、図１７（ｆ）及び図１８に示すように、上記第２の電極層５０６をパタ−ニングして駆動電極５０７及び検出電極５０８を形成する。すなわち、第２の電極層５０６上に感光樹脂を塗布し、この感光樹脂に駆動電極５０７及び検出電極５０８のパタ−ンを露光し、その後、露光していない部分の感光樹脂を除去し、この感光樹脂を除去した部分における第２の電極層５０６をエッチングにより除去し、次いで、駆動電極５０７及び検出電極５０８上の感光樹脂を除去する。
【０２２９】
上記第２の電極層５０６のパターンニング後、同様の工程により圧電体層５０５、配向制御層５０４及び第１の電極層５０３をパタ−ニングするとともに、上記基板５００をパタ−ニングして固定部５００ａ及び振動部５００ｂを形成する。こうして上記の角速度センサが完成する。
【０２３０】
尚、上記各層の成膜法はスパッタ法に限らず、熱処理による結晶化工程なしに直接に結晶性薄膜を形成する成膜法（例えばＣＶＤ法等）であればよい。
【０２３１】
ここで、図１９及び図２０を参照しながら従来の角速度センサについて説明する。
【０２３２】
この従来の角速度センサは、厚み０．３ｍｍの水晶からなる圧電体６００を備え、この圧電体６００が、本実施形態に係る角速度センサの基板５００と同様に、固定部６００ａと該固定部６００ａからその一側方（図１９に示すｙ方向）に互いに平行に延びる一対の振動部６００ｂとを有している。そして、上記各振動部６００ｂの厚み方向（図１９に示すｚ方向）に対向する両面には、当該振動部６００ｂをその幅方向（図１９に示すｘ方向）に振動させるための駆動電極６０３がそれぞれ１つずつ設けられ、各振動部６００ｂの両側面には、当該振動部６００ｂの厚み方向の変形を検出するための検出電極６０７がそれぞれ１つずつ設けられている。
【０２３３】
そして、上記従来の角速度センサにおいて、各振動部６００ｂにおける２つの駆動電極６０３間に、当該振動部６００ｂの固有振動と共振する周波数の電圧を印加して、本実施形態に係る角速度センサと同様に、一対の振動部６００ｂをその幅方向（ｘ方向）に該一対の振動部６００ｂ間の中央にある中央線Ｌに対して対称に振動させる。このときに、その中央線Ｌ回りに角速度ωが加わると、一対の振動部６００ｂは、コリオリ力によって厚み方向（ｚ方向）にたわんで変形し、各振動部６００ｂにおける２つの検出電極６０７間にコリオリ力の大きさに応じた電圧が発生し、この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度ωを検出することができる。
【０２３４】
上記従来の角速度センサにおいては、水晶からなる圧電体６００を用いるので、その圧電定数は−３ｐＣ／Ｎとかなり低く、しかも固定部６００ａ及び振動部６００ｂは機械加工により形成するため、小型化が困難であり、寸法精度が低いという問題がある。
【０２３５】
これに対し、本実施形態に係る角速度センサにおいては、角速度を検出する部分（振動部５００ｂ）が、上記実施形態１と同様の構成の圧電素子で構成されていることになるので、上記従来の角速度センサに対して圧電定数を４０倍程度に大きくすることができ、かなりの小型化を図ることができる。また、薄膜形成技術を用いて微細加工を行うことができ、寸法精度を格段に向上させることができる。さらに、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性に優れる。
【０２３６】
尚、本実施形態における角速度センサにおいても、上記実施形態１における圧電素子と同様に、配向制御層５０４は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなることが好ましい。このチタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量は、０を越え２５モル％以下であることが好ましく、チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であることが好ましい。
【０２３７】
また、第１の電極層５０３は、チタン又は酸化チタンを含有するとともに、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、その貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量は０を越え３０モル％以下であることが望ましい。
【０２３８】
さらに、圧電体層５０５は、ＰＺＴを主成分とする圧電材料（ＰＺＴのみからなる圧電材料も含む）で構成することが望ましい。
【０２３９】
さらにまた、本実施形態における角速度センサにおいては、基板５００に一対の振動部５００ｂを１組しか設けていないが、複数組設けて、種々の方向に延びる複数軸回りの角速度を検出するようにしてもよい。
【０２４０】
また、本実施形態における角速度センサにおいては、基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部側の部分上に、第１の電極層５０３と配向制御層５０４と圧電体層５０５と第２の電極層５０６とを順に積層したが、これら各層を積層する箇所は、各振動部５００ｂ上のみであってもよい。
【０２４１】
加えて、上記実施形態では、本発明の圧電素子を、インクジェットヘッド（インクジェット式記録装置）及び角速度センサに適用したが、この以外にも、薄膜コンデンサー、不揮発性メモリ素子の電荷蓄積キャパシタ、各種アクチュエータ、赤外センサー、超音波センサー、圧力センサー、加速度センサー、流量センサー、ショックセンサー、圧電トランス、圧電点火素子、圧電スピーカー、圧電マイクロフォン、圧電フィルタ、圧電ピックアップ、音叉発振子、遅延線等にも適用可能である。特に、ディスク装置（コンピュータの記憶装置等として用いられるもの）における回転駆動されるディスクに対して情報の記録又は再生を行うヘッドが基板上に設けられたヘッド支持機構において、該基板上に設けた薄膜圧電体素子によって、基板を変形させて該ヘッドを変位させるディスク装置用薄膜圧電体アクチュエータ（例えば特開２００１−３３２０４１号公報参照）に好適である。つまり、上記薄膜圧電体素子は、上記実施形態で説明したものと同様の構成の第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなり、この第２の電極層が上記基板に接合されたものである。
【０２４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電素子によると、電極層を、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属で構成しておき、この電極層上に配向制御層を形成し、この配向制御層上に、圧電体層を形成するようにするとともに、この配向制御層を形成する際に、電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させるようにし、この配向制御層により圧電体層を（００１）面に優先配向させるようにしたことにより、各層の密着性並びに圧電体層の結晶構造び優先配向面を制御することができるので、工業的に量産しても、圧電特性の再現性、ばらつき、耐電圧及び信頼性の良好な圧電素子が得られ、この圧電素子を用いる本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置においても、インク吐出性能のばらつきが少なくて耐久性に優れたものとすることができる。
【０２４３】
また、本発明の角速度センサにおいても、角速度を検出する部分（振動部）が、上記と同様の構成の圧電素子で構成されていることになるので、小型で寸法精度が高く、しかも、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性の良好な角速度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電素子を示す断面図である。
【図２】配向制御層の構造を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの全体構成を示す斜視図である。
【図４】図３のインクジェットヘッドにおける圧力室部材及びアクチュエータ部の要部を示す分解斜視図である。
【図５】図３のインクジェットヘッドにおける圧力室部材及びアクチュエータ部の要部を示す断面図である。
【図６】図３のインクジェットヘッドの製造方法における積層工程、圧力室用開口部の形成工程及び接着剤の付着工程を示す図である。
【図７】図３のインクジェットヘッドの製造方法における、成膜後の基板と圧力室部材との接着工程及び縦壁の形成工程を示す図である。
【図８】図３のインクジェットヘッドの製造方法における、基板（成膜用）及び密着層の除去工程並びに第１の電極層の個別化工程を示す図である。
【図９】図３のインクジェットヘッドの製造方法における、配向制御層及び圧電体層の個別化工程並びに基板（圧力室部材用）の切断工程を示す図である。
【図１０】図３のインクジェットヘッドの製造方法における、インク流路部材及びノズル板の生成工程、インク流路部材とノズル板との接着工程、圧力室部材とインク流路部材との接着工程及び完成したインクジェットヘッドを示す図である。
【図１１】図３のインクジェットヘッドの製造方法において、成膜されたＳｉ基板と圧力室部材用のＳｉ基板との接着状態を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る他のインクジェットヘッドにおける圧力室部材及びアクチュエータ部の要部を示す断面図である。
【図１３】図１２のインクジェットヘッドの製造方法における積層工程及び圧力室形成工程を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る角速度センサを示す概略斜視図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【図１７】図１５の角速度センサの製造方法を示す図である。
【図１８】角速度センサの製造方法において、第２の電極層をパターニングした状態を示す平面図である。
【図１９】水晶を用いた従来の角速度センサを示す概略斜視図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。
【符号の説明】
１１　基板
１２　密着層
１４　第１の電極層
１５　配向制御層
１６　圧電体層
１７　第２の電極層
２７　インクジェット式記録装置
２８　インクジェットヘッド
２９　記録媒体
３１　キャリッジ（相対移動手段）
Ａ　圧力室部材
１０２　圧力室
１０３　第１の電極層（個別電極）
１０４　配向制御層
１０８　ノズル孔
１１０　圧電体層
１１１　振動層
１１２　第２の電極層（共通電極）
１２０　基板
１２１　密着層
４０１　圧力室基板
４０２　圧力室
４０３　振動層
４０４　密着層
４０６　第１の電極層（共通電極）
４０７　配向制御層
４０８　圧電体層
４０９　第２の電極層（個別電極）
４１０　ノズル孔
５００　基板
５００ａ　固定部
５００ｂ　振動部
５０３　第１の電極層
５０４　配向制御層
５０５　圧電体層
５０６　第２の電極層
５０７　駆動電極
５０８　検出電極
【図１】
2004047928.tif 000003
【図２】
2004047928.tif 000004
【図３】
2004047928.tif 000005
【図４】
2004047928.tif 000006
【図５】
2004047928.tif 000007
【図６】
2004047928.tif 000008
【図７】
2004047928.tif 000009
【図８】
2004047928.tif 000010
【図９】
2004047928.tif 000011
【図１０】
2004047928.tif 000012
【図１１】
2004047928.tif 000013
【図１２】
2004047928.tif 000014
【図１３】
2004047928.tif 000015
【図１４】
2004047928.tif 000016
【図１５】
2004047928.tif 000017
【図１６】
2004047928.tif 000018
【図１７】
2004047928.tif 000019
【図１８】
2004047928.tif 000020
【図１９】
2004047928.tif 000021
【図２０】
2004047928.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月4日(2003.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【特許請求の範囲】
【請求項１】基板上に設けられた第１の電極層と、該第１の電極層上に設けられた配向制御層と、該配向制御層上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２の電極層とを備えた圧電素子であって、
上記第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、
上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、
上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有していることを特徴とする圧電素子。
【請求項２】請求項１記載の圧電素子において、
チタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量が０を越え２５モル％以下であることを特徴とする圧電素子。
【請求項３】請求項１又は２記載の圧電素子において、
チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であることを特徴とする圧電素子。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１つに記載の圧電素子において、
第１の電極層は、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、該貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量が０を越え３０モル％以下であることを特徴とする圧電素子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧電素子において、
第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンの該表面からの突出量が２ｎｍよりも小さいことを特徴とする圧電素子。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１つに記載の圧電素子において、
圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなることを特徴とする圧電素子。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１つに記載の圧電素子において、
基板と第１の電極層との間に、該基板と第１の電極層との密着性を高める密着層が設けられていることを特徴とする圧電素子。
【請求項８】第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の第２の電極層側の面に設けられた振動層と、該振動層の圧電素子とは反対側の面に接合され、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、上記圧電素子の圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドであって、
上記圧電素子の第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、
上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、
上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の第１の電極層側の面に設けられた振動層と、該振動層の圧電素子とは反対側の面に接合され、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、上記圧電素子の圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドであって、
上記圧電素子の第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、
上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、
上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されており、該各振動部上における第２の電極層が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサであって、
上記第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、
上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、
上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有していることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１１】請求項１０記載の角速度センサにおいて、
チタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量が０を越え２５モル％以下であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１２】請求項１０又は１１記載の角速度センサにおいて、
チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１３】請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の角速度センサにおいて、
第１の電極層は、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、該貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量が０を越え３０モル％以下であることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１４】請求項１０〜１３のいずれか１つに記載の角速度センサにおいて、
第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンの該表面からの突出量が２ｎｍよりも小さいことを特徴とする角速度センサ。
【請求項１５】請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の角速度センサにおいて、
圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１６】請求項１０〜１５のいずれか１つに記載の角速度センサにおいて、
基板と第１の電極層との間に、該基板と第１の電極層との密着性を高める密着層が設けられていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１７】基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程とを含む圧電素子の製造方法であって、
上記配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、
上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、
上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であることを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項１８】第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子を備え、該圧電素子の圧電体層の圧電効果により振動層を層厚方向に変位させて圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの製造方法であって、
基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、
上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、
上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、
上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程と、
上記第２の電極層上に、振動層を形成する工程と、
上記振動層の第２の電極層とは反対側の面に、圧力室を形成するための圧力室部材を接合する工程と、
上記接合工程後に、上記基板を除去する工程とを含み、
上記配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、
上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、
上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１９】第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子を備え、該圧電素子の圧電体層の圧電効果により振動層を層厚方向に変位させて圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの製造方法であって、
圧力室を形成するための圧力室基板上に、振動層を形成する工程と、
上記振動層上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、
上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、
上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、
上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程と、
上記圧力室基板に、圧力室を形成する工程とを含み、
上記配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、
上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、
上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２０】固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されており、該各振動部上における第２の電極層が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサの製造方法であって、
基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、
上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、
上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、
上記圧電体層上に、第２の電極層を形成する工程と、
上記第２の電極層をパタ−ニングして上記駆動電極及び検出電極を形成する工程と、
上記圧電体層、配向制御層及び第１の電極層をパタ−ニングする工程と、
上記基板をパタ−ニングして上記固定部及び振動部を形成する工程とを含み、
上記配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、
上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、
上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であることを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項２１】請求項８又は９記載のインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、
上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、該インクジェットヘッドにおいて圧力室に連通するように設けたノズル孔から該圧力室内のインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【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呈する圧電素子、この圧電素子を用いたインクジェットヘッド、角速度センサ及びこれらの製造方法、並びに上記インクジェットヘッドを印字手段として備えたインクジェット式記録装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧電材料は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換し、或いは電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する材料である。この圧電材料の代表的なものとしては、ペロブスカイト型結晶構造のチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）（以下、ＰＺＴという）がある。このＰＺＴにおいて最も大きな圧電変位が得られる方向は、正方晶系の場合には＜００１＞方向（ｃ軸方向）であり、菱面体晶系の場合には＜１１１＞方向である。しかし、多くの圧電材料は、結晶粒子の集合体からなる多結晶体であるため、各結晶粒子の結晶軸はでたらめな方向を向いている。したがって、自発分極Ｐｓもでたらめに配列している。
【０００３】
ところで、近年の電子機器の小型化に伴って、圧電材料を用いた圧電素子に対しても小型化が強く要求されるようになってきている。そして、この要求を満足させるために、圧電素子を、従来より多く使用されてきた焼結体に比べて体積を著しく小さくできる薄膜の形態で使用しつつあり、このような圧電素子に対する薄膜化の研究開発が盛んになってきている。例えば、正方晶系ＰＺＴの場合、自発分極Ｐｓはｃ軸方向を向いているので、薄膜化しても高い圧電特性を実現するためには、ＰＺＴ薄膜を構成する結晶のｃ軸を基板表面に対して垂直方向に揃える必要がある。これを実現するために、従来においては、スパッタ法を用いて、結晶方位（１００）面が表面に出るように切り出したＮａＣｌ型結晶構造の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる単結晶の基板を用い、この基板上に、下部電極として（１００）面に配向したＰｔ電極薄膜を形成し、このＰｔ電極上に、その表面に対して垂直方向にｃ軸配向したＰＺＴ薄膜を６００〜７００℃の温度で形成していた（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。この場合、ＰＺＴ薄膜を形成する前に、ＰＺＴ薄膜の下地層としてＺｒが存在しないＰｂＴｉＯ３や（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３からなる膜厚０．１μｍの圧電体層を、（１００）面に配向したＰｔ電極上に形成しておいて、その上に膜厚２．５μｍのＰＺＴ薄膜をスパッタ法により形成すると、ＰＺＴ薄膜形成の初期にＺｒ酸化物からなる結晶性の低い層が形成され難くなり、より高い結晶性のＰＺＴ薄膜が得られる。つまり、（００１）面配向度（α（００１））が略１００％のＰＺＴ薄膜が得られる。
【０００４】
ここで、α（００１）は、
α（００１）＝Ｉ（００１）／ΣＩ（ｈｋｌ）
で定義している。ΣＩ（ｈｋｌ）は、Ｘ線回折法において、Ｃｕ−Ｋα線を用いたときの２θが１０〜７０°でのペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴにおける各結晶面からの回折ピーク強度の総和である。尚、（００２）面及び（２００）面は（００１）面及び（１００）面と等価な面であるため、ΣＩ（ｈｋｌ）には含めない。
【０００５】
ところが、上記方法では、下地基板としてＭｇＯ単結晶基板を用いるため、圧電素子が高価になってしまい、この圧電素子を用いたインクジェットヘッドも高価になってしまうという問題がある。また、基板材料もＭｇＯ単結晶の一種類に制限されてしまうという欠点がある。
【０００６】
そこで、シリコン等の安価な基板の上にＰＺＴ等のペロブスカイト型圧電材料の（００１）面又は（１００）面結晶配向膜を形成する方法として、種々の工夫がなされている。例えば、特許文献２には、（１１１）面に配向したＰｔ電極上に、ＰＺＴ又はランタンを含有したＰＺＴの前駆体溶液を塗布し、この前駆体溶液を結晶化させる前に、先ず４５０〜５５０℃で熱分解させ、その後５５０〜８００℃で加熱処理して結晶化させること（ゾル・ゲル法）により、ＰＺＴ膜の（１００）面優先配向膜が生成可能であることが示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、イリジウム下部電極上に極薄のチタン層を形成することにより、その上に形成するＰＺＴ膜の結晶配向性を制御できることが開示されている。この方法は、シリコン等の基板上に酸化ジルコニウムを主成分とする下地層を形成し、この下地層上にイリジウムを含有する下部電極を形成し、この下部電極上に極薄のチタン層を積層し、このチタン層上に、圧電特性を有する強誘電体を構成する、金属元素及び酸素元素を含む非晶質の圧電体前駆体薄膜を形成し、この非晶質の薄膜を高温で熱処理する方法で結晶化させること（ゾル・ゲル法）により、ペロブスカイト型圧電体薄膜に変化させる製造方法である。この製造方法では、チタン層の膜厚によりＰＺＴ等の圧電体薄膜の結晶配向性の制御が可能であり、チタン層膜厚を２〜１０ｎｍとすると、（１００）面配向膜が得られる。
【０００８】
さらに、特許文献４には、ゾル・ゲル法を用いて圧電体薄膜を形成する際、（１１１）面配向のＰｔ電極上に４〜６ｎｍのチタン層を形成し、このチタン層のチタンが酸化した酸化チタンを核にすることで、（１００）面配向のＰＺＴ膜が得られることが開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２０９５１７号公報
【００１０】
【特許文献２】
特許第３０２１９３０号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２００１−８８２９４号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開平１１−１９１６４６号公報
【００１３】
【特許文献５】
特開２０００−２５２５４４号公報
【００１４】
【特許文献６】
特開平１０−８１０１６号公報
【００１５】
【非特許文献１】
“ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）”，（米国），アメリカ物理学会，
１９８９年２月１５日，第６５巻，第４号，ｐ．１６６６−１６７０
【００１６】
【非特許文献２】
“ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）”，（米国），アメリカ物理学会，
１９９８年４月１日，第８３巻，第７号，ｐ．３８３５−３８４１
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のいずれの方法においても、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いない方法としては優れているものの、ゾル・ゲル法により圧電体薄膜を形成するため、ＭｇＯ単結晶基板上に圧電体薄膜を形成する場合のように、膜形成時において結晶配向した結晶性良好な膜を得ることは困難である。このため、先ず非晶質の圧電体薄膜を形成し、この圧電体薄膜を含む積層膜を基板ごと熱処理することで、結晶軸が相応しい方向に優先配向するようにしている。
【００１８】
また、ゾル・ゲル法では、圧電素子を量産すると、有機物を取り除く脱脂工程において、非晶質の圧電体前駆体薄膜に体積変化によるクラックが生じ易く、さらに、非晶質の圧電体前駆体薄膜を高温加熱して結晶化させる工程においても、結晶変化によりクラックや下部電極との膜剥離が生じ易い。
【００１９】
そこで、ゾル・ゲル法におけるこれらの課題を解決する方法として、特許文献５や特許文献６には、下部電極にチタンや酸化チタンを添加することが有効であることが示されている。特に、特許文献６では、スパッタ法を用いた場合でも、（１００）面配向のＰＺＴ膜が得られることが示されている。但し、下部電極上に直接ペロブスカイト型ＰＺＴ膜が得られるのではなくて、最初に２００℃以下の低温でアモルファス又はパイロクロア型結晶構造のＰＺＴ膜を形成し、その後、酸素雰囲気中における５００〜７００℃の高温で熱処理することにより結晶化させており、ゾル・ゲル法と同様に、高温加熱して結晶化させる工程での結晶変化によりクラックや下部電極との剥離が生じ易いといった欠点がある。また、上記ゾル・ゲル法やスパッタ法により形成したＰＺＴ膜の（００１）面配向度又は（１００）面配向度は、いずれの方法においても８５％以下である。
【００２０】
さらに、ゾル・ゲル法においては、一回の工程（前駆体溶液の塗布及びその後の熱処理）において形成されるＰＺＴ膜の膜厚がせいぜい１００ｎｍ程度であるため、圧電素子に必要な１μｍ以上の膜厚を得るためには、上記工程を１０回以上繰り返し行う必要があり、ともすると歩留まりが低くなってしまうという問題がある。
【００２１】
一方、上記特許文献３によれば、非晶質薄膜を一旦形成し、熱処理等の後処理によって結晶性薄膜に変化させて合成する方法であるゾル・ゲル法（ＭＯＤ法も含む）以外の方法、つまり熱処理による結晶化工程なしに直接に結晶性薄膜を形成する成膜法、例えばスパッタ法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ法により、極薄のチタン層を表面に形成したＩｒ下地電極上へのＰＺＴ配向制御を試みたが、ゾル・ゲル法以外では配向膜は得られなかったとしている。その理由は、ゾル・ゲル法では、下部電極側から上部電極側にかけて徐々にＰＺＴ膜の結晶化が進行するのに対し、ＣＶＤ法やスパッタ法等では、ＰＺＴ膜の結晶化がランダムに進行して、結晶化に規則性がないことが配向制御を困難にしているからであるとしている。
【００２２】
また、（１１１）面配向Ｐｔ電極層上に、厚さ１２ｎｍ以下の酸化チタン層を形成し、直接スパッタ法によりペロブスカイト型結晶構造のチタン酸鉛膜やＰＺＴ膜を形成した場合、いずれの膜も（１１１）面配向性を示し、（１００）面又は（００１）面配向膜は得られない（非特許文献２参照）。
【００２３】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低コストで、圧電特性に優れていて高信頼性の圧電素子が得られるようにすることにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、電極層を、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属で構成しておき、この電極層上に、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなる配向制御層を形成し、この配向制御層上に、圧電体層を形成するようにするとともに、この配向制御層を形成する際に、電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させるようにし、この配向制御層により圧電体層を（００１）面に優先配向させるようにした。
【００２５】
具体的には、請求項１の発明では、基板上に設けられた第１の電極層と、該第１の電極層上に設けられた配向制御層と、該配向制御層上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２の電極層とを備えた圧電素子を対象とする。
【００２６】
そして、上記第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有しているものとする。
【００２７】
上記の構成により、第１の電極層である貴金属膜に、チタン又は酸化チタンを添加することで、基板と第１の電極層との密着性を向上させることができて、圧電素子の製造時における膜剥離を防止することができるとともに、この第１の電極層上に配向制御層をスパッタ法等により形成すれば、第１の電極層が（１１１）面配向であったとしても、配向制御層が（１００）面又は（００１）面（立方晶系の場合は（１００）面と（００１）面とは同じである）に配向し易くなる。すなわち、第１の電極層の表面部には、チタン又は酸化チタンが島状に点在しており、配向制御層は、この島状に点在するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長し、これにより、チタン又は酸化チタン上において（１００）面又は（００１）面に配向し易くなる。また、上記チタン又は酸化チタンは、第１の電極層に含有されているため、第１の電極層の表面からは殆ど突出しておらず（突出したとしてもその突出量は２ｎｍよりも小さくなる）、このことからも、配向制御層は、（１００）面又は（００１）面に配向し易くなる。一方、第１の電極層は、シリコン等の基板を用いる場合には、通常、（１１１）面配向になっており、このため、配向制御層において第１の電極層の表面部におけるチタン又は酸化チタンが存在しない部分の上側領域では、（１００）面及び（００１）面以外の面配向（例えば（１１１）面配向）になったりアモルファスになったりする。しかし、このような（１００）面や（００１）面配向になっていない領域は、配向制御層における第１の電極層側の表面近傍部（当該表面からせいぜい２０ｎｍ程度までの範囲）にしか存在しない。つまり、上記チタン又は酸化チタン上の（１００）面又は（００１）面配向の領域がその結晶成長に連れて広がるため、層厚方向と垂直な断面における該領域の面積が、第１の電極層側からその反対側（圧電体層側）に向かって大きくなり、これにより、（１００）面や（００１）面配向になっていない領域は小さくなって、配向制御層の厚みが２０ｎｍ程度となった段階では略全体が（１００）面又は（００１）面配向の領域となる。こうして形成した配向制御層上に圧電体層を形成すれば、該配向制御層により圧電体層は（００１）面配向（菱面体晶系の場合には、（１００）面と（００１）面とは同じあるため、この菱面体晶系の（１００）面配向を含む）となる。このような配向制御層を設けることにより、圧電体層には、圧電特性が良好な圧電材料を使用しつつ、配向制御層には結晶性や配向性をより向上させ得る材料を使用することができ、この結果、圧電体層の（００１）面配向度を９０％以上にすることができるようになる。尚、配向制御層において（１００）面や（００１）面に配向していない領域は、第１の電極層の表面近傍部だけでなく、圧電体層側の表面に存在していてもよい。このような場合であっても、配向制御層の層厚が０．０１μｍ以上であれば、圧電体層側の表面の大部分は（１００）面又は（００１）面配向の領域となり、圧電体層の（００１）面配向度を９０％以上にすることができる。
【００２８】
したがって、安価なシリコン等の基板上に、ゾル・ゲル法以外の、熱処理による結晶化工程なしに直接に結晶性薄膜を形成する成膜法（スパッタ法やＣＶＤ法等）であっても、配向性が良好な圧電体層が得られ、これにより、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。すなわち、この圧電素子は、その圧電体層の膜表面に対して垂直方向に電界を印加して用いられるため、特に正方晶系ペロブスカイト型ＰＺＴ膜においては、（００１）面配向により、電界方向が＜００１＞分極軸方向と平行になって大きな圧電特性が得られる。また、電界印加による分極の回転が起きないため、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。一方、菱面体晶系ペロブスカイト型ＰＺＴ膜においては、分極軸が＜１１１＞方向であるため、（１００）面配向により、電界方向と分極軸方向との間に約５４°の角度が生じるものの、（１００）面配向性を向上させることにより、電界印加に対して分極は常に一定の角度を保つことができるため、この場合も電界印加による分極の回転が起きず、これにより、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる（例えば、無配向のＰＺＴ膜の場合には分極はいろいろな方向を向いているため、電界を印加すると、電界と平行方向に分極軸を向けようとするため、圧電特性が電圧依存性を有してばらつきが大きくなったり、経時変化が生じて信頼性に問題が生じたりする）。
【００２９】
また、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いなくても、良好な配向性を有する圧電体層が容易に得られるので、安価なガラス基板、金属基板、セラミックス基板、Ｓｉ基板等を用いることにより、製造コストを低減することができる。
【００３０】
さらに、圧電体層の膜厚が１μｍ以上であっても、ゾル・ゲル法のように同じ工程を何回も繰り返す必要がなく、圧電体層をスパッタ法等により容易に形成することができ、歩留まりの低下を抑制することができる。
【００３１】
そして、上記のようなチタン酸ランタンジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ；ジルコニウムの含有量が０である場合のチタン酸ランタン鉛（ＰＬＴ）を含む）を配向制御層に用いることで、配向制御層が（１００）面又は（００１）面により一層配向し易くなり、延いては圧電体層の配向性を向上させることができる。しかも、このようにジルコニウムの含有量を２０モル％以下とすると、結晶成長初期にＺｒ酸化物からなる結晶性が低い層が形成され難く、また鉛の含有量を化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰とすることで、配向制御層の結晶性の低下を確実に抑制することができ、このことで耐電圧を向上させることができる。よって、圧電体層の結晶性や配向性を確実に向上させることができて、圧電素子の圧電特性をより一層向上させることができる。
【００３２】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、チタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量が０を越え２５モル％以下であるものとする。
【００３３】
また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であるものとする。
【００３４】
これら請求項２又は３の発明により、配向制御層の結晶性の低下をより有効に抑えることができる。
【００３５】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか１つの発明において、第１の電極層は、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、該貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量が０を越え３０モル％以下であるものとする。
【００３６】
このことにより、圧電素子の各膜をスパッタ法等に形成する際の温度に十分に耐えられるとともに、電極として適切な材料とすることができる。また、チタン又は酸化チタンの含有量は、３０モル％を越えると配向制御層（延いては圧電体層）の結晶性及び配向性が低下するので、このように３０モル％以下とするのがよい。
【００３７】
請求項５の発明では、請求項１〜４いずれか１つの発明において、第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンの該表面からの突出量が２ｎｍよりも小さいものとする。
【００３８】
すなわち、チタン又は酸化チタンは第１の電極層に含有したものであり、第１の電極層の上側に積極的に設けたものではないため、第１の電極層における配向制御層側の表面から突出することは殆どなく、突出したとしてもその突出量は２ｎｍよりも小さくなる。これにより、上述の如く、配向制御層が（１００）面又は（００１）面に配向し易くなる。
【００３９】
請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれか１つの発明において、圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなるものとする。
【００４０】
こうすることで、圧電特性が良好な圧電材料とすることができ、高性能の圧電素子が得られる。
【００４１】
請求項７の発明では、請求項１〜６のいずれか１つの発明において、基板と第１の電極層との間に、該基板と第１の電極層との密着性を高める密着層が設けられているものとする。
【００４２】
このことにより、基板と第１の電極層との密着性をさらに向上させることができ、圧電素子の製造時における膜剥離を確実に防止することができる。
【００４３】
請求項８の発明は、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の第２の電極層側の面に設けられた振動層と、該振動層の圧電素子とは反対側の面に接合され、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、上記圧電素子の圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの発明である。
【００４４】
そして、この発明では、上記圧電素子の第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有しているものとする。
【００４５】
この発明により、基板上に、第１の電極層、配向制御層、圧電体層、第２の電極層及び振動層をスパッタ法等により順次形成して、この振動層に圧力室部材を接合した後に上記基板を除去するようにすれば、請求項１の発明と同様の構成の圧電素子を備えたインクジェットヘッドが得られ、その圧電素子の圧電体層の（００１）面配向度を９０％以上にすることができる。よって、インク吐出性能のばらつきが少なくて耐久性に優れたインクジェットヘッドが得られる。
【００４６】
請求項９の発明では、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子と、該圧電素子の第１の電極層側の面に設けられた振動層と、該振動層の圧電素子とは反対側の面に接合され、インクを収容する圧力室を有する圧力室部材とを備え、上記圧電素子の圧電体層の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドを対象とする。
【００４７】
そして、上記圧電素子の第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有しているものとする。
【００４８】
このことにより、圧力室部材を基板として、その上に、振動層、第１の電極層、配向制御層、圧電体層及び第２の電極層をスパッタ法等により順次形成するようにすれば、請求項８の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドが得られる。
【００４９】
請求項１０の発明は、固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されており、該各振動部上における第２の電極層が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサの発明である。
【００５０】
そして、上記第１の電極層は、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなり、上記配向制御層は、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、上記圧電体層は、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記配向制御層における少なくとも第１の電極層側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層側から圧電体層側に向かって大きくなる構造を有しているものとする。
【００５１】
この発明により、第２の電極層の駆動電極及び第１の電極層間に電圧を印加することで、基板の各振動部を振動部の幅方向に振動させ、この振動時にコリオリ力によって振動部が厚み方向に変形すると、第２の電極層の検出電極及び第１の電極層間に電圧が発生し、この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度を検出することができる。そして、このように角速度を検出する部分（振動部）が、請求項１の発明と同様の構成の圧電素子で構成されていることになるので、従来の水晶を用いた角速度センサよりも圧電定数を４０倍程度に大きくすることができ、かなり小型化することができる。また、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性の良好な角速度センサが得られる。
【００５２】
請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、チタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量が０を越え２５モル％以下であるものとする。こうすることで、請求項２の発明と同様の作用効果が得られる。
【００５３】
請求項１２の発明では、請求項１０又は１１の発明において、チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であるものとする。このことで、請求項３の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
請求項１３の発明では、請求項１０〜１２のいずれか１つの発明において、第１の電極層は、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、該貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量が０を越え３０モル％以下であるものとする。このことにより、請求項４の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
請求項１４の発明では、請求項１０〜１３のいずれか１つの発明において、第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンの該表面からの突出量が２ｎｍよりも小さいものとする。このことで、請求項５の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
請求項１５の発明では、請求項１０〜１４のいずれか１つの発明において、圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなるものとする。このことにより、請求項６の発明と同様の作用効果が得られる。
【００５７】
請求項１６の発明では、請求項１０〜１５のいずれか１つの発明において、基板と第１の電極層との間に、該基板と第１の電極層との密着性を高める密着層が設けられているものとする。こうすることで、請求項７の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
請求項１７の発明は、基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程とを含む圧電素子の製造方法の発明である。
【００５９】
そして、この発明では、上記配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であるものとする。
【００６０】
この発明により、請求項１の発明と同様の作用効果を有する圧電素子を容易に製造することができる。
【００６１】
請求項１８の発明は、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子を備え、該圧電素子の圧電体層の圧電効果により振動層を層厚方向に変位させて圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの製造方法の発明である。
【００６２】
そして、この発明では、基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程と、上記第２の電極層上に、振動層を形成する工程と、上記振動層の第２の電極層とは反対側の面に、圧力室を形成するための圧力室部材を接合する工程と、上記接合工程後に、上記基板を除去する工程とを含み、上記配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であるものとする。
【００６３】
このことにより、請求項８の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドを容易に製造することができる。
【００６４】
請求項１９の発明では、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなる圧電素子を備え、該圧電素子の圧電体層の圧電効果により振動層を層厚方向に変位させて圧力室内のインクを吐出させるように構成されたインクジェットヘッドの製造方法を対象とする。
【００６５】
そして、圧力室を形成するための圧力室基板上に、振動層を形成する工程と、上記振動層上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に第２の電極層を形成する工程と、上記圧力室基板に、圧力室を形成する工程とを含み、上記配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であるものとする。
【００６６】
このことで、請求項９の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドを容易に製造することができる。
【００６７】
請求項２０の発明は、固定部と、該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されており、該各振動部上における第２の電極層が、当該振動部を振動部の幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と、当該振動部の厚み方向の変形を検出するための少なくとも１つの検出電極とにパターン化された角速度センサの製造方法の発明である。
【００６８】
そして、基板上に、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属からなる第１の電極層をスパッタ法により形成する工程と、上記第１の電極層上に、立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御層をスパッタ法により形成する工程と、上記配向制御層上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層をスパッタ法により形成する工程と、上記圧電体層上に、第２の電極層を形成する工程と、上記第２の電極層をパタ−ニングして上記駆動電極及び検出電極を形成する工程と、上記圧電体層、配向制御層及び第１の電極層をパタ−ニングする工程と、上記基板をパタ−ニングして上記固定部及び振動部を形成する工程とを含み、上記配向制御層は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、上記配向制御層を形成する工程は、上記第１の電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる工程であり、上記圧電体層を形成する工程は、上記配向制御層により、該圧電体層を（００１）面に優先配向させる工程であるものとする。
【００６９】
こうすることで、請求項１０の発明と同様の作用効果を有する角速度センサを容易に製造することができる。
【００７０】
請求項２１の発明は、インクジェット式記録装置の発明であり、この発明では、請求項８又は９記載のインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、該インクジェットヘッドにおいて圧力室に連通するように設けたノズル孔から該圧力室内のインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されているものとする。
【００７１】
この発明により、印字性能及び耐久性が極めて良好な記録装置が容易に得られる。
【００７２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る圧電素子を示し、同図において１１は、厚みが０．３ｍｍのφ４インチシリコン（Ｓｉ）ウエハからなる基板であり、この基板１１上には、厚みが０．０２μｍであってチタン（Ｔｉ）からなる密着層１２が形成されている。尚、上記基板１１は、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や、金属基板、セラミックス基板等であってもよい。
【００７３】
上記密着層１２上には、厚みが０．２２μｍであって２．１モル％のＴｉを添加した白金（Ｐｔ）からなる第１の電極層１４が形成されている。この第１の電極層１４は（１１１）面配向となっている。
【００７４】
上記第１の電極層１４上には、ランタン（Ｌａ）の含有量が１２モル％でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して８モル％過剰である立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型結晶構造を有するＰＬＴからなる配向制御層１５が形成されている。この配向制御層１５は（１００）面又は（００１）面に優先配向してなり、その膜厚は０．０３μｍである。
【００７５】
上記配向制御層１５上には、厚みが３μｍであって菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型結晶構造を有するＰＺＴからなる圧電体層１６が形成されている。この圧電体層１６は（００１）面に優先配向してなる。上記ＰＺＴの組成は、正方晶と菱面体晶との境界（モルフォトロピック相境界）付近の組成（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）である。尚、圧電体層１６におけるＺｒ／Ｔｉ組成は、Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７に限らず、Ｚｒ／Ｔｉ＝３０／７０〜７０／３０であればよい。また、圧電体層１６の構成材料は、ＰＺＴにＳｒ、Ｎｂ、Ａｌ等の添加物を含有したもの等のように、ＰＺＴを主成分とする圧電材料であればよく、ＰＭＮやＰＺＮであってもよい。さらに、膜厚は、０．５〜５．０μｍの範囲であればよい。
【００７６】
上記圧電体層１６上には、厚みが０．２μｍであってＰｔからなる第２の電極層１７が形成されている。尚、第２の電極層１７の材料はＰｔに限らず、導電性材料であればよく、膜厚は０．１〜０．４μｍの範囲であればよい。
【００７７】
そして、この圧電素子は、上記基板１１上に、密着層１２、第１の電極層１４、配向制御層１５、圧電体層１６及び第２の電極層１７をスパッタ法により順次成膜して積層したものである。尚、成膜法はスパッタ法に限らず、熱処理による結晶化工程なしに直接に結晶性薄膜を形成する成膜法（例えばＣＶＤ法等）であればよい。また、密着層１２及び第２の電極層１７の成膜法は、ゾル・ゲル法等であってもよい。
【００７８】
上記密着層１２は、上記基板１１と第１の電極層１４との密着性を高めるためのものであって、Ｔｉに限らず、タンタル、鉄、コバルト、ニッケル若しくはクロム又はそれら（Ｔｉを含む）の化合物で構成してもよい。また、膜厚は０．００５〜１μｍの範囲であればよい。この密着層１２は必ずしも必要なものではなく、基板１１上に第１の電極層１４を直接に形成するようにしても、第１の電極層１４にＴｉが含有されているので、基板１１と第１の電極層１４との密着性はかなり良好となる。
【００７９】
上記第１の電極層１４は、電極としての役割を有するだけでなく、Ｔｉを添加したことにより、上記配向制御層１５を（１００）面又は（００１）面に優先配向させる役割をも担っており、このＴｉの代わりに酸化チタンを添加してもよい。このチタン又は酸化チタンの添加量は、０を越え３０モル％以下であることが好ましい。また、第１の電極層１４の材料は、Ｐｔ、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属であればよく、膜厚は０．０５〜２μｍの範囲であればよい。尚、第１の電極層１４における配向制御層１５側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンは、第１の電極層１４に含有したものであり、第１の電極層１４の上側に積極的に設けたものではないため、上記配向制御層１５側の表面から突出することは殆どなく、突出したとしてもその突出量は２ｎｍよりも小さい。
【００８０】
上記配向制御層１５は、上記圧電体層１６の結晶性及び（００１）面配向性を向上させるものであって、そのために、Ｌａを含みかつＺｒを含まず、鉛の含有量が化学量論組成よりも過剰なＰＬＴとしている。尚、圧電体層１６の結晶性及び配向性を向上させる観点から、Ｌａの含有量は０を越え２５モル％以下であればよく、鉛の含有量は０を越え３０モル％以下過剰とする。また、配向制御層１５を構成する材料は、上記ＰＬＴに限らず、このＰＬＴにジルコニウムを含有したＰＬＺＴであってもよく、これらＰＬＴやＰＬＺＴに、マグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものであってもよい。上記ジルコニウムの含有量は２０モル％以下とする。マグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合、そのトータル添加量は０を越え１０モル％以下（いずれか一方の添加量が０であってもよい）であることが好ましい。また、配向制御層１５の膜厚は０．０１〜０．２μｍの範囲であればよい。
【００８１】
そして、上記配向制御層１５における第１の電極層１４側の表面近傍部は、図２に示すように、（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａが、第１の電極層１４における配向制御層１５側の表面部に位置するチタン（第１の電極層１４に酸化チタンを含有した場合には酸化チタンであるが、チタンを含有した場合でも酸化して酸化チタンになることがある）上に存在していて層厚方向と垂直な断面における上記領域１５ａの面積が第１の電極層１４側から圧電体層１６側に向かって大きくなる構造を有している。一方、第１の電極層１４が（１１１）配向であるため、配向制御層１５において第１の電極層１４の表面部におけるチタン又は酸化チタンが存在しない部分の上側領域１５ｂでは、（１００）面や（００１）面には配向しておらず、ここでは、（１１１）面配向になっている（第１の電極層１４の材料によっては（１１１）面以外の配向になったりアモルファスになったりする）。このような（１００）面や（００１）面配向になっていない領域１５ｂは、配向制御層１５の第１の電極層１４側の表面から最大でも２０ｎｍ程度までの範囲にしか存在せず、配向制御層１５の膜厚が０．０２μｍ以上であれば、配向制御層１５の圧電体層１６側の表面の略全体が（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａとなる。
【００８２】
上記圧電体層１６は、上記配向制御層１５により（００１）面に優先配向されたものであり、その（００１）面配向度αは９０％以上となっている。
【００８３】
尚、配向制御層１５の圧電体層１６側の表面全てが上記領域１５ａとなっている必要はなく、膜厚がかなり小さいために、（１００）面及び（００１）面に配向していない領域１５ｂが部分的に存在していてもよい。このような場合であっても、配向制御層１５の層厚が０．０１μｍ以上であれば、圧電体層１６側の表面の大部分は（１００）面又は（００１）面配向の領域となり、圧電体層１６の（００１）面配向度を９０％以上にすることができる。
【００８４】
次に、上記圧電素子の製造方法を説明する。
【００８５】
すなわち、Ｓｉ基板１１上に、密着層１２、第１の電極層１４、配向制御層１５、圧電体層１６及び第２の電極層１７をスパッタ法により順次成膜する。
【００８６】
上記密着層１２は、Ｔｉターゲットを用いて、基板１１を４００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得られる。
【００８７】
上記第１の電極層１４は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、基板１１を４００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得られる。この得られた第１の電極層１４における密着層１２とは反対側の表面部には、チタンが島状に点在している。
【００８８】
尚、上記第１の電極層１４をスパッタ法により形成する際に使用するガスは、上記のようにアルゴンガスのみであってもよく、アルゴンと酸素との混合ガスであってもよい。アルゴンガスのみを用いた場合には、第１の電極層１４の表面部のチタンは酸化されないが、アルゴンと酸素との混合ガスを用いた場合には、そのチタンが酸化されて酸化チタンとなる。特にアルゴンと酸素との混合ガスを用いる場合には、基板１１の温度を６５０℃以下に設定することが望ましい。これは、基板１１の温度が６５０℃よりも高いと、チタンのみならず貴金属表面も僅かに酸化して、その上側に形成する配向制御層１５の結晶性や配向性に悪影響を及ぼす可能性があるからである。
【００８９】
上記配向制御層１５は、ランタンを１４モル％含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１２モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板１１の温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得られる。
【００９０】
尚、上記配向制御層１５をスパッタ法により形成する際に使用するアルゴンと酸素との混合ガスにおける酸素分圧は、０％を越え１０％以下であることが好ましい。これは、酸素が全く存在しない状態では、配向制御層１５の結晶性が低下する一方、酸素分圧が１０％を越えると、（１００）面又は（００１）面の配向性が低下するからである。また、真空度は、０．０５Ｐａ以上５Ｐａ以下であることが好ましい。これは、真空度が０．０５Ｐａよりも小さいと、配向制御層１５の結晶性がばらつく一方、５Ｐａを越えると、（１００）面又は（００１）面の配向性が低下するからである。
【００９１】
また、上記配向制御層１５をスパッタ法により形成する際の基板１１の温度は、４５０℃以上７５０℃以下であることが望ましい。これは、基板１１の温度が４５０℃よりも小さいと、配向制御層１５の結晶性が低下するとともに、パイロクロアが生成し易くなる一方、７５０℃よりも大きいと、成膜時に、膜中に含まれるＰｂが蒸発することにより不足し、結晶性が低下するからである。
【００９２】
より好ましいのは、上記酸素分圧を０．５％以上１０％以下とし、かつ真空度を０．１Ｐａ以上２Ｐａ以下とするとともに、基板１１の温度を５００℃以上６５０℃以下にすることである。
【００９３】
上記のように配向制御層１５を形成すれば、この配向制御層１５は、第１の電極層１４における配向制御層１５側の表面部に点在するチタンを核にして結晶成長し、これにより、チタン上において（１００）面又は（００１）面に配向し易くなる。また、このチタンが、上記の如く第１の電極層１４の表面からは殆ど突出していない（突出してもその突出量は２ｎｍよりも小さい）ので、配向制御層１５は、（１００）面又は（００１）面により一層配向し易くなる。一方、第１の電極層１４は（１１１）面配向になっているため、配向制御層１５において第１の電極層１４の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側領域では、（１００）面や（００１）面配向とはならない（ここでは、（１１１）面配向になる）。この領域は上記結晶成長に連れて小さくなる一方、（１００）面又は（００１）面配向の領域は拡大する。この結果、配向制御層１５における第１の電極層１４側の表面近傍部は、上述の如く、第１の電極層１４における配向制御層１５側の表面部に位置するチタン上に存在する（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａと、第１の電極層１４の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側に存在しかつ（１００）面や（００１）面配向となっていない領域１５ｂとを有することになり、この（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａは第１の電極層１４側からその反対側（圧電体層１６側）に向かって広くなり、配向制御層１５の圧電体層１６側の表面では、略全体が（１００）面又は（００１）面配向の領域１５ａとなる。そして、ジルコニウムの含有量を２０モル％以下とし、ランタンの含有量が０を越え２５モル％以下とすれば、配向制御層１５の結晶性や配向性が格段に向上する。特にジルコニウムの含有量が少ないほど、結晶成長初期にＺｒ酸化物からなる結晶性が低い層が形成され難くなり、結晶性の低下が確実に抑制される。
【００９４】
上記圧電体層１６は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）の焼結体ターゲットを用い、基板１１の温度６１０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得られる。
【００９５】
尚、上記圧電体層１６をスパッタ法により形成する際に使用するアルゴンと酸素との混合ガスにおける酸素分圧は、０％を越え３０％以下であることが好ましい。これは、酸素が全く存在しない状態では、圧電体層１６の結晶性が低下する一方、酸素分圧が３０％を越えると、（００１）面配向度が低下するからである。また、真空度は、０．１Ｐａ以上１Ｐａ以下であることが好ましい。これは、真空度が０．１Ｐａよりも小さいと、圧電体層１６の結晶性及び圧電特性がばらつく一方、１Ｐａを越えると、（００１）面配向度が低下するからである。
【００９６】
また、上記圧電体層１６をスパッタ法により形成する際の基板１１の温度は、４５０℃以上７５０℃以下であることが望ましい。これは、基板１１の温度が４５０℃よりも小さいと、圧電体層１６の結晶性が低下するとともに、パイロクロアが生成し易くなる一方、７５０℃よりも大きいと、成膜時に、膜中に含まれるＰｂが蒸発することにより不足し、結晶性が低下するからである。
【００９７】
より好ましいのは、上記酸素分圧を１％以上１０％以下とし、かつ真空度を０．１５Ｐａ以上０．８Ｐａ以下とするとともに、基板１１の温度を５２５℃以上６２５℃以下とすることである。
【００９８】
上記のように圧電体層１６を形成すれば、この圧電体層１６は、上記配向制御層１５の圧電体層１６側の表面が（１００）面又は（００１）面配向となっていることで、（００１）面配向となり（ここでは、Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７であることから菱面体晶系となり、この菱面体晶系の場合には、（１００）面と（００１）面とは同じあるため、この菱面体晶系の（１００）面配向を含む）、その（００１）面配向度（菱面体晶系の（１００）面配向度）が９０％以上となる。また、配向制御層１５の結晶性が良好であるため、この圧電体層１６の結晶性も良好となる。
【００９９】
上記第２の電極層１７は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得られる。
【０１００】
したがって、本実施形態の圧電素子では、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いなくても、安価なシリコンの基板１１上にスパッタ法により成膜することで、結晶性及び配向性が良好な圧電体層１６が得られ、製造コストを低減しつつ、圧電素子の圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。また、Ｚｒ酸化物からなる結晶性が低い層が形成され難いので、圧電素子の耐電圧を向上させることができる。
【０１０１】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。尚、以下の各実施例１〜５においては、基板上に、密着層、第１の電極層、配向制御層、圧電体層及び第２の電極層を順に形成した構成は、上記実施形態と同じである（但し、実施例５では、密着層を形成していない）。
【０１０２】
（実施例１）
この実施例１のものは、各膜の材料、膜厚、製造方法等が上記実施形態で説明したものと同じものとした。この実施例１の圧電素子の各膜には、クラックや膜剥離は見られなかった。
【０１０３】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を調べた。すなわち、Ｘ線回折法による解析から、圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝９７％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った結果、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は５３／４７であった。
【０１０４】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べた。すなわち、Ｘ線回折法により解析を行った結果、Ｐｔ膜は（１１１）面配向を示していた。また、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）で表面から５ｎｍの深さでの組成分析を行った結果、Ｔｉ量は２．１モル％であった。
【０１０５】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べた。この配向制御層のＰＬＴ膜は（１００）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側には（１１１）面配向になった部分が見られた。この（１１１）面配向になった部分は、第１の電極層の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った結果、ランタンが１２モル％含有され、Ｐｂが８モル％過剰に含まれていた。
【０１０６】
次に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．２μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行った（圧電定数ｄ３１の測定方法については、例えば特開２００１−２１０５２号公報参照）。この１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１２７ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝４．２％であった。
【０１０７】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．２μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定した。尚、耐電圧値は、電圧印加による電流値が１μＡとなる値とした。この結果、耐電圧値の平均は１１８Ｖであり、ばらつきはσ＝４．２％であった。
【０１０８】
（実施例２）
この実施例２では、基板を、０．２５ｍｍ厚のφ４インチステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とし、密着層には、膜厚０．０１μｍのタンタル（Ｔａ）膜を、第１の電極層には、膜厚が０．２５μｍであって酸化チタンを８モル％含有するＰｔ膜を、配向制御層には、膜厚が０．０３μｍであって１７モル％のランタンを含有しかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して６モル％過剰であるＰＬＴ膜（３モル％のマグネシウムを添加したもの）を、圧電体層には、膜厚が２．７μｍであるＰＺＴ膜（Ｚｒ／Ｔｉ＝４０／６０）を、第２の電極層には、膜厚が０．１μｍのＰｔ膜をそれぞれ用いた。
【０１０９】
上記密着層は、Ｔａターゲットを用いて、基板を５００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得た。
【０１１０】
上記第１の電極層は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、基板を４００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１５：１）において１２０Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得た。
【０１１１】
上記配向制御層は、２０モル％のランタンを含有するＰＬＴに、３モル％のマグネシウムを添加しかつ酸化鉛（ＰｂＯ）を１０モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１５分間形成することにより得た。
【０１１２】
上記圧電体層は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝４０／６０）の焼結体ターゲットを用い、基板温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得た。
【０１１３】
上記第２の電極層は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で形成することにより得た。
【０１１４】
この実施例２の圧電素子の各膜にも、クラックや膜剥離は見られなかった。
【０１１５】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を、上記実施例１と同様の方法で調べたところ、圧電体層は（００１）面配向正方晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（００１）面配向度はα＝９６％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は４０／６０であった。
【０１１６】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、Ｐｔ膜は（１１１）面配向を示していた。また、酸化チタン量は８モル％であった。
【０１１７】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、ＰＬＴ膜は（００１）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側には（１１１）面配向になった部分が見られた。この（１１１）面配向になった部分は、第１の電極層の表面部における酸化チタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、マグネシウムが３モル％、ランタンが１７モル％含有され、Ｐｂが６モル％過剰に含まれていた。
【０１１８】
次に、上記実施例１と同様に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．１μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１２９ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝２．９％であった。
【０１１９】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．１μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は１１８Ｖであり、ばらつきはσ＝４．８％であった。
【０１２０】
（実施例３）
この実施例３では、基板を、０．５ｍｍ厚のバリウム硼珪酸ガラス（１００ｍｍ角サイズ）とし、密着層には、膜厚０．００５μｍのニッケル（Ｎｉ）膜を、第１の電極層には、膜厚が０．１５μｍであってチタンを１８モル％含有するイリジウム（Ｉｒ）膜を、配向制御層には、膜厚が０．０２μｍであって８モル％のランタンを含有しかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して１６モル％過剰であるＰＬＴ膜（１モル％のマンガンを添加したもの）を、圧電体層には、膜厚が２．６μｍであるＰＺＴ膜（Ｚｒ／Ｔｉ＝６０／４０）を、第２の電極層には、膜厚が０．０１μｍのＰｔ膜をそれぞれ用いた。
【０１２１】
上記密着層は、Ｎｉターゲットを用いて、基板を３００℃に加熱しながら２００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得た。
【０１２２】
上記第１の電極層は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＩｒターゲットを用い、基板を６００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において１６０Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得た。
【０１２３】
上記配向制御層は、１２モル％のランタンを含有するＰＬＴに、２モル％のマンガンを添加しかつ酸化鉛（ＰｂＯ）を２２モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板温度５８０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１５分間形成することにより得た。
【０１２４】
上記圧電体層は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝６０／４０）の焼結体ターゲットを用い、基板温度５８０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２６０Ｗの条件で３時間形成することにより得た。
【０１２５】
上記第２の電極層は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で形成することにより得た。
【０１２６】
この実施例３の圧電素子の各膜にも、クラックや膜剥離は見られなかった。
【０１２７】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を調べたところ、圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝９５％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は６０／４０であった。
【０１２８】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、Ｉｒ膜は（１１１）面配向を示していた。また、Ｔｉ量は１８モル％であった。
【０１２９】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、ＰＬＴ膜は（１００）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側にはアモルファスになった部分が見られた。このアモルファスになった部分は、第１の電極層の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、マンガンが１モル％、ランタンが８モル％含有され、Ｐｂが１６モル％過剰に含まれていた。
【０１３０】
次に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．０１μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１２２ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝３．６％であった。
【０１３１】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．０１μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は１１５Ｖであり、ばらつきはσ＝５．２％であった。
【０１３２】
（実施例４）
この実施例４では、基板を、０．５ｍｍ厚のφ４インチシリコンウエハとし、密着層には、膜厚０．０１μｍのチタン膜を、第１の電極層には、膜厚が０．２５μｍであって酸化チタンを５モル％含有するＩｒ膜を、配向制御層には、膜厚が０．０５μｍであって１０モル％のランタンを含有しかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して１０モル％過剰であるＰＬＴ膜を、圧電体層には、膜厚が３．２μｍであるＰＺＴ膜（Ｚｒ／Ｔｉ＝５２／４８）を、第２の電極層には、膜厚が０．０１μｍのＰｔ膜をそれぞれ用いた。
【０１３３】
上記密着層は、Ｔｉターゲットを用いて、基板を５００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得た。
【０１３４】
上記第１の電極層は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＩｒターゲットを用い、基板を４００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１０：１）において９０Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得た。
【０１３５】
上記配向制御層は、１０モル％のランタンを含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１４モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１５：１）において、真空度０．８４Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で２０分間形成することにより得た。
【０１３６】
上記圧電体層は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５２／４８）の焼結体ターゲットを用い、基板温度６２０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．４Ｐａ、高周波電力２７０Ｗの条件で３時間形成することにより得た。
【０１３７】
上記第２の電極層は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で形成することにより得た。
【０１３８】
この実施例４の圧電素子の各膜にも、クラックや膜剥離は見られなかった。
【０１３９】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を調べたところ、圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝９９％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は５２／４８であった。
【０１４０】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、Ｉｒ膜は（１１１）面配向を示していた。また、酸化チタン量は５モル％であった。
【０１４１】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、ＰＬＴ膜は（１００）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側にはアモルファスになった部分が見られた。このアモルファスになった部分は、第１の電極層の表面部における酸化チタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、ランタンが１０モル％含有され、Ｐｂが１０モル％過剰に含まれていた。
【０１４２】
次に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．０１μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１４１ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝２．４％であった。
【０１４３】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．０１μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は１２２Ｖであり、ばらつきはσ＝４．１％であった。
【０１４４】
（実施例５）
この実施例５では、基板を、０．３ｍｍ厚のφ４インチシリコンウエハとし、密着層をなくして、基板に第１の電極層を直接形成するとともに、この第１の電極層には、膜厚が０．２２μｍであってチタンを２．１モル％含有するＰｔ膜を、配向制御層には、膜厚が０．０３μｍであって１２モル％のランタンと１５モル％のジルコニウムとを含有しかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して１８モル％過剰であるＰＬＺＴ膜（３モル％のマグネシウムを添加したもの）を、圧電体層には、膜厚が３μｍであるＰＺＴ膜（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）を、第２の電極層には、膜厚が０．２μｍのＰｔ膜をそれぞれ用いた。
【０１４５】
上記第１の電極層は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、基板を４００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得た。
【０１４６】
上記配向制御層は、１４モル％のランタンと１５モル％のジルコニウムとを含有するＰＬＺＴに、３モル％のマグネシウムを添加しかつ酸化鉛（ＰｂＯ）を２４モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得た。
【０１４７】
上記圧電体層は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）の焼結体ターゲットを用い、基板温度６１０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得た。
【０１４８】
上記第２の電極層は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で形成することにより得た。
【０１４９】
この実施例５の圧電素子の各膜にも、クラックや膜剥離は見られなかった。
【０１５０】
そして、第２の電極層を形成する前の圧電体層の結晶配向性や膜組成を調べたところ、圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝９８％であった。また、ＰＺＴ膜の組成は、ターゲット組成と同じでＺｒ／Ｔｉ比は５３／４７であった。
【０１５１】
続いて、配向制御層を形成する前の第１の電極層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、Ｐｔ膜は（１１１）面配向を示していた。また、チタン量は２．１モル％であった。
【０１５２】
次いで、圧電体層を形成する前の配向制御層の結晶配向性及び膜組成を調べたところ、ＰＬＴ膜は（１００）面配向ペロブスカイト型結晶構造を示していた。尚、配向制御層の第１の電極層側には（１１１）面配向になった部分が見られた。この（１１１）面配向になった部分は、第１の電極層の表面部におけるチタンが存在しない部分の上側に存在すると考えられる。また、マグネシウムが３モル％、ランタンが１２モル％含有され、Ｐｂが１８モル％過剰に含まれていた。
【０１５３】
次に、第２の電極層を形成する前の状態のものを用いて、ダイシングにより１５ｍｍ×２ｍｍに切り出したカンチレバーを１００個作製し、０．２μｍ厚の第２の電極層をスパッタ法により形成して、圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、１００個のカンチレバーの圧電定数の平均値は−１３０ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝４．１２％であった。
【０１５４】
続いて、上記圧電素子の第２の電極層を、１ｍｍ角で０．２μｍ厚のＰｔ膜としてスパッタ法によりメタルマスクを用いて１０ｍｍ間隔で６５個形成し、それぞれの第２の電極層と第１の電極層との間に電圧を印加して耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は１２０Ｖであり、ばらつきはσ＝４．０％であった。
【０１５５】
（比較例）
この比較例のものは、上記実施例１のものに対して配向制御層を設けない点のみが異なるものであり、基板上に、密着層、第１の電極層、圧電体層及び第２の電極層を順に形成した構成である。
【０１５６】
この比較例の圧電素子における圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝３１％であった。
【０１５７】
また、上記実施例１と同様にして圧電定数ｄ３１の測定を行ったところ、圧電定数の平均値は−７２ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝１１．５％であった。
【０１５８】
さらに、上記実施例１と同様にして耐電圧を測定したところ、耐電圧値の平均は６５Ｖであり、ばらつきはσ＝１４．５％であった。
【０１５９】
したがって、上記実施例１のような配向制御層を設けるだけで、圧電体層の結晶性や配向性を向上させることができ、圧電素子の圧電特性や耐電圧を向上できることが判る。
【０１６０】
（実施例６）
この実施例６のものは、上記実施例１とは配向制御層の材料のみが異なる（配向制御層のスパッタ条件も実施例１と同じ）。すなわち、この配向制御層は、Ｌａを含有していないチタン酸鉛（ＰＴ）からなり、その鉛の含有量は化学量論組成と比較して過剰とはしていない。
【０１６１】
この実施例６の圧電素子における圧電体層は（１００）面配向菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造を示し、（１００）面配向度はα＝４１％であった。また、圧電定数の平均値は−８２ｐＣ／Ｎであり、ばらつきはσ＝９．２％であった。さらに、耐電圧値の平均は８２Ｖであり、ばらつきはσ＝１２．１％であった。
【０１６２】
したがって、このような配向制御層であっても、上記比較例のものに比べると、圧電体層の配向性は向上し、圧電定数や耐電圧を向上できることが判る。
【０１６３】
また、上記実施例１と比較して判るように、配向制御層にランタンを含有し、Ｐｂ過剰とすれば、圧電体層の配向性を格段に向上させ得ることが判る。
【０１６４】
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの全体構成を示し、図４はその要部の構成を示す。図３及び図４において、Ａは、圧力室部材であって、この圧力室部材Ａには、その厚み方向（上下方向）に貫通する圧力室開口部１０１が形成されている。Ｂは、上記圧力室開口部１０１の上端開口を覆うように配置されたアクチュエータ部であり、Ｃは、圧力室開口部１０１の下端開口を覆うように配置されたインク流路部材である。上記圧力室部材Ａの圧力室開口部１０１は、その上下にそれぞれ位置する上記アクチュエータ部Ｂ及びインク流路部材Ｃにより閉塞されることで圧力室１０２とされている。
【０１６５】
上記アクチュエータ部Ｂは、上記各圧力室１０２の略真上に位置する第１の電極層１０３（個別電極）を有し、これら圧力室１０２及び第１の電極層１０３は、図３から判るように、千鳥状に多数配列されている。
【０１６６】
上記インク流路部材Ｃは、インク供給方向に並ぶ圧力室１０２間で共用する共通液室１０５と、この共通液室１０５のインクを上記圧力室１０２に供給するための供給口１０６と、圧力室１０２内のインクを吐出させるためのインク流路１０７とを有している。
【０１６７】
Ｄは、ノズル板であって、このノズル板Ｄには、上記インク流路１０７に連通するノズル孔１０８が形成されている。また、ＥはＩＣチップであって、このＩＣチップから上記各個別電極１０３に対してボンディングワイヤＢＷを介して電圧をそれぞれ供給するようになっている。
【０１６８】
次に、上記アクチュエータ部Ｂの構成を図５に基づいて説明する。この図５は、図３に示したインク供給方向とは直交する方向の断面図である。同図では、上記直交方向に並ぶ４個の圧力室１０２を持つ圧力室部材Ａが参照的に描かれている。このアクチュエータ部Ｂは、上記の如く各圧力室１０２の略真上にそれぞれ位置する第１の電極層１０３と、この各第１の電極層１０３上（同図では下側）に設けられた配向制御層１０４と、この配向制御層１０４上（同下側）に設けられた圧電体層１１０と、この圧電体層１１０上（同下側）に設けられ、全圧電体層１１０に共通となる第２の電極層１１２（共通電極）と、この第２の電極層１１２上（同下側）に設けられ、上記圧電体層１１０の圧電効果により層厚方向に変位し振動する振動層１１１と、この振動層１１１上（同下側）に設けられ、各圧力室１０２の相互を区画する区画壁１０２ａの上方に位置する中間層１１３（縦壁）とを有しており、上記第１の電極層１０３、配向制御層１０４、圧電体層１１０及び第２の電極層１１２は、これらが順に積層されてなる圧電素子を構成することになる。また、振動層１１１は、この圧電素子の第２の電極層１１２側の面に設けられていることになる。
【０１６９】
尚、図５中、１１４は圧力室部材Ａとアクチュエータ部Ｂとを接着する接着剤であり、上記各中間層１１３は、この接着剤１１４を用いた接着時に、その一部の接着剤１１４が区画壁１０２ａの外方にはみ出した場合でも、この接着剤１１４が振動層１１１に付着しないで振動層１１１が所期通りの変位及び振動を起こすように、圧力室１０２の上面と振動層１１１の下面との距離を拡げる役割を有している。このようにアクチュエータ部Ｂの振動層１１１における第２の電極層１１２とは反対側面に中間層１１３を介して圧力室部材Ａを接合するのが好ましいが、振動層１１１における第２の電極層１１２とは反対側面に直接圧力室部材Ａを接合するようにしてもよい。
【０１７０】
上記第１の電極層１０３、配向制御層１０４、圧電体層１１０及び第２の電極層１１２の各構成材料は、上記実施形態１で説明した第１の電極層１４、配向制御層１５、圧電体層１６及び第２の電極層１７とそれぞれ同様である（構成元素の含有量が異なるものもある）。また、配向制御層１０４及び圧電体層１１０の構造も、配向制御層１５及び圧電体層１６とそれぞれ同様であり、配向制御層１０４における第１の電極層１０３側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層１０３における配向制御層１０４側の表面部に位置するチタン上に存在していて層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層１０３側から圧電体層１１０側に向かって大きくなる構造を有している。
【０１７１】
次に、図３のＩＣチップＥを除くインクジェットヘッド、つまり図４に示す上記圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ、インク流路部材Ｃ及びノズル板Ｄよりなるインクジェットヘッドの製造方法を図６〜図１０に基いて説明する。
【０１７２】
図６（ａ）に示すように、基板１２０上に、順次、密着層１２１、第１の電極層１０３、配向制御層１０４、圧電体層１１０、第２の電極層１１２、振動層１１１、上記中間層１１３をスパッタ法により成膜して、積層する。尚、上記密着層１２１は、上記実施形態１で説明した密着層１２と同様であって、基板１２０と第１の電極層１０３との密着性を高めるために基板１２０と第１の電極層１０３との間に形成する（必ずしも密着層１２１を形成する必要はない）。この密着層１２１は、後述の如く、基板１２０と同様に除去する。また、振動層１１１の材料にはＣｒを、中間層１１３にはＴｉをそれぞれ使用する。
【０１７３】
上記基板１２０には、１８ｍｍ角に切断したＳｉ基板を用いる。この基板１２０は、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や金属基板、セラミックス基板であってもよい。また、基板サイズも１８ｍｍ角に限るものではなく、Ｓｉ基板であれば、φ２〜１０インチのウエハであってもよい。
【０１７４】
上記密着層１２１は、Ｔｉターゲットを用いて、基板１２０を４００℃に加熱しながら１００Ｗの高周波電力を印加し、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間形成することにより得られる。この密着層１２１の膜厚は０．０２μｍとなる。尚、密着層１２１の材料は、Ｔｉに限らず、タンタル、鉄、コバルト、ニッケル若しくはクロム又はそれら（Ｔｉを含む）の化合物であってもよい。また、膜厚は０．００５〜０．２μｍの範囲であればよい。
【０１７５】
上記第１の電極層１０３は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、基板１２０を６００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得られる。この第１の電極層１０３の膜厚は０．２μｍとなり、（１１１）面に配向する。また、Ｔｉの含有量は２．５モル％である。この第１の電極層１０３も、上記実施形態１における第１の電極層１４と同様に、Ｐｔ、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属に、チタン又は酸化チタンを添加したもの（添加量は０を越え３０モル％以下であることが好ましい）であればよく、膜厚は０．０５〜２μｍの範囲であればよい。
【０１７６】
上記配向制御層１０４は、ランタンを１０モル％含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１５モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板１２０の温度６００℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得られる。この得られたチタン酸ランタン鉛膜は、ランタンを１０モル％含みかつ鉛を化学組成量論組成よりも１０％過剰に含むペロブスカイト型結晶構造であって、第１の電極層１０３における配向制御層１０４側の表面部に位置するチタン上において（１００）面又は（００１）面に配向しており、この（１００）面又は（００１）面配向の領域は第１の電極層１０３側からその反対側（圧電体層１１０側）に向かって拡大する。一方、配向制御層１０４において第１の電極層１０３の表面部のチタン又は酸化チタンが存在しない部分の上側領域は、（１００）面や（００１）面配向とはならないが、この領域は圧電体層１１０側に向かって小さくなる。そして、ここでは、配向制御層１０４の膜厚が０．０２μｍとなるため、圧電体層１１０側の表面は略全体が（１００）面又は（００１）面に配向した領域となる。
【０１７７】
尚、上記実施形態１における配向制御層１５と同様に、上記配向制御層１０４のＬａの含有量は０を越え２５モル％以下であればよく、鉛の含有量は０を越え３０モル％以下過剰とする。また、配向制御層１０４を構成する材料は、ＰＬＴにジルコニウムを含有したＰＬＺＴ（ジルコニウムの含有量は２０モル％以下とする）であってもよく、ＰＬＴやＰＬＺＴに、マグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したもの（マグネシウム及びマンガンの添加量は０を越え１０モル％以下であることが好ましい）であってもよい。また、配向制御層１０４の膜厚は０．０１〜０．２μｍの範囲であればよい。
【０１７８】
上記圧電体層１１０は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５２／４８）の焼結体ターゲットを用い、基板１２０の温度５８０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１５：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得られる。この得られたＰＺＴ膜は、菱面体晶系ペロブスカイト型結晶構造で（１００）面配向となる。また、圧電体層１１０の膜厚は３．１μｍとなる。尚、この圧電体層１１０のＺｒ／Ｔｉ組成は、Ｚｒ／Ｔｉ＝３０／７０〜７０／３０であればよく、膜厚は、１〜５μｍの範囲であればよい。また、圧電体層１１０の構成材料は、ＰＺＴにＳｒ、Ｎｂ、Ａｌ等の添加物を含有したもの等のように、ＰＺＴを主成分とする圧電材料であればよく、ＰＭＮやＰＺＮであってもよい。
【０１７９】
上記第２の電極層１１２は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得られる。この第２の電極層１１２の膜厚は０．２μｍとなる。尚、第２の電極層１１２の材料はＰｔに限らず、導電性材料であればよく、膜厚は０．１〜０．４μｍの範囲であればよい。
【０１８０】
上記振動層１１１は、Ｃｒターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で６時間形成することにより得られる。この振動層１１１の膜厚は３μｍとなる。この振動層１１１の材料は、Ｃｒに限らず、ニッケル、アルミニウム、タンタル、タングステン、シリコン又はこれらの酸化物若しくは窒化物（例えば二酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化シリコン）等であってもよい。また、振動層１１１の膜厚は２〜５μｍであればよい。
【０１８１】
上記中間層１１３は、Ｔｉターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で５時間形成することにより得られる。この中間層１１３の膜厚は５μｍとなる。この中間層１１３の材料は、Ｔｉに限らず、Ｃｒ等の導電性金属であればよい。また、中間層１１３の膜厚は３〜１０μｍであればよい。
【０１８２】
一方、図６（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａを形成する。この圧力室部材Ａは、上記Ｓｉ基板１２０よりも大きいサイズ、例えば４インチウエハーのシリコン基板１３０（図１１参照）を使用して形成される。具体的には、先ず、シリコン基板１３０（圧力室部材用）に対して複数の圧力室用開口部１０１をパターンニングする。このパターンニングは、同図（ｂ）から判るように、４つの圧力室用開口部１０１を１組として、各組を区画する区画壁１０２ｂは、各組内の圧力室用開口部１０１を区画する区画壁１０２ａの幅の約２倍の幅の厚幅に設定される。その後、上記パターンニングされたシリコン基板１３０をケミカルエッチング又はドライエッチング等で加工して、各組で４個の圧力室用開口部１０１を形成し、圧力室部材Ａを得る。
【０１８３】
その後は、上記成膜後のシリコン基板１２０（成膜用）と前記圧力室部材Ａとを接着剤を用いて接着する。この接着剤の形成は電着による。すなわち、先ず、同図（ｃ）に示すように、圧力室部材Ａ側の接着面として、圧力室の区画壁１０２ａ、１０２ｂの上面に接着剤１１４を電着により付着させる。具体的には、図示しないが、上記区画壁１０２ａ、１０２ｂの上面に、下地電極膜として、光が透過する程度に薄い数百ÅのＮｉ薄膜をスパッタ法により形成し、その後、上記Ｎｉ薄膜上に、パターニングされた接着樹脂剤１１４を形成する。この際、電着液としては、アクリル樹脂系水分散液に０〜５０重量部の純水を加え、良く攪拌混合した溶液を使用する。Ｎｉ薄膜の膜厚を光が透過するほど薄く設定するのは、シリコン基板１３０（圧力室部材用）に接着樹脂が完全に付着したことを容易に視認できるようにするためである。電着条件は、実験によると、液温約２５℃、直流電圧３０Ｖ、通電時間６０秒が好適であり、この条件下で約３〜１０μｍのアクリル樹脂を、シリコン基板１３０（圧力室部材用）のＮｉ薄膜上に電着樹脂形成する。
【０１８４】
そして、図７（ａ）に示すように、上記積層されたＳｉ基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを、上記電着された接着剤１１４を用いて接着する。この接着は、基板１２０（成膜用）に成膜された中間層１１３を基板側接着面として行う。また、Ｓｉ基板１２０（成膜用）は１８ｍｍのサイズであり、圧力室部材Ａを形成するＳｉ基板１３０は４インチサイズと大きいため、図１１に示すように、複数（同図では１４個）のＳｉ基板１２０（成膜用）を１個の圧力室部材Ａ（Ｓｉ基板１３０）に貼り付ける。この貼り付けは、図７（ａ）に示すように、各Ｓｉ基板１２０（成膜用）の中心が圧力室部材Ａの厚幅の区画壁１０２ｂの中心に位置するように位置付けられた状態で行われる。この貼り付け後、圧力室部材ＡをＳｉ基板１２０（成膜用）側に押圧、密着させて、両者の接着を液密性高くする。さらに、上記接着したＳｉ基板１２０（成膜用）及び圧力室部材Ａを加熱炉において徐々に昇温して、上記接着剤１１４を完全に硬化させる。続いて、プラズマ処理を行って、上記接着剤１１４のうち、はみ出した断片を除去する。
【０１８５】
尚、図７（ａ）では、成膜後のＳｉ基板１２０（成膜用）と圧力室部材Ａとを接着したが、圧力室用開口部１０１を形成しない段階のＳｉ基板１３０（圧力室部材用）を上記成膜後のＳｉ基板１２０（成膜用）と接着してもよい。
【０１８６】
その後は、図７（ｂ）に示すように、圧力室部材Ａの各区画壁１０２ａ、１０２ｂをマスクとして中間層１１３をエッチングして所定形状に仕上げる（上記各区画壁１０２ａ、１０２ｂに連続する形状（縦壁）とする）。次いで、図８（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１２０（成膜用）及び密着層１２１をエッチングにより除去する。
【０１８７】
続いて、図８（ｂ）に示すように、上記圧力室部材Ａ上に位置する第１の電極層１０３について、フォトリソグラフィー技術を用いてエッチングして、各圧力室１０２毎に個別化する。そして、図９（ａ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて配向制御層１０４と圧電体層１１０とをエッチングして第１の電極層１０３と同様の形状に個別化する。これらエッチング後の第１の電極層１０３、配向制御層１０４及び圧電体層１１０は、圧力室１０２の各々の上方に位置し、かつ第１の電極層１０３、配向制御層１０４及び圧電体層１１０の幅方向の中心が、対応する圧力室１０２の幅方向の中心に対し高精度に一致するように形成される。このように第１の電極層１０３、配向制御層１０４及び圧電体層１１０を各圧力室１０２毎に個別化した後、図９（ｂ）に示すように、シリコン基板１３０（圧力室部材用）を各厚幅の区画壁１０２ｂの部分で切断して、４つの圧力室１０２を持つ圧力室部材Ａとその上面に固着されたアクチュエータ部Ｂとが４組完成する。
【０１８８】
続いて、図１０（ａ）に示すように、インク流路部材Ｃに共通液室１０５、供給口１０６及びインク流路１０７を形成するとともに、ノズル板Ｄにノズル孔１０８を形成する。次いで、同図（ｂ）に示すように、上記インク流路部材Ｃとノズル板Ｄとを接着剤１０９を用いて接着する。
【０１８９】
その後、同図（ｃ）に示すように、圧力室部材Ａの下端面又はインク流路部材Ｃの上端面に接着剤（図示せず）を転写し、圧力室部材Ａとインク流路部材Ｃとのアライメント調整を行って、この両者を上記接着剤により接着する。以上により、同図（ｄ）に示すように、圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ、インク流路部材Ｃ及びノズル板Ｄを持つインクジェットヘッドが完成する。
【０１９０】
上記のようにして得られたインクジェットヘッドの第１及び第２電極層１０３，１１２間に所定電圧を印加すると、圧電体層１１０の圧電効果により振動層１１１における各圧力室１０２に対応する部分が層厚方向に変位して、圧力室１０２内のインクが該圧力室１０２に連通するノズル孔１０８から吐出されることになる。そして、上記電圧印加時の振動層１１１における各圧力室１０２に対応する部分の層厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のばらつきはσ＝１．８％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたが、インクの吐出不良は全くなく、吐出性能の低下は見られなかった。
【０１９１】
一方、上記本発明のインクジェットヘッドに対して配向制御層１０４を設けない点のみが異なるインクジェットヘッドを作製し、このインクジェットヘッドの第１及び第２電極層１０３，１１２間に所定電圧を印加して、振動層１１１における各圧力室１０２に対応する部分の層厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のばらつきはσ＝７．２％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたところ、全圧力室１０２のうちの約３０％の圧力室１０２に対応する部分でインク吐出不良が発生した。これは、インクの詰まり等ではないことから、アクチュエータ部Ｂ（圧電素子）の耐久性が低いと考えられる。
【０１９２】
したがって、本実施形態のインクジェットヘッドは、インク吐出性能のばらつきが少なくて耐久性に優れていることが判る。
【０１９３】
（実施形態３）
図１２は、本発明の実施形態に係る他のインクジェットヘッドの主要部を示し、上記実施形態２のインクジェットヘッドのように基板を成膜用と圧力室部材用とに別個に用いないで、成膜用と圧力室部材用とを兼用するようにしたものである。
【０１９４】
具体的には、圧力室４０２がエッチング加工により形成された圧力室基板４０１（圧力室部材）上に、振動層４０３、密着層４０４、第１の電極層４０６（共通電極）、配向制御層４０７、圧電体層４０８及び第２の電極層４０９（個別電極）が順に積層されている。上記第１の電極層４０６、配向制御層４０７、圧電体層４０８及び第２の電極層４０９は、これらが順に積層されてなる圧電素子を構成することになる。また、振動層４０３は、この圧電素子の第１の電極層４０６側の面に密着層４０４を介して設けられていることになる。この密着層４０４は、振動層４０３と第１の電極層４０６との密着性を高めるものであり、上記実施形態２における密着層１２１と同様になくてもよい。上記密着層４０４、第１の電極層４０６、配向制御層４０７、圧電体層４０８及び第２の電極層４０９の各構成材料は、上記実施形態２で説明した密着層１２１、第１の電極層１０３、配向制御層１０４、圧電体層１１０及び第２の電極層１１２とそれぞれ同様である。また、配向制御層４０７及び圧電体層４０８の構造も、配向制御層１０４及び圧電体層１１０とそれぞれ同様であり、配向制御層４０７における第１の電極層４０６側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層４０６における配向制御層４０７側の表面部に位置するチタン上に存在していて層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層４０６側から圧電体層４０８側に向かって大きくなる構造を有している。
【０１９５】
上記圧力室基板４０１は、φ４インチで厚さ２００μｍのＳｉ基板を用いる。この実施形態でも、Ｓｉに限るものではなく、ガラス基板や金属基板、セラミックス基板であってもよい。
【０１９６】
上記振動層４０３は、この実施形態では、膜厚が２．８μｍであって二酸化シリコンからなる。尚、この振動層４０３の材料は、二酸化シリコンに限らず、上記実施形態２で説明した材料（ニッケルやクロム等の単体又はその酸化物若しくは窒化物）であってもよい。また、振動層１１１の膜厚は０．５〜１０μｍであればよい。
【０１９７】
次に、上記インクジェットヘッドの製造方法について図１３を参照しながら説明する。
【０１９８】
すなわち、先ず、図１３（ａ）に示すように、圧力室４０２が形成されていない圧力室基板４０１に、振動層４０３、密着層４０４、第１の電極層４０６、配向制御層４０７、圧電体層４０８及び第２の電極層４０９をスパッタ法により順次形成する。
【０１９９】
上記振動層４０３は、二酸化シリコン焼結体のターゲットを用いて、圧力室基板４０１の加熱は行わないで室温において、３００Ｗの高周波電力を印加して、０．４Ｐａのアルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝５：２５）で、８時間形成することにより得られる。尚、この振動層４０３の成膜法としては、スパッタ法に限らず、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ゾル・ゲル法等であってもよく、圧力室基板４０１の熱酸化処理で形成する方法であってもよい。
【０２００】
上記密着層４０４は、Ｔｉターゲットを用いて、圧力室基板４０１を４００℃に加熱しながら、１００Ｗの高周波電力を印加して、１Ｐａのアルゴンガス中で、１分間加熱することにより得られる。この密着層４０４の膜厚は０．０３μｍとなる。尚、密着層４０４の材料は、Ｔｉに限らず、タンタル、鉄、コバルト、ニッケル若しくはクロム又はそれら（Ｔｉを含む）の化合物であってもよい。また、膜厚は０．００５〜０．１μｍの範囲であればよい。
【０２０１】
上記第１の電極層４０６は、多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＰｔターゲットを用い、圧力室基板４０１を６００℃に加熱しながら１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得られる。この第１の電極層４０６の膜厚は０．２μｍとなり、（１１１）面に配向する。また、Ｔｉの含有量は２．５モル％である。この第１の電極層４０６も、上記実施形態１における第１の電極層１４と同様に、Ｐｔ、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属に、チタン又は酸化チタンを添加したもの（添加量は０を越え３０モル％以下であることが好ましい）であればよく、膜厚は０．０５〜２μｍの範囲であればよい。
【０２０２】
上記配向制御層４０７は、ランタンを１０モル％含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１５モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、圧力室基板４０１の温度６２０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得られる。この得られたチタン酸ランタン鉛膜は、上記実施形態２における配向制御層１０４と同じである。
【０２０３】
尚、上記実施形態１における配向制御層１５と同様に、上記配向制御層４０７のＬａの含有量は０を越え２５モル％以下であればよく、鉛の含有量は０を越え３０モル％以下過剰とする。また、配向制御層４０７を構成する材料は、ＰＬＴにジルコニウムを含有したＰＬＺＴ（ジルコニウムの含有量は２０モル％以下とする）であってもよく、ＰＬＴやＰＬＺＴに、マグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したもの（マグネシウム及びマンガンの添加量は０を越え１０モル％以下であることが好ましい）であってもよい。また、配向制御層４０７の膜厚は０．０１〜０．２μｍの範囲であればよい。
【０２０４】
上記圧電体層４０８は、ＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５２／４８）の焼結体ターゲットを用い、圧力室基板４０１の温度５８０℃で、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１５：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得られる。この得られたＰＺＴ膜は、上記実施形態２における圧電体層１１０と同じである。尚、圧電体層４０８のＺｒ／Ｔｉ組成は、Ｚｒ／Ｔｉ＝３０／７０〜７０／３０であればよく、膜厚は、１〜５μｍの範囲であればよい。また、圧電体層４０８の構成材料は、ＰＺＴにＳｒ、Ｎｂ、Ａｌ等の添加物を含有したもの等のように、ＰＺＴを主成分とする圧電材料であればよく、ＰＭＮやＰＺＮであってもよい。
【０２０５】
上記第２の電極層４０９は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得られる。この第２の電極層４０９の膜厚は０．２μｍとなる。尚、第２の電極層４０９の材料はＰｔに限らず、導電性材料であればよく、膜厚は０．１〜０．４μｍの範囲であればよい。
【０２０６】
次いで、上記第２の電極層４０９上に、レジストをスピンコートにより塗布し、圧力室４０２が形成されるべき位置に合わせて露光・現像を行ってパターニングする。そして、第２の電極層４０９、圧電体層４０８及び配向制御層４０７をエッチングして個別化する。このエッチングは、アルゴンとフッ素元素を含む有機ガスとの混合ガスを用いたドライエッチングで行う。
【０２０７】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、圧力室基板４０１に圧力室４０２を形成する。この圧力室４０２の形成は、六フッ化硫黄ガス、フッ素元素を含む有機ガス又はこれらの混合ガスを使用した異方性ドライエッチングで行う。つまり、圧力室基板４０１の上記各膜を形成した面とは反対側の面における側壁４１３となる部分にエッチングマスクを形成して、異方性ドライエッチングにより圧力室４０２を形成する。
【０２０８】
そして、予めノズル孔４１０を形成したノズル板４１２を、接着剤を用いて圧力室基板４０１の上記各膜を形成した面とは反対側の面に接合することにより、インクジェットヘッドが完成する。上記ノズル孔４１０は、リゾグラフィ法、レーザー加工法、放電加工法等により、ノズル板４１２の所定位置に開口する。そして、ノズル板４１２を圧力室基板４０１に接合する際には、各ノズル孔４１０が圧力室４０２に対応して配置されるように位置合わせを行う。
【０２０９】
上記のようにして得られたインクジェットヘッドの第１及び第２電極層４０６，４０９間に所定電圧を印加して、振動層４０３における各圧力室４０２に対応する部分の層厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のばらつきはσ＝１．８％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたが、インクの吐出不良は全くなく、吐出性能の低下は見られなかった。
【０２１０】
一方、上記本発明のインクジェットヘッドに対して配向制御層４０７を設けない点のみが異なるインクジェットヘッドを作製し、このインクジェットヘッドの第１及び第２電極層４０６，４０９間に所定電圧を印加して、振動層４０３における各圧力室４０２に対応する部分の層厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のばらつきはσ＝５．８％であった。また、周波数が２０ｋＨｚの２０Ｖ交流電圧を１０日間印加し続けたところ、全圧力室４０２のうちの約２５％の圧力室４０２に対応する部分でインク吐出不良が発生した。これは、インクの詰まり等ではないことから、アクチュエータ部（圧電素子）の耐久性が低いと考えられる。
【０２１１】
したがって、本実施形態のインクジェットヘッドは、上記実施形態２のインクジェットヘッドと同様に、インク吐出性能のばらつきが少なくて耐久性に優れていることが判る。
【０２１２】
（実施形態４）
図１４は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置２７を示し、このインクジェット式記録装置２７は、上記実施形態２又は３で説明したものと同様のインクジェットヘッド２８を備えている。このインクジェットヘッド２８において圧力室（上記実施形態２における圧力室１０２や実施形態３における圧力室４０２）に連通するように設けたノズル孔（上記実施形態２におけるノズル孔１０８や実施形態３におけるノズル孔４１０）から該圧力室内のインクを記録媒体２９（記録紙等）に吐出させて記録を行うように構成されている。
【０２１３】
上記インクジェットヘッド２８は、主走査方向Ｘに延びるキャリッジ軸３０に設けられたキャリッジ３１に搭載されていて、このキャリッジ３１がキャリッジ軸３０に沿って往復動するのに応じて主走査方向Ｘに往復動するように構成されている。このことで、キャリッジ３１は、インクジェットヘッド２８と記録媒体２９とを主走査方向Ｘに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。
【０２１４】
また、このインクジェット式記録装置２７は、上記記録媒体２９をインクジェットヘッド２８の主走査方向Ｘ（幅方向）と略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数のローラ３２を備えている。このことで、複数のローラ３２は、インクジェットヘッド２８と記録媒体２９とを副走査方向Ｙに相対移動させる相対移動手段を構成することになる。尚、図１４中、Ｚは上下方向である。
【０２１５】
そして、インクジェットヘッド２８がキャリッジ３１により主走査方向Ｘに移動しているときに、インクジェットヘッド２８のノズル孔からインクを記録媒体２９に吐出させ、この一走査の記録が終了すると、上記ローラ３２により記録媒体２９を所定量移動させて次の一走査の記録を行う。
【０２１６】
したがって、このインクジェット式記録装置２７は、上記実施形態２又は３と同様のインクジェットヘッド２８を備えているので、良好な印字性能及び耐久性を有している。
【０２１７】
（実施形態５）
図１５及び図１６は、本発明の実施形態に係る角速度センサを示し、この角速度センサは、音叉型のものであって、車両に搭載されるナビゲーション装置等に好適に用いられるものである。
【０２１８】
上記角速度センサは、厚み０．３ｍｍのシリコンウエハからなる基板５００を備えている（ガラス基板や金属基板、セラミックス基板であってもよい）。この基板５００は、固定部５００ａと、該固定部５００ａから所定の方向（検出する角速度の回転中心軸が延びる方向；本実施形態では、図１５に示すｙ方向）に延びる一対の振動部５００ｂとを有している。これら固定部５００ａ及び一対の振動部５００ｂは、基板５００の厚み方向（図１５に示すｚ方向）から見て音叉状をなしており、一対の振動部５００ｂは音叉のアーム部に相当していて、振動部５００ｂの幅方向に並んだ状態で互いに平行に延びている。
【０２１９】
上記基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部側の部分上には、第１の電極層５０３と配向制御層５０４と圧電体層５０５と第２の電極層５０６とが順に積層されている。尚、この角速度センサにおいても、上記基板５００と第１の電極層５０３との間に、上記実施形態１における圧電素子と同様に、密着層を設けることが好ましい。
【０２２０】
上記第１の電極層５０３、配向制御層５０４、圧電体層５０５及び第２の電極層５０６の各構成材料及び厚みは、上記実施形態１で説明した第１の電極層１４、配向制御層１５、圧電体層１６及び第２の電極層１７とそれぞれ同様である。また、配向制御層５０４及び圧電体層５０５の構造も、配向制御層１５及び圧電体層１６とそれぞれ同様であり、配向制御層５０４における第１の電極層５０３側の表面近傍部は、（１００）面又は（００１）面配向の領域が第１の電極層５０３における配向制御層５０４側の表面部に位置するチタン上に存在していて層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層５０３側から圧電体層５０５側に向かって大きくなる構造を有している。
【０２２１】
上記第２の電極層５０６は、上記各振動部５００ｂ上において、当該振動部５００ｂを振動部５００ｂの幅方向（図１５に示すｘ方向）に振動させるための２つの駆動電極５０７と、当該振動部５００ｂの厚み方向（ｚ方向）の変形（たわみ）を検出するための１つの検出電極５０８とにパターン化されている。
【０２２２】
上記２つの駆動電極５０７は、当該振動部５００ｂの幅方向（ｘ方向）両端部上において、振動部５００ｂの長さ方向（ｙ方向）全体に亘って設けられ、各駆動電極５０７の固定部５００ａ側の端部は、固定部５００ａ上に位置して接続端子５０７ａを構成している。尚、各振動部５００ｂの幅方向一端部上に１つの駆動電極５０７を設けるだけであってもよい。
【０２２３】
一方、上記検出電極５０８は、当該振動部５００ｂの幅方向中央部上において、振動部５００ｂの長さ方向全体に亘って設けられ、上記駆動電極５０７と同様に、検出電極５０８の固定部５００ａ側の端部は、固定部５００ａ上に位置して接続端子５０８ａを構成している。尚、各振動部５００ｂ上において複数の検出電極５０８を設けてもよい。
【０２２４】
尚、上記第１の電極層５０３は、固定部５００ａ上における一対の振動部５００ｂ間の中央位置において、振動部５００ｂとは反対側に突出する接続端子５０３ａを有している。
【０２２５】
上記各振動部５００ｂ上における上記第１の電極層５０３と２つの駆動電極５０７との間には、当該振動部５００ｂがその幅方向に振動するように、振動部５００ｂの固有振動と共振する周波数の電圧が印加されるようになっている。すなわち、第１の電極層５０３には、グランド電圧が印加される一方、２つの駆動電極５０７には、正負が互いに逆の電圧が印加され、このことで、各振動部５００ｂの幅方向一端部側が伸長するときには、他端部側が収縮して、該振動部５００ｂがその他端部側に変形する。一方、各振動部５００ｂの幅方向一端部側が収縮するときには、他端部側が伸長して、振動部５００ｂがその一端部側に変形する。この動作を交互に繰り返すことによって振動部５００ｂがその幅方向に振動する。尚、各振動部５００ｂ上における２つの駆動電極５０７のいずれか一方に電圧を印加するだけでも、当該振動部５００ｂをその幅方向に振動させることは可能である。そして、一対の振動部５００ｂは、各振動部５００ｂの幅方向において互いに反対向きに変形し、一対の振動部５００ｂ間の中央にあって該振動部５００ｂの長さ方向に延びる中央線Ｌに対して対称に振動するようになっている。
【０２２６】
上記構成の角速度センサにおいて、一対の振動部５００ｂをその幅方向（ｘ方向）に上記中央線Ｌに対して対称に振動させているときに、その中央線Ｌ回りに角速度ωが加わると、２つ振動部５００ｂは、コリオリ力によって厚み方向（ｚ方向）にたわんで変形し（一対の振動部５００ｂは互いに反対向きに同じ量たわむ）、これにより、圧電体層５０５にもたわみが発生して、第１の電極層５０３と検出電極５０８との間には、コリオリ力の大きさに応じた電圧が発生する。この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度ωを検出することができる。
【０２２７】
すなわち、コリオリ力Ｆｃは、各振動部５００ｂの幅方向の速度をｖ、各振動部５００ｂの質量をｍとすると、
Ｆｃ＝２ｍｖω
となるので、コリオリ力Ｆｃから角速度ωの値が分かることになる。
【０２２８】
次に、上記角速度センサの製造方法について図１７及び図１８に基づいて説明する。
【０２２９】
すなわち、図１７（ａ）に示すように、厚み０．３ｍｍのφ４インチシリコンウエハ（平面図は図１８参照）からなる基板５００を用意し、図１７（ｂ）に示すように、この基板５００上に、２．１モル％のＴｉを添加したイリジウム（Ｉｒ）からなる厚み０．２２μｍの第１の電極層５０３をスパッタ法により形成する。この第１の電極層５０３は、基板５００を４００℃に加熱しながら多元スパッタ装置を使用して、Ｔｉターゲット及びＩｒターゲットを用い、１Ｐａのアルゴンガス中において８５Ｗ及び２００Ｗの高周波電力で１２分間形成することにより得られる。この第１の電極層５０３の表面部にはチタンが島状に点在するとともに、そのチタンの該表面からの突出量は２ｎｍよりも小さい。
【０２３０】
続いて、図１７（ｃ）に示すように、上記第１の電極層５０３上に、厚み０．０３μｍの配向制御層５０４をスパッタ法により形成する。この配向制御層５０４は、ランタンを１４モル％含有するＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１２モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板５００を温度６００℃に加熱しながら、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．８Ｐａ、高周波電力３００Ｗの条件で１２分間形成することにより得られる。この製造方法よれば、上記実施形態１で説明したように、配向制御層５０４における第１の電極層５０３側の表面近傍は、（１００）面又は（００１）面配向の領域がチタン上に存在しかつ層厚方向と垂直な断面における上記領域の面積が第１の電極層５０３側から上側に向かって大きくなる。
【０２３１】
次いで、図１７（ｄ）に示すように、上記配向制御層５０４上に厚み３μｍの圧電体層５０５をスパッタ法により形成する。この圧電体層５０５は、基板５００を６１０℃に加熱しながらＰＺＴ（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）の焼結体ターゲットを用い、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）において、真空度０．３Ｐａ、高周波電力２５０Ｗの条件で３時間形成することにより得られる。この圧電体層５０５は菱面体晶系であり、上記実施形態１で説明したように、（００１）面配向度が９０％以上となる。
【０２３２】
続いて、図１７（ｅ）に示すように、上記圧電体層５０５上に厚み０．２μｍの第２の電極層５０６をスパッタ法により形成する。この第２の電極層５０６は、Ｐｔターゲットを用いて、室温において１Ｐａのアルゴンガス中で２００Ｗの高周波電力で１０分間形成することにより得られる。
【０２３３】
次いで、図１７（ｆ）及び図１８に示すように、上記第２の電極層５０６をパタ−ニングして駆動電極５０７及び検出電極５０８を形成する。すなわち、第２の電極層５０６上に感光樹脂を塗布し、この感光樹脂に駆動電極５０７及び検出電極５０８のパタ−ンを露光し、その後、露光していない部分の感光樹脂を除去し、この感光樹脂を除去した部分における第２の電極層５０６をエッチングにより除去し、次いで、駆動電極５０７及び検出電極５０８上の感光樹脂を除去する。
【０２３４】
上記第２の電極層５０６のパターンニング後、同様の工程により圧電体層５０５、配向制御層５０４及び第１の電極層５０３をパタ−ニングするとともに、上記基板５００をパタ−ニングして固定部５００ａ及び振動部５００ｂを形成する。こうして上記の角速度センサが完成する。
【０２３５】
尚、上記各層の成膜法はスパッタ法に限らず、熱処理による結晶化工程なしに直接に結晶性薄膜を形成する成膜法（例えばＣＶＤ法等）であればよい。
【０２３６】
ここで、図１９及び図２０を参照しながら従来の角速度センサについて説明する。
【０２３７】
この従来の角速度センサは、厚み０．３ｍｍの水晶からなる圧電体６００を備え、この圧電体６００が、本実施形態に係る角速度センサの基板５００と同様に、固定部６００ａと該固定部６００ａからその一側方に互いに平行に延びる一対の振動部６００ｂとを有している。そして、上記各振動部６００ｂの厚み方向に対向する両面には、当該振動部６００ｂをその幅方向に振動させるための駆動電極６０３がそれぞれ１つずつ設けられ、各振動部６００ｂの両側面には、当該振動部６００ｂの厚み方向の変形を検出するための検出電極６０７がそれぞれ１つずつ設けられている。
【０２３８】
そして、上記従来の角速度センサにおいて、各振動部６００ｂにおける２つの駆動電極６０３間に、当該振動部６００ｂの固有振動と共振する周波数の電圧を印加して、本実施形態に係る角速度センサと同様に、一対の振動部６００ｂをその幅方向に該一対の振動部６００ｂ間の中央にある中央線Ｌに対して対称に振動させる。このときに、その中央線Ｌ回りに角速度ωが加わると、一対の振動部６００ｂは、コリオリ力によって厚み方向にたわんで変形し、各振動部６００ｂにおける２つの検出電極６０７間にコリオリ力の大きさに応じた電圧が発生し、この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度ωを検出することができる。
【０２３９】
上記従来の角速度センサにおいては、水晶からなる圧電体６００を用いるので、その圧電定数は−３ｐＣ／Ｎとかなり低く、しかも固定部６００ａ及び振動部６００ｂは機械加工により形成するため、小型化が困難であり、寸法精度が低いという問題がある。
【０２４０】
これに対し、本実施形態に係る角速度センサにおいては、角速度を検出する部分（振動部５００ｂ）が、上記実施形態１と同様の構成の圧電素子で構成されていることになるので、上記従来の角速度センサに対して圧電定数を４０倍程度に大きくすることができ、かなりの小型化を図ることができる。また、薄膜形成技術を用いて微細加工を行うことができ、寸法精度を格段に向上させることができる。さらに、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性に優れる。
【０２４１】
尚、本実施形態における角速度センサにおいても、上記実施形態１における圧電素子と同様に、配向制御層５０４は、ジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなるものとする。このチタン酸ランタンジルコン酸鉛におけるランタンの含有量は、０を越え２５モル％以下であることが好ましく、チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加する場合のトータル添加量は、０を越え１０モル％以下であることが好ましい。
【０２４２】
また、第１の電極層５０３は、チタン又は酸化チタンを含有するとともに、白金、イリジウム、パラジウム及びルテニウムの群から選ばれた少なくとも１種の貴金属からなり、その貴金属に含有されたチタン又は酸化チタンの含有量は０を越え３０モル％以下であることが望ましい。
【０２４３】
さらに、圧電体層５０５は、ＰＺＴを主成分とする圧電材料（ＰＺＴのみからなる圧電材料も含む）で構成することが望ましい。
【０２４４】
さらにまた、本実施形態における角速度センサにおいては、基板５００に一対の振動部５００ｂを１組しか設けていないが、複数組設けて、種々の方向に延びる複数軸回りの角速度を検出するようにしてもよい。
【０２４５】
また、本実施形態における角速度センサにおいては、基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部側の部分上に、第１の電極層５０３と配向制御層５０４と圧電体層５０５と第２の電極層５０６とを順に積層したが、これら各層を積層する箇所は、各振動部５００ｂ上のみであってもよい。
【０２４６】
加えて、上記実施形態では、本発明の圧電素子を、インクジェットヘッド（インクジェット式記録装置）及び角速度センサに適用したが、これら以外にも、薄膜コンデンサー、不揮発性メモリ素子の電荷蓄積キャパシタ、各種アクチュエータ、赤外センサー、超音波センサー、圧力センサー、加速度センサー、流量センサー、ショックセンサー、圧電トランス、圧電点火素子、圧電スピーカー、圧電マイクロフォン、圧電フィルタ、圧電ピックアップ、音叉発振子、遅延線等にも適用可能である。特に、ディスク装置（コンピュータの記憶装置等として用いられるもの）における回転駆動されるディスクに対して情報の記録又は再生を行うヘッドが基板上に設けられたヘッド支持機構において、該基板上に設けた薄膜圧電体素子によって、基板を変形させて該ヘッドを変位させるディスク装置用薄膜圧電体アクチュエータ（例えば特開２００１−３３２０４１号公報参照）に好適である。つまり、上記薄膜圧電体素子は、上記実施形態で説明したものと同様の構成の第１の電極層と配向制御層と圧電体層と第２の電極層とが順に積層されてなり、この第２の電極層が上記基板に接合されたものである。
【０２４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電素子によると、電極層を、チタン又は酸化チタンを含有する貴金属で構成しておき、この電極層上に、立方晶系又は正方晶系の（１００）面又は（００１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物であってジルコニウムの含有量が０以上２０モル％以下でありかつ鉛の含有量が化学量論組成と比較して０を越え３０モル％以下過剰であるチタン酸ランタンジルコン酸鉛、又は該チタン酸ランタンジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなる配向制御層を形成し、この配向制御層上に、圧電体層を形成するようにするとともに、この配向制御層を形成する際に、電極層における配向制御層側の表面部に位置するチタン又は酸化チタンを核にしてその上側に結晶成長させることにより、該配向制御層を（１００）面又は（００１）面に優先配向させるようにし、この配向制御層により圧電体層を（００１）面に優先配向させるようにしたことにより、各層の密着性並びに圧電体層の結晶構造び優先配向面を制御することができるので、工業的に量産しても、圧電特性の再現性、ばらつき、耐電圧及び信頼性の良好な圧電素子が得られ、この圧電素子を用いる本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置においても、インク吐出性能のばらつきが少なくて耐久性に優れたものとすることができる。
【０２４８】
また、本発明の角速度センサにおいても、角速度を検出する部分（振動部）が、上記と同様の構成の圧電素子で構成されていることになるので、小型で寸法精度が高く、しかも、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性の良好な角速度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電素子を示す断面図である。
【図２】配向制御層の構造を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの全体構成を示す斜視図である。
【図４】図３のインクジェットヘッドにおける圧力室部材及びアクチュエータ部の要部を示す分解斜視図である。
【図５】図３のインクジェットヘッドにおける圧力室部材及びアクチュエータ部の要部を示す断面図である。
【図６】図３のインクジェットヘッドの製造方法における積層工程、圧力室用開口部の形成工程及び接着剤の付着工程を示す図である。
【図７】図３のインクジェットヘッドの製造方法における、成膜後の基板と圧力室部材との接着工程及び縦壁の形成工程を示す図である。
【図８】図３のインクジェットヘッドの製造方法における、基板（成膜用）及び密着層の除去工程並びに第１の電極層の個別化工程を示す図である。
【図９】図３のインクジェットヘッドの製造方法における、配向制御層及び圧電体層の個別化工程並びに基板（圧力室部材用）の切断工程を示す図である。
【図１０】図３のインクジェットヘッドの製造方法における、インク流路部材及びノズル板の生成工程、インク流路部材とノズル板との接着工程、圧力室部材とインク流路部材との接着工程及び完成したインクジェットヘッドを示す図である。
【図１１】図３のインクジェットヘッドの製造方法において、成膜されたＳｉ基板と圧力室部材用のＳｉ基板との接着状態を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る他のインクジェットヘッドにおける圧力室部材及びアクチュエータ部の要部を示す断面図である。
【図１３】図１２のインクジェットヘッドの製造方法における積層工程及び圧力室形成工程を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る角速度センサを示す概略斜視図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【図１７】図１５の角速度センサの製造方法を示す図である。
【図１８】角速度センサの製造方法において、第２の電極層をパターニングした状態を示す平面図である。
【図１９】水晶を用いた従来の角速度センサを示す概略斜視図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。
【符号の説明】
１１　基板
１２　密着層
１４　第１の電極層
１５　配向制御層
１６　圧電体層
１７　第２の電極層
２７　インクジェット式記録装置
２８　インクジェットヘッド
２９　記録媒体
３１　キャリッジ（相対移動手段）
Ａ　圧力室部材
１０２　圧力室
１０３　第１の電極層（個別電極）
１０４　配向制御層
１０８　ノズル孔
１１０　圧電体層
１１１　振動層
１１２　第２の電極層（共通電極）
１２０　基板
１２１　密着層
４０１　圧力室基板
４０２　圧力室
４０３　振動層
４０４　密着層
４０６　第１の電極層（共通電極）
４０７　配向制御層
４０８　圧電体層
４０９　第２の電極層（個別電極）
４１０　ノズル孔
５００　基板
５００ａ　固定部
５００ｂ　振動部
５０３　第１の電極層
５０４　配向制御層
５０５　圧電体層
５０６　第２の電極層
５０７　駆動電極
５０８　検出電極