(57)【要約】【課題】圧電素子２０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３を形成して、この圧電素子２０の特性ばらつきを低減するとともに、信頼性を向上させる。【解決手段】シリコン基板１上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第１の電極層２を形成し、この第１の電極層２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（ＰＺＴ等）からなる圧電体層３を形成して、該圧電体層３を（００１）面に優先配向させる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極層と、該第１の電極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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、
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、
第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられてい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、
配向制御層は、チタン酸ランタン鉛又はチタン酸ランタン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４】
請求項２記載の圧電素子において、
配向制御層は、ストロンチウムを含むペロブスカイト型酸化物からなることを特徴とする圧電素子。
【請求項５】
請求項４記載の圧電素子において、
配向制御層は、チタン酸ストロンチウムを含有してい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の電極層における貴金属が、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種であ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、
第１の電極層におけるコバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属の含有量が、０を越え２６モル％以下であ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、
第１の電極層は、基板上に設けられており、
上記基板と第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】
請求項８記載の圧電素子において、
密着層は、チタン、タンタル及びモリブデンの群から選ばれた一種からなることを特徴とする圧電素子。
【請求項１０】
第１の電極層と圧電体層と第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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、
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ることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１１】
請求項１０記載のインクジェットヘッドにおいて、
圧電素子の第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１２】
第１の電極層と圧電体層と第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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、
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ることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１３】
請求項１２記載のインクジェットヘッドにおいて、
圧電素子の第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１４】
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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、
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ることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１５】
請求項１４記載の角速度センサにおいて、
第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御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１６】
基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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、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ことを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項１７】
基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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（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（００１）面に優先配向した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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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、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む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、
基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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（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（００１）面に優先配向した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む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】
第１の電極層と圧電体層と第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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の郡から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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、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む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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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（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（００１）面に優先配向した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む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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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、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むことを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項２３】
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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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（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（００１）面に優先配向した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むことを特徴とする角速度センサの製造方法。
【請求項２４】
第１の電極層と圧電体層と第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有しかつ記録媒体に対して相対移動可能に構成されたインクジェットヘッドを備え、該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ける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、該圧力室に連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されたインクジェット式記録装置であって、
上記インクジェットヘッドにおける圧電素子の第１の電極層は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、
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ることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項２５】
請求項２４記載のインクジェット式記録装置において、
インクジェットヘッドにおける圧電素子の第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項２６】
第１の電極層と圧電体層と第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有しかつ記録媒体に対して相対移動可能に構成されたインクジェットヘッドを備え、該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ける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、該圧力室に連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されたインクジェット式記録装置であって、
上記インクジェットヘッドにおける圧電素子の第１の電極層は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、
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ることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項２７】
請求項２６記載のインクジェット式記録装置において、
インクジェットヘッドにおける圧電素子の第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【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＞軸方向（ｃ軸方向）であり、菱面体晶系の場合には＜１１１＞軸方向である。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、従来より多くの用途に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する傾向にあり、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＜００１＞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＜００１＞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、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、スパッタ法により、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＜００１＞軸配向した結晶性良好な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）。
【０００４】
上記の方法は、ＭｇＯ単結晶の基板を用いることが特徴であり、それによってはじめて、高い圧電特性を有する結晶方向に優先的に結晶配向した圧電薄膜が実現されたわけであるが、このＭｇＯ単結晶は非常に高価な材料であるために、この方法で形成した圧電薄膜を有する圧電素子を利用した工業製品を大量生産するには、コスト的に問題がある。
【０００５】
そこで、シリコン等の安価な基板の上に圧電材料の結晶配向膜を形成する方法として、いろいろな工夫がなされている。例えば、ＰＺＴ等の圧電体層の結晶の優先配向面を制御する方法として、特許文献２には、基板の表面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、圧電特性を発現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て圧電性を発現する圧電体薄膜に変化させる製造方法（ゾル・ゲル法）が開示されており、その際にチタン層の膜厚を制御することで圧電体薄膜の結晶配向性をコントロールできることが示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２０９５１７号公報
【特許文献２】
特開２００１−８８２９４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
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に開示された方法は、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いない方法として優れているものの、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。このために、一旦、非晶質の圧電体前駆体薄膜を形成し、この膜を含む積層膜を最後に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。
【０００８】
このため、ゾル・ゲル法では、圧電素子を工業的に量産すると、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りクラックが生じ易く、また、非晶質の圧電体前駆体薄膜を高温で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く、さらに成膜後の後熱処理工程があるために、工程数が多くなり、ともすると歩留りが低くなってしまうという問題がある。
【０００９】
一方、上記特許文献２では、非晶質薄膜を一旦形成し、結晶化熱処理なる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質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、強誘電体薄膜の代表のＰＺＴ膜の配向制御を試みたが、ゾル・ゲル法以外に配向制御ができ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ためとしている。
【００１０】
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。
【００１１】
【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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金で構成しておき、この電極層上に、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形成して、該圧電体層を（００１）面に優先配向させるようにした。
【００１２】
具体的には、請求項１の発明では、第１の電極層と、該第１の電極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。
【００１３】
そして、上記第１の電極層は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、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るものとする。
【００１４】
上記の構成により、第１の電極層上に圧電体層をスパッタ法等により形成すれば、第１の電極層が（１１１）面配向等であったとしても、第１の電極層が結晶配向制御層の役目を果たして、圧電体層が（００１）面（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）に配向し易くなる。すなわち、圧電体層の直接の下地になる第１の電極層が、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅といった比較的酸素を化学吸着し易い金属原子と酸化され難い貴金属原子（例えば白金原子）との合金材料からなるために、この第１の電極層の表面においては、貴金属原子中に上記金属原子が点在する平滑面になっていると推測される。この第１の電極層上にＰＺＴ等のペロブスカイト型結晶構造酸化物（化学量論組成よりも鉛元素が過剰であることが望ましい）からなる圧電体層を例えばスパッタ法により形成する際には、この酸化物の酸素量を安定にさせるために、スパッタガスとして、不活性なアルゴンガスに酸素を混合させるが、その酸素ガスの原子が、まず、上記第１の電極膜の平滑表面に点在するコバルト等の金属原子に吸着することになる。この吸着は、ＮａＣｌ型結晶構造で安定な配位構造をとって起こり、その上に同じ配位の金属原子（例えば鉛）と酸素原子との関係を持つペロブルカイト型結晶構造の酸化物がつながって結晶成長することになる。この際、成膜時の酸素分圧は比較的低くて成膜雰囲気中に酸素が少ないために、酸素原子のみが層状に並ぶ現象（このとき（１１１）面が成長する）が起こり難く、よって、金属原子と酸素原子とが交互に層状に配列する（００１）面が成長し易いと考えられる。もちろん、貴金属原子の上にも圧電膜が成長するが、ここでは結晶面がランダムな粒子の集合体の圧電膜が成長することになる（その中には（００１）面配向の結晶粒子も存在する）。また、シリコン等の基板を用いる場合には、通常、第１の電極層は（１１１）面配向になっているため、圧電体層において第１の電極層の表面部における上記コバルト等の金属原子が存在しない部分の上側領域では、（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、上記のように酸素を含む成膜雰囲気下では（００１）面が成長し易いので、上記金属原子上にできた圧電膜の（００１）面の結晶成長速度が速くて、逆円錐形状で横に拡がりながら、その（００１）面以外の結晶成長速度が遅い面に配向した結晶粒子（例えば（１１１）配向の粒子等）の成長を抑えた状態で膜成長が起こるため、ついには全体が（００１）面配向の圧電膜になると考えられる。つまり、圧電体層の層厚方向と垂直な断面における上記（００１）面配向領域の面積が第１の電極層側からその反対側（第２の電極層側）に向かって大きくなり、圧電体層の厚みが２０ｎｍ程度となった段階では表面の略全体が（００１）面配向の領域となる。この結果、圧電体層を例えば０．５μｍ以上の膜厚とすれば、圧電体層の大部分が（００１）面配向の領域となり、９０％以上の（００１）面配向度が十分に得られる。
【００１５】
このように圧電体層の結晶配向を制御できるのは、圧電材料がペロブスカイト型の結晶構造の物質であって、鉛等の金属原子と酸素原子との配列及び結晶格子の間隔が、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅といった酸化され易い金属が酸化してできる安定物質である岩塩（ＮａＣｌ）構造の酸化物とほぼ一致するからであり、スパッタ法のように、下の層の上に積もりながら膜成長するタイプの薄膜形成の工法を用いて、圧電体層の結晶配向制御が可能になる。
【００１６】
したがって、第１の電極層が、電極としての役割に加えて圧電体層の結晶配向を制御する役割をも果たすので、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、ゾルゲル法で必要な工程である、圧電体層を成膜後に熱処理して結晶化する工程を無くすことができ、この結果、クラックの発生や特性ばらつきを少なくできて、工業的に量産しても圧電特性の再現性、ばらつき及び信頼性の良好な圧電素子が得られる。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）。
【００１７】
また、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いなくても、良好な結晶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。
【００１８】
さらに、圧電体層の膜厚が１μｍ以上であっても、一回の塗布工程で厚い膜を形成できないゾル・ゲル法のように、厚い膜を形成するため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。
【００１９】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられているものとする。
【００２０】
このことにより、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）面配向等であったとしても、請求項１の発明の圧電体層と同様に、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。こうして形成した配向制御層上に、該配向制御層と同様の結晶構造の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、結晶配向性が高くかつ安定した圧電体層が容易に得られる。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】
また、このような配向制御層を設けることで、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６００℃に達しない温度で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、ゾルゲル法のように圧電体層を成膜後に熱処理して結晶化する工程を無くすことができるとともに、配向制御層を設けない場合に比べて、より低温で成膜することができ、圧電特性の再現性、ばらつき及び信頼性がより一層良好な圧電素子が得られる。
【００２２】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、配向制御層は、チタン酸ランタン鉛又はチタン酸ランタン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。
【００２３】
すなわち、例えばスパッタ法では、圧電特性が特に良好なＰＺＴに比較してチタン酸ランタン鉛の方が安定して結晶膜を形成し易いので、この材料を配向制御層に用いることで、比較的低温で、（１００）面又は（００１）面配向膜を容易に形成することができる。そして、圧電体層にＰＺＴを用いる場合、このチタン酸ランタン鉛とＰＺＴとは結晶構造が全く同じであるために、配向制御層上に圧電体層を形成すれば、チタン酸ランタン鉛の表面に、イオンの並び方が類似のＰＺＴがそのまま膜成長し、よって、低温でも、（００１）面に容易に結晶配向させることができる。
【００２４】
請求項４の発明では、請求項２の発明において、配向制御層は、ストロンチウムを含むペロブスカイト型酸化物からなるものとする。
【００２５】
このことにより、ストロンチウムを含むペロブスカイト型酸化物も、チタン酸ランタン鉛と同様に、ＰＺＴ等に比べて低温形成が可能であり、配向性及び結晶性が良好な薄膜が得られ易くなる。
【００２６】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、配向制御層は、チタン酸ストロンチウムを含有しているものとする。
【００２７】
このことで、配向制御層の（１００）面又は（００１）面配向性及び結晶性を確実に向上させることができ、延いては圧電体層の配向性を向上させることができる。
【００２８】
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の電極層における貴金属が、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種であるものとする。
【００２９】
このことにより、圧電素子の各膜をスパッタ法等により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。
【００３０】
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、第１の電極層におけるコバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属の含有量が、０を越え２６モル％以下であるものとする。
【００３１】
すなわち、金属の含有量は、２６モル％を越えると圧電体層（配向制御層）の結晶性及び配向性が低下するので、このように２６モル％以下とするのがよい。
【００３２】
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、第１の電極層は、基板上に設けられており、上記基板と第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。
【００３３】
こうすることで、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、第１及び第２の電極層間への電圧印加による作動時においても膜剥離が生じ難くなる。
【００３４】
請求項９の発明では、請求項８の発明において、密着層は、チタン、タンタル及びモリブデンの群から選ばれた一種からなるものとする。
【００３５】
このことにより、基板と第１の電極層との密着性を向上させるのに好適な材料が得られる。
【００３６】
請求項１０の発明は、第１の電極層と圧電体層と第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。
【００３７】
そして、この発明では、上記圧電素子の第１の電極層は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、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るものとする。
【００３８】
この発明により、基板上に、第１の電極層、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る。この結果、インクの吐出能力が高くなり、しかも、多数の圧力室及びノズル孔を設けて該各圧力室（ノズル孔）にそれぞれ対応するように圧電素子を設けた場合でも、それら圧電素子間のばらつきが小さくなり、どのノズル孔からも安定的にインクを吐出させることができる。また、インクの吐出能力が高いため、電源電圧の調整幅に関してマージンを大きくとることができ、これにより、インクの吐出ばらつきを容易にコントロールすることができる。
【００３９】
請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、圧電素子の第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられているものとする。
【００４０】
このことにより、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２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、このインクジェットヘッドのインク吐出能力が安定して高くなり、インク吐出ばらつきを容易にコントロールすることができる。
【００４１】
請求項１２の発明では、第１の電極層と圧電体層と第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。
【００４２】
そして、上記圧電素子の第１の電極層は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、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るものとする。
【００４３】
このことで、圧力室部材を基板として、その上に、振動層、第１の電極層、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が得られる。
【００４４】
請求項１３の発明では、請求項１２の発明において、圧電素子の第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられているものとする。
【００４５】
こうすることで、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１１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。
【００４６】
請求項１４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。
【００４７】
そして、この発明では、上記第１の電極層は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、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るものとする。
【００４８】
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。
【００４９】
請求項１５の発明では、請求項１４の発明において、第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられているものとする。
【００５０】
このことで、角速度を検出する部分（振動部）が、請求項２の発明と同様の構成の圧電素子で構成された角速度センサが得られ、この角速度センサの特性の再現性、耐電圧及び信頼性が良好なものとなる。
【００５１】
請求項１６の発明は、圧電素子の製造方法の発明であり、この発明では、基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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、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ものとする。
【００５２】
この発明により、請求項１の発明に係る圧電素子を容易に製造することができる。
【００５３】
請求項１７の発明では、圧電素子の製造方法として、基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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（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（００１）面に優先配向した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ものとする。
【００５４】
このことにより、請求項２の発明に係る圧電素子を容易に製造することができる。
【００５５】
請求項１８の発明は、第１の電極層と圧電体層と第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。
【００５６】
そして、この発明では、基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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、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むものとする。
【００５７】
この発明により、請求項１０の発明に係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。
【００５８】
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。
【００５９】
そして、基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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（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（００１）面に優先配向した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むものとする。
【００６０】
このことにより、請求項１１の発明に係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。
【００６１】
請求項２０の発明では、第１の電極層と圧電体層と第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。
【００６２】
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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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、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むものとする。
【００６３】
このことで、請求項１２の発明に係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。
【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、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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（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（００１）面に優先配向した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むものとする。
【００６６】
このことにより、請求項１３の発明に係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、この発明では、基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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、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むものとする。
【００６９】
この発明により、請求項１４の発明に係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２３の発明では、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を対象とする。
【００７１】
そして、基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる第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（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（００１）面に優先配向した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むものとする。
【００７２】
このことにより、請求項１５の発明に係る角速度センサを容易に製造することができる。
【００７３】
請求項２４の発明は、第１の電極層と圧電体層と第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有しかつ記録媒体に対して相対移動可能に構成されたインクジェットヘッドを備え、該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ける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、該圧力室に連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されたインクジェット式記録装置の発明である。
【００７４】
そして、この発明では、上記インクジェットヘッドにおける圧電素子の第１の電極層は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、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るものとする。
【００７５】
この発明により、インクの吐出ばらつきを容易にコントロールすることが可能なインクジェットヘッドを用いて構成することで、記録媒体に対する記録のばらつきを小さくすることができ、この結果、信頼性の高いインクジェット式記録装置を実現することができる。
【００７６】
請求項２５の発明では、請求項２４の発明において、インクジェットヘッドにおける圧電素子の第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられているものとする。
【００７７】
このことにより、信頼性の高いインクジェット式記録装置が安定的にかつ容易に得られる。
【００７８】
請求項２６の発明では、第１の電極層と圧電体層と第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有しかつ記録媒体に対して相対移動可能に構成されたインクジェットヘッドを備え、該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ける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、該圧力室に連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されたインクジェット式記録装置を対象とする。
【００７９】
そして、上記インクジェットヘッドにおける圧電素子の第１の電極層は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなり、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るものとする。
【００８０】
このことで、請求項２４の発明と同様の作用効果を有するインクジェット式記録装置が得られる。
【００８１】
請求項２７の発明では、請求項２６の発明において、インクジェットヘッドにおける圧電素子の第１の電極層と圧電体層との間に、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からなる配向制御層が設けられているものとする。
【００８２】
こうすることで、請求項２５の発明と同様の作用効果を有するインクジェット式記録装置が得られる。
【００８３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００８４】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態における圧電素子を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の圧電素子２０は、長さ１５．０ｍｍ、厚さ０．３０ｍｍ、幅３．０ｍｍの短冊平板形状のシリコンからなる基板１と、このシリコン基板１上に配設された積層体１０とを備えている。この圧電素子２０は、その一端から３．０ｍｍまでの部分で、エポキシ系接着剤６によって、圧電素子２０と垂直な方向（図１に示す座標軸のＹ軸方向）に延びる幅３．０ｍｍ、長さ１０．０ｍｍ、厚み１．０ｍｍのステンレス支持基板５に固定されており、これにより片持ち梁が構成されている。尚、基板１は、シリコン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。
【００８５】
上記積層体１０は、シリコン基板１上に配設された第１の電極層２と、この第１の電極層２上に配設された圧電体層３と、この圧電体層３上に配設された第２の電極層４とで構成されていて、基板１上に、第１の電極層２、圧電体層３及び第２の電極層４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、上記各膜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）であればよく、第２の電極層４の成膜法は、ゾル・ゲル法等であってもよい。また、シリコン基板１と第１の電極層２との間に、該シリコン基板１と第１の電極層２との密着性を高める密着層を形成してもよい（後述の実施形態２の変形例参照）。この密着層は、チタン、タンタル及びモリブデンの群から選ばれた一種で構成すればよい。
【００８６】
上記第１の電極層２は、厚さが０．１０μｍであって６モル％のコバルト（Ｃｏ）を含むイリジウム（Ｉｒ）薄膜で構成されている。つまり、第１の電極層２は、コバルトと貴金属としてのイリジウムとの合金からなっていて、電極としての役割に加えて、後述の如く圧電体層３の結晶配向を制御する役割をも果たす電極兼結晶配向制御層を構成している。尚、第１の電極層２は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなっていればよく、その貴金属は、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種であればよい。さらに、第１の電極層２が、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金以外に、その組成中に極くわずかの酸素を含む合金であってもよい。そして、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属の含有量は、結晶配向を良好に制御できる点で、０を越え２６モル％以下であることが好ましい。さらに、第１の電極層２の膜厚は、０．０５〜２μｍの範囲であればよい。
【００８７】
上記圧電体層３は、上記第１の電極層２上において上記ステンレス支持基板５に接着された側（基端側）の一端から３．０ｍｍまでの部分を除いた全面（つまり幅３．０ｍｍで長さ１２．０ｍｍの部分）に設けられていて、菱面体晶系又は正方晶系の（００１）面に優先配向した（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）ペロブスカイト型酸化物からなっている。この実施形態では、圧電体層３は、厚さ２．５０μｍのＰＺＴ薄膜で構成されており、このＰＺＴの組成は、Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７である（このため、菱面体晶系となる）。尚、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３の構成材料は、ＰＺＴにＳｒ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｇ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、その他、Ｌａを含むＰＺＴ（すなわち、ＰＬＺＴ）であってもよい。さらに、圧電体層３の厚みは、０．５〜５．０μｍの範囲であればよい。
【００８８】
上記第２の電極層４は、厚さ０．２５μｍの白金（Ｐｔ）薄膜からなっており、上記第１の電極層２及び第２の電極層４には、それぞれリード線７，８が接続されている。尚、第２の電極層４の構成材料は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。
【００８９】
そして、上記リード線７，８を介して圧電素子２０の第１の電極層２と第２の電極層４との間に電圧を印加すると、圧電体層３は、図１に示す座標軸のＸ軸方向（圧電体層３の長さ方向）に伸びる。このとき、圧電体層３の伸びの変化量ΔＬ（ｍ）は、印加電圧をＥ（Ｖ）、圧電体層３の厚さをｔ（ｍ）、圧電体層３の長さをＬ（ｍ）、圧電体層３の圧電定数をｄ３１（ｐｍ／Ｖ）とすると、
ΔＬ＝ｄ３１×Ｌ×Ｅ／ｔ
となる。
【００９０】
ここで、圧電体層３において膜厚の薄い第２の電極層４と接合された上側部分はＸ軸方向へ伸びるが、第１の電極層２を介してシリコン基板１と接合された下側部分は、厚いシリコン基板１によってその伸び変位が抑制される。この結果、ステンレス支持基板５に固定された基端側（リード線７，８が接続された端子側）に対して反対側に位置する圧電素子２０の先端側が、図１に示す座標軸のＺ軸方向の負側（図１では下側）に変位する。これによって、電圧の印加と除去とを一定周波数で交互に繰り返すと、圧電素子２０の先端が所定の変位幅で上下運動する。そして、印加電圧と圧電素子２０の先端の変位幅との関係を測定することにより、圧電素子２０の変位特性を評価することができる。
【００９１】
次に、上記圧電素子２０の製造方法について、図２の工程図を参照しながら説明する。
【００９２】
まず、図２（ａ）に示すように、（００１）面が研磨された２０ｍｍ角で厚み０．３０ｍｍのシリコン基板１の上に、幅５．０ｍｍで長さ１８．０ｍｍの長方形の開口部をもつ厚み０．２ｍｍのステンレス製マスク（図示せず）を用いて、ＲＦスパッタ法によって、コバルトを６モル％含むイリジウム膜からなる第１の電極層２を、厚さが０．１０μｍになるように形成する。
【００９３】
具体的には、このコバルトを含むイリジウム膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置で、シリコン基板１を予め４００℃の温度に加熱保持し、スパッタリングガスとしてアルゴンと酸素との混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１５：１）を用い、トータルガス圧力を０．２５Ｐａに保持して、３元スパッタ装置の第１ターゲットとしてコバルトターゲットを用い、第２ターゲットとしてイリジウムターゲットを用いて、それぞれ１００Ｗ及び２００Ｗの高周波電力を印加して１５分間スパッタリングすることによって形成する（第３ターゲットは使用せず）。
【００９４】
続いて、幅５．０ｍｍで長さ１２．０ｍｍの長方形の開口部をもつステンレス製マスク（厚み０．２ｍｍ）を用いて、上記第１の電極層２の表面上に正確に、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって、厚み２．５０μｍのＰＺＴ膜からなる圧電体層３を形成する。このＰＺＴ膜の圧電体層３の形成方法については、後で詳細に説明する。
【００９５】
次いで、上記圧電体層３の形成時と同じ形状のステンレス製マスクを用いて、圧電体層３の表面上にＲＦスパッタ法によって白金からなる厚み０．２５μｍの第２の電極層４を形成する。これにより、図２（ｂ）に示すようなシリコン基板１上に圧電体層３を含む積層体１０が設けられた構造体２１が得られる。
【００９６】
次に、図２（ｃ）に示すように、幅３．０ｍｍで長さ１５．０ｍｍの短冊形状になるように、かつ、その一端の幅３．０ｍｍ、長さ３．０ｍｍの正方形部分において第１の電極層２の一部が露出するように、上記構造体２１をダイシングソーで切断する。これにより、第２の電極層４が第１の電極層２における幅３．０ｍｍで長さ１２．０ｍｍの部分の上側において露出している圧電素子構造体部品２２が得られる。
【００９７】
続いて、図２（ｄ）に示すように、上記圧電素子構造体部品２２におけるシリコン基板１の一端部を、エポキシ系接着剤６を用いて、ステンレス支持基板５に接合する。
【００９８】
次いで、図２（ｅ）に示すように、上記圧電素子構造体部品２２において露出している第１の電極層２に導電性接着剤（銀ペースト）を用いて０．１ｍｍの金のリード線７を接続し、同じ一端側の第２の電極層４にワイヤボンディングで同様なリード線８を接続することで、圧電素子２０が完成する。
【００９９】
ここで、上記圧電体層３の形成方法について詳細に説明する。すなわち、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用い、成膜室内で、コバルトを含むイリジウム膜からなる第１の電極層２が形成されたシリコン基板１を６００℃まで加熱保持し、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒ０．５３Ｔｉ０．４７Ｏ３）に、酸化鉛（ＰｂＯ）をモル比で５モル％過剰に加えて調合した焼結体ターゲットを用いて、６００Ｗの高周波電力を印加して１２５分間スパッタリングすることによって、圧電体層３を形成する。この成膜時は、アルゴンと酸素との混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）をスパッタリングガスとして用い、そのトータルガス圧力を０．３Ｐａに保持する。
【０１００】
この圧電体層３は、第１の電極層２における圧電体層３側の表面部に点在するコバルトを核にして結晶成長し、これにより、コバルト上において（００１）面に配向し易くなる。つまり、コバルト（ニッケル、鉄、マンガン及び銅も同様）は、圧電体層３の形成時におけるスパッタガス中の酸素を吸着し易くて、しかもこの吸着は、ＮａＣｌ型結晶構造で安定な配位構造をとって起こる。この結果、その上に同じ配位の金属原子（鉛）と酸素原子との関係を持つＰＺＴがつながって結晶成長することになる。この際、成膜時の酸素分圧は比較的低くて成膜雰囲気中に酸素が少ないために、酸素原子のみが層状に並ぶ現象（このとき（１１１）面が成長する）が起こり難く、よって、金属原子（鉛）と酸素原子とが交互に層状に配列する（００１）面が成長し易くなる。一方、シリコン基板１を用いることで、第１の電極層２は（１１１）面配向になっており、圧電体層３において第１の電極層２の表面部におけるコバルトが存在しない部分の上側領域では、（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（イリジウム膜の場合にはアモルファスになる）。しかし、上記のように酸素を含む成膜雰囲気下では（００１）面が成長し易いので、コバルト上におけるＰＺＴ膜の（００１）面の結晶成長速度が、コバルトが存在しない部分の上側領域における（００１）面以外に配向した結晶粒子の成長よりも速く、これにより、（００１）面の結晶成長は、逆円錐形状で横に拡がりながら、（００１）面以外に配向した結晶粒子の成長を抑える。この結果、圧電体層３の厚みが２０ｎｍ程度となった段階では表面の略全体が（００１）面配向の領域となる。この結果、圧電体層１６の厚みを０．５μｍ以上とすれば、圧電体層１６の大部分が（００１）面配向の領域となり、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。
【０１０１】
ここで、具体的に実施した実施例について説明する。
【０１０２】
先ず、実施例１の圧電素子として、上記実施形態と同じものを上記と同じ製造方法で作製した。尚、その作製途中で、第１の電極層及び圧電体層の各膜について、Ｘ線マイクロアナライザーで組成分析を行うとともに、Ｘ線回折法による解析によって圧電体層の結晶配向率を調べた。
【０１０３】
上記第１の電極層（イリジウム膜）の組成分析の結果、この膜の組成は、６モル％のコバルトを含むイリジウムであることが判った。また、圧電体層（ＰＺＴ膜）の組成分析の結果、ＰＺＴ膜の陽イオンの組成比はＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．００：０．５３：０．４７であり、Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３で表記できる化学組成になっていることが判った。
【０１０４】
さらに、圧電体層についてＸ線回折法によって解析した結果、ペロブスカイト型の結晶構造を示し、かつ、（００１）面結晶配向率が９９％に優先配向した薄膜（＜００１＞軸が表面に垂直な方向を向いた構造の薄膜）であることが判った。ここで、結晶配向率は、ＰＺＴ膜のＸ線回折パターンの（００１）面、（１００）面、（０１０）面、（１１０）面、（０１１）面、（１０１）面、（１１１）面のピーク強度の合計に対する（００１）面のピーク強度の割合（百分率）である。
【０１０５】
次に、上記作製した実施例１の圧電素子における第１の電極層と第２の電極層との間にリード線を介して０Ｖから−１０Ｖの三角波電圧を印加し、図１に示す座標軸のＺ軸方向に上下運動する圧電素子の先端の変位量を測定した。
【０１０６】
図３に、周波数１００Ｈｚの電圧を印加した場合における圧電素子の先端の変位量を示す。図３に示すように、０Ｖ〜−１０Ｖの電圧を印加した場合、この圧電素子の先端の最大変位量は３．８μｍであった。
【０１０７】
ここで、上記実施例１の圧電素子と同じ条件で、シリコン基板上に第１の電極層を形成したものを３個準備し、これらを用いて、上記実施例１の圧電素子と同じＰＺＴ膜を形成した。但し、この際に、３つの基板のスパッタ時間をそれぞれ２分間、５分間、及び２０分間に選んで成膜した。このようにして形成したＰＺＴ膜の膜厚はそれぞれ０．０２μｍ、０．０９μｍ、及び０．４０μｍであった。これらのＰＺＴ膜の（００１）面結晶配向率をＸ線回折法で調べた。
【０１０８】
この結果、ＰＺＴ膜の（００１）面結晶配向率は、ＰＺＴ膜厚が０．０２μｍの場合には８５％であり、０．０９μｍの場合には９５％であり、０．４０μｍの場合には９８％であった。このことから、ＰＺＴ膜の結晶配向性は、第１の電極側表面から膜成長に伴って、しだいに（００１）面配向が優性になることが判った。
【０１０９】
次に、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置の各ターゲットを異なる材料に交換し、スパッタ電力及びスパッタ時間を制御することで、組成及び膜厚がそれぞれ異なる第１の電極層を有する圧電素子（実施例２〜実施例３９）を作製した。この第１の電極層を形成するときの各ターゲットの組成、スパッタ電力及びスパッタ時間を表１に示す。
【０１１０】
【表１】
2004079991.tif 000003
【０１１１】
そして、上記実施例１と同様に、上記実施例２〜実施例３９の各圧電素子における第１の電極層の膜厚測定及び組成分析を行うとともに、圧電体層の（００１）面結晶配向率を調べ、さらに、三角波電圧を印加したときの圧電素子の先端の変位量（最大変位量）を測定した。この結果を表２にまとめて示す。
【０１１２】
【表２】
2004079991.tif 000004
【０１１３】
このことより、各実施例における圧電体層の（００１）面結晶配向率は、後述の比較例のものに比べてかなり高く、特に、第１の電極層においてコバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属の含有量を２６モル％以下にすれば、確実に９０％以上になるとともに、圧電素子の先端の最大変位量も高レベルになることが判る。
【０１１４】
尚、上記実施例１〜実施例３９の各圧電素子の圧電体層は、一定組成のＰＺＴ膜としたが、Ｔｉ／Ｚｒモル比が異なる組成のＰＺＴ膜でも同様の結果が得られた。また、圧電体層としては、Ｌａを含むＰＺＴ膜（ＰＬＺＴ膜）でも、ＮｂやＭｇ等のイオンを含むＰＺＴ膜でもよくてペロブスカイト型結晶構造の酸化物膜であれば、全て、上記実施例１〜実施例３９の各圧電素子と同じように（００１）面配向膜が得られた。
【０１１５】
次に、比較例として、以下に示す圧電素子を作製した（比較例１及び比較例２）。
【０１１６】
すなわち、比較例１の圧電素子では、作製工程の一部分を特開２００１−８８２９４号公報の記載に従って圧電薄膜をスパッタ法で形成した。具体的には、まず、スパッタ装置を用いて、上記実施例１で用いたものと同様のシリコン基板を、１１００℃の電気炉に入れ、乾燥酸素を流して２２時間酸化処理し、表面層に約１μｍの酸化珪素膜を形成した。その基板の表面に、ジルコニウムをターゲットにして、酸素を導入しながら反応スパッタ法で膜厚０．４μｍの酸化ジルコニウムの薄膜を形成し（スパッタ条件：スパッタ電力２００Ｗ、真空度０．３Ｐａ）、その表面に、イリジウムをターゲットとするＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、膜厚１．０μｍのイリジウム薄膜からなる第１の電極層を形成し、さらにその表面に、上記実施形態と同じステンレスマスクを用いて、チタンをターゲットとするＤＣマグネトロンスパッタ装置を使って、膜厚０．０６μｍのチタン薄膜を形成した。さらに、そのチタン膜の表面に、実施例１と同様の方法で、実施例１と同じ組成のＰＺＴ膜を形成し、さらに、実施例１と同様の膜厚０．２５μｍの白金薄膜からなる第２の電極層を形成し、その後、実施例１と同様に加工して、実施例１（図１）と同形状の圧電素子を作製した。
【０１１７】
上記比較例１の圧電素子における圧電体層のＰＺＴ膜の（００１）面結晶配向率を調べたところ、２３％であった。また、三角波電圧を印加したときの比較例１の圧電素子の先端の変位量を測定したところ、図４に示す結果となり、最大変位量は２．４μｍであった（尚、上記結晶配向率及び最大変位量の各値は、表２において上記実施例及び後述の比較例２と共に並記している）。
【０１１８】
上記比較例１の圧電素子の構成では、圧電体層の作製にスパッタ法を用いると、特開２００１−８８２９４号公報に記載されているように、圧電薄膜の結晶配向性のコントロールが困難であり、（００１）面結晶配向性の高いＰＺＴ膜が得られないことが判る。
【０１１９】
次いで、比較例２の圧電素子を作製した。この比較例２のものは、第１の電極層のイリジウム膜にコバルト等の金属を含有させない点が上記実施例のものとは異なる。すなわち、第１の電極層を形成する際、第１ターゲットのコバルトターゲットへのスパッタ電力を０Ｗにし、第２ターゲットのイリジウムターゲットへのスパッタ電力を２００Ｗにして１６分間スパッタリングする。このことで、結晶配向制御層として機能しないと考えられる厚み０．１０μｍの第１の電極層（イリジウム膜）を形成し、その他は実施例１と全く同じようにして圧電素子を作製した。
【０１２０】
上記比較例２の圧電素子における圧電体層についてＸ線回折法によって解析すると、実施例１のように（００１）面配向の薄膜になっておらず、（００１）面以外に（１１１）面や（１１０）面の強度の高い回折ピークを含むＸ線回折パターンを示し、（００１）面結晶配向率は２２％であった。これは、第１の電極層がコバルト等の金属を含有していないために、結晶配向制御層として機能しなかったからであり、これにより、その上のＰＺＴ膜の（００１）面結晶配向率が低下したと考えられる。
【０１２１】
また、三角波電圧を印加したときの比較例２の圧電素子の先端の変位量を測定したところ、最大変位量は２．３μｍであった。
【０１２２】
次に、基板として、シリコン基板（長さ１５．０ｍｍ、厚さ０．３０ｍｍ、幅３．０ｍｍの短冊平板形状）の代わりに、７００℃でも変形しない耐熱性結晶化ガラス（厚み０．３０ｍｍ：熱膨張係数８７×１０―７／℃）からなる長さ１５．０ｍｍ、幅３．０ｍｍの短冊平板形状の基板を用いて、上記実施例１と同形状の圧電素子を実施例１と同じ方法で作製した（この圧電素子を実施例４０とする）。
【０１２３】
また、上記実施例４０と同じ基板を用いて、上記実施例７と同様にして作製した圧電素子（実施例４１）と、実施例１３と同様にして作製した圧電素子（実施例４２）と、実施例１９と同様にして作製した圧電素子（実施例４３）と、実施例３２と同様にして作製した圧電素子（実施例４４）と、上記比較例２と同様にして作製した、第１の電極層がイリジウムのみからなる圧電素子（比較例３）とを得た。
【０１２４】
上記のようにガラス基板を用いて作製した実施例４０〜実施例４４及び比較例３の各圧電素子における第１の電極層の膜厚測定及び組成分析を行うとともに、圧電体層の（００１）面結晶配向率を調べ、さらに、三角波電圧を印加したときの圧電素子の先端の変位量（最大変位量）を測定した。この結果を表３に示す。
【０１２５】
【表３】
2004079991.tif 000005
【０１２６】
このことより、基板がシリコンと異なるガラスの場合であっても、本実施例の構成の圧電素子は、高い配向率で（００１）面に結晶配向した圧電体層を備えていて、高い圧電変位が可能になることが判る。また、基板材料の違いによって電圧印加の際の変位量は異なるが、安定した変位特性を示すことが判った。
【０１２７】
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態に係る他の圧電素子を示し（尚、図１と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、上記実施形態１における圧電素子の第１の電極層２と圧電体層３との間に、配向制御層１１を設けたものである。
【０１２８】
すなわち、本実施形態の圧電素子２０は、上記実施形態１と同様に、シリコン基板１と、このシリコン基板１上に配設された積層体１０とを備えていて、その一端から３．０ｍｍまでの部分で、エポキシ系接着剤６によってステンレス支持基板５に固定されており、これにより片持ち梁が構成されている。尚、本実施形態においても、基板１は、シリコン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。
【０１２９】
上記積層体１０は、シリコン基板１上に配設された第１の電極層２と、この第１の電極層２上に配設された配向制御層１１と、この配向制御層１１上に配設された圧電体層３と、この圧電体層３上に配設された第２の電極層４とで構成されていて、基板１上に、第１の電極層２、配向制御層１１、圧電体層３及び第２の電極層４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、本実施形態においても、上記各膜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）であればよく、第２の電極層４の成膜法は、ゾル・ゲル法等であってもよい。
【０１３０】
上記第１の電極層２は、上記実施形態１と同様に、コバルトとイリジウムとの合金からなっていて、電極としての役割に加えて、配向制御層１１延いては圧電体層３の結晶配向を制御する役割をも果たす電極兼結晶配向制御層を構成している。但し、本実施形態では、コバルトの含有量は１モル％であり、厚みは０．２２μｍである。尚、本実施形態においても、第１の電極層２は、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなっていればよく、その貴金属は、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種であればよい。さらに、第１の電極層２が、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金以外に、その組成中に極くわずかの酸素を含む合金であってもよい。そして、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属の含有量は、結晶配向を良好に制御できる点で、０を越え２６モル％以下であることが好ましい。さらに、第１の電極層２の膜厚は、０．０５〜２μｍの範囲であればよい。
【０１３１】
上記配向制御層１１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っている。この実施形態では、チタン酸ランタン鉛（組成比Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝１．１２：０．０８：１．００）からなり、膜厚は０．０２μｍである。この配向制御層１１は、上記第１の電極層２により結晶配向が制御されており、これにより、圧電体層３の結晶配向を制御するものである。尚、配向制御層１１を構成する材料は、チタン酸ランタン鉛に限らず、このチタン酸ランタン鉛に、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であってもよく、チタン酸ランタン鉛と同様にＰＺＴ等に比べて低温形成が可能な、ストロンチウムを含むペロブスカイト型酸化物で構成してもよい。この場合、とりわけ、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）が含有されていることが好ましく、このチタン酸ストロンチウムのみが含有されていてもよく、チタン酸ストロンチウムの他にチタン酸鉛やチタン酸ランタン鉛、チタン酸バリウム等が含有されていてもよい。また、配向制御層１１の膜厚は０．０１〜０．２μｍの範囲であればよい。
【０１３２】
上記圧電体層３は、上記実施形態１と同様に、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っていて、厚さ２．５０μｍのＰＺＴ薄膜（Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７）で構成されている。尚、本実施形態においても、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３の構成材料は、ＰＺＴにＳｒ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｇ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、その他、Ｌａを含むＰＺＴ（すなわち、ＰＬＺＴ）であってもよい。さらに、圧電体層３の厚みは、０．５〜５．０μｍの範囲であればよい。
【０１３３】
上記第２の電極層４は、上記実施形態１と同様に、厚さ０．２５μｍの白金薄膜からなっているが、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。
【０１３４】
そして、上記実施形態１と同様に、第１及び第２の電極層２，４にそれぞれ接続したリード線７，８を介して該第１及び第２の電極層２，４間に電圧を印加して、印加電圧と圧電素子２０の先端の変位幅との関係を測定することにより、圧電素子２０の変位特性を評価することができる。
【０１３５】
次に、上記圧電素子２０の製造方法について、図６の工程図を参照しながら説明する。
【０１３６】
まず、上記実施形態１と同様に、（００１）面が研磨された２０ｍｍ角のシリコン基板１の上に、幅５．０ｍｍで長さ１８．０ｍｍの長方形の開口部をもつステンレス製マスクを用いて、ＲＦスパッタ法（詳細条件は、後述の表４における実施例４５の欄参照）によって、コバルトを１モル％含むイリジウム膜からなる第１の電極層２を形成する（図６（ａ）参照）。
【０１３７】
続いて、幅５．０ｍｍで長さ１２．０ｍｍの長方形の開口部をもつステンレス製マスクを用いて、上記第１の電極層２の表面上に正確に、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって、厚み０．０２μｍのチタン酸ランタン鉛膜からなる配向制御層１１を形成し、その後、この配向制御層１１の表面上に正確に、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって、厚み２．５０μｍのＰＺＴ膜からなる圧電体層３を形成する。これら配向制御層１１及び圧電体層３の形成方法については、後で詳細に説明する。
【０１３８】
次いで、上記実施形態１と同様に、上記圧電体層３の表面上にＲＦスパッタ法によって第２の電極層４を形成して、シリコン基板１上に積層体１０が設けられた構造体２１を得る（図６（ｂ）参照）。
【０１３９】
次に、上記実施形態１と同様の形状になるように、上記構造体２１をダイシングソーで切断して、圧電素子構造体部品２２を得る（図６（ｃ）参照）。
【０１４０】
続いて、上記実施形態１と同様に、上記圧電素子構造体部品２２におけるシリコン基板１の一端部を、エポキシ系接着剤６を用いて、ステンレス支持基板５に接合し（図６（ｄ）参照）、次いで、上記圧電素子構造体部品２２において露出している第１の電極層２にリード線７を接続するとともに、第２の電極層４にリード線８を接続することで、圧電素子２０が完成する（図６（ｅ）参照）。
【０１４１】
ここで、上記配向制御層１１及び圧電体層３の形成方法について詳細に説明する。すなわち、２つの同じ構造の成膜室を有しかつ薄膜形成すべき基板を真空を破らずに一方の成膜室から他方の成膜室へ移動可能なＲＦマグネトロンスパッタ装置を用い、一方の成膜室には化学量論比のチタン酸ランタン鉛（モル比でＰｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝０．９２：０．０８：１．００）にＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝１．１２：０．０８：１．００）を取り付け、他方の成膜室にはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒ０．５３Ｔｉ０．４７Ｏ３）に酸化鉛（ＰｂＯ）をモル比で５モル％過剰に加えて調合した焼結体ターゲットを取り付けておき、この装置によって、上記第１の電極層２を形成したシリコン基板１に対してスパッタリングすることによって配向制御層１１及び圧電体層３の各膜を形成する。
【０１４２】
具体的には、最初に、チタン酸ランタン鉛のターゲットを取り付けた成膜室の中で、第１の電極層２を形成したシリコン基板１を予め５５０℃の温度に加熱保持し、その表面に、＜００１＞軸が表面に対して垂直方向に成長したペロブスカイト型結晶構造で過剰の鉛を含有するチタン酸ランタン鉛からなる膜厚０．０２μｍの薄膜を形成する。このとき、アルゴンと酸素との混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）をスパッタリングガスとして用い、そのトータルガス圧力を０．３Ｐａに保持し、３００Ｗの高周波電力を印加して１０分間スパッタリングを行う。
【０１４３】
次いで、上記配向制御層１１を形成したシリコン基板１を、真空を破らずに、チタン酸ジルコン酸鉛のターゲットを取り付けた成膜室に搬送し、その中で基板１の温度５００℃に加熱して、配向制御層１１上に膜厚２．５０μｍのＰｂ１．００（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３で表記できる圧電体層３を形成する。このとき、アルゴンと酸素との混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）をスパッタリングガスとして用い、そのトータルガス圧力を０．３Ｐａに保持し、７００Ｗの高周波電力を印加して５０分間スパッタリングを行う。
【０１４４】
上記配向制御層１１は、上記実施形態１における圧電体層３と同様に、第１の電極層２における配向制御層１１側の表面部に点在するコバルトを核にして結晶成長し、これにより、コバルト上において（１００）面又は（００１）面に配向し易くなる。しかも、配向制御層１１をチタン酸ランタン鉛で構成することで、比較的低温で、（１００）面又は（００１）面配向膜を容易にかつ安定的に形成することができる。そして、こうして形成した配向制御層１１上にＰＺＴからなる圧電体層３を形成すれば、チタン酸ランタン鉛とＰＺＴとは結晶構造が全く同じであるために、チタン酸ランタン鉛の表面に、イオンの並び方が類似のＰＺＴがそのまま膜成長し、配向制御層１１により圧電体層３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）となり、圧電体層３の（００１）面配向度（菱面体晶系の（１００）面配向度）が９０％以上となる。
【０１４５】
尚、配向制御層１１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２の表面近傍部だけでなく、圧電体層３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１１の層厚が０．０１μｍ以上であれば、圧電体層３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３の（００１）面配向度を９０％以上にすることができる。
【０１４６】
図７は、上記実施形態２の圧電素子２０の変形例を示し（尚、図５と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、シリコン基板１と第１の電極層２との間に密着層１４を配設したものである。
【０１４７】
すなわち、この変形例の圧電素子２０は、上記実施形態２のものと、密着層１４を除いて同様の構成である。但し、第１の電極層２の構成材料及び厚みが異なり、第１の電極層２は、コバルトを１４モル％含む厚さ０．１５μｍの白金膜からなっている。
【０１４８】
上記密着層１４は、シリコン基板１と第１の電極層２との密着性を高めるものであって、チタンからなり、その膜厚は０．００６μｍである。尚、密着層１４は、チタン、タンタル及びモリブデンの群から選ばれた一種からなっていればよく、膜厚は０．００５〜１μｍの範囲であればよい。
【０１４９】
この圧電素子の製造方法について、図８を参照しながら説明する。
【０１５０】
すなわち、（００１）面が研磨された２０ｍｍ角のシリコン基板１の上に、幅５．０ｍｍで長さ１８．０ｍｍの長方形の開口部をもつステンレス製マスクを用いて、ＲＦスパッタ法によって、厚さ０．００６μｍのチタン膜からなる密着層１４を形成する。このチタン膜は、基板１の温度を４００℃に保持し、スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用い、ガス圧力を１Ｐａに保持して、スパッタ電力１００Ｗで２分間スパッタすることで形成する。そして、この密着層１４上に、上記と同じステンレス製のマスクを用いて、上記実施形態２と同様にして、コバルトを１４モル％含む白金膜からなる第１の電極層２を、厚さが０．１５μｍになるように形成する（図８（ａ）参照）。
【０１５１】
続いて、上記実施形態２と同様にして、上記第１の電極層２上に配向制御層１１を形成し、この配向制御層１１上に圧電体層３を形成し、この圧電体層３上に第２の電極層４を形成することで、シリコン基板１上に積層体１０が設けられた構造体２１が得られる（図８（ｂ）参照）。
【０１５２】
次いで、上記実施形態２と同様にして、上記構造体２１をダイシングソーで正確に切断して圧電素子構造体部品２２を作製し（図８（ｃ）参照）、その後、シリコン基板１の一端部をステンレス支持基板５に接合する（図８（ｄ）参照）。そして、第１及び第２の電極層２，４にリード線７，８をそれぞれ接続することで、圧電素子２０が完成する（図８（ｅ）参照）。
【０１５３】
このように、シリコン基板１と第１の電極層２との間に密着層１４を配設することにより、シリコン基板１と第１の電極層２との密着性を向上させることができて、圧電素子２０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、第１及び第２の電極層２，４間への電圧印加による作動時においても膜剥離が生じ難くなる。
【０１５４】
ここで、具体的に実施した実施例について説明する。
【０１５５】
先ず、実施例４５の圧電素子として、上記図５の圧電素子と同じものを上記と同じ製造方法で作製した。尚、その作製途中で、第１の電極層、配向制御層及び圧電体層の各膜について組成分析を行うとともに、Ｘ線回折法による解析によって圧電体層の結晶配向率を調べた。
【０１５６】
上記第１の電極層（イリジウム膜）をＸ線マイクロアナライザーで組成分析を行った結果、この膜の組成は、１モル％のコバルトを含むイリジウムであることが判った。また、配向制御層（チタン酸ランタン鉛膜）をターゲットと比較しながら、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）装置で組成分析した結果、この薄膜の組成は、ターゲット組成と同組成のモル比Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝１．１２：０．０８：１．００であった。さらに、圧電体層（ＰＺＴ膜）をＸ線マイクロアナライザーで組成分析を行った結果、ＰＺＴ膜の陽イオンの組成比はＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．００：０．５３：０．４７であり、Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３で表記できる化学組成になっていることが判った。
【０１５７】
また、上記圧電体層についてＸ線回折法によって解析した結果、ペロブスカイト型の結晶構造を示し、かつ、（００１）面結晶配向率が９９．５％に優先配向した薄膜（＜００１＞軸が表面に垂直な方向を向いた構造の薄膜）であることが判った。
【０１５８】
次に、上記作製した実施例４５の圧電素子における第１の電極層と第２の電極層との間にリード線を介して０Ｖ〜−２５Ｖの三角波電圧を印加し、図５に示す座標軸のＺ軸方向に上下運動する圧電素子の先端の変位量を測定した。
【０１５９】
図９に、周波数５０Ｈｚの電圧を印加した場合における圧電素子の先端の変位量を示す。図９に示すように、０Ｖ〜−２５Ｖの電圧を印加した場合、この圧電素子の先端の最大変位量は１０．８μｍであった。
【０１６０】
また、この圧電素子における第１の電極層と第２の電極層との間に、０Ｖ〜−３０Ｖの三角波電圧を印加した場合、０Ｖ〜−４０Ｖの三角波電圧を印加した場合、及び、０Ｖ〜−５０Ｖの三角波電圧を印加した場合（いずれの場合も電圧周波数は５０Ｈｚで２時間駆動）のそれぞれについて、圧電体層のクラック発生の有無を調べたところ、クラックの発生は全く見られなかった。
【０１６１】
ここで、上記実施例４５の圧電素子と同じ条件で、シリコン基板上に第１の電極層及び配向制御層を形成したものを３個準備し、これらを用いて、上記実施例４５の圧電素子と同じＰＺＴ膜を形成した。但し、この際に、３つの基板のスパッタ時間をそれぞれ２分間、５分間、及び２０分間に選んで成膜した。このようにして形成したＰＺＴ膜の膜厚はそれぞれ０．０２μｍ、０．０９μｍ、及び０．４０μｍであった。これらのＰＺＴ膜の（００１）面結晶配向率をＸ線回折法で調べた。
【０１６２】
この結果、ＰＺＴ膜の（００１）面結晶配向率は、ＰＺＴ膜厚が０．０２μｍの場合には９３％であり、０．０９μｍの場合には９８％であり、０．４０μｍの場合には９９％であった。このことから、ＰＺＴ膜の結晶配向性は、配向制御層側表面から膜成長に伴って、しだいに（００１）面配向が優性になることが判った。
【０１６３】
次に、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置の各ターゲットを異なる材料に交換し、スパッタ電力及びスパッタ時間を制御するとともに、配向制御層の成膜に用いるスパッタ装置のターゲットの組成及びスパッタ時間を制御することで、組成及び膜厚がそれぞれ異なる第１の電極層及び配向制御層を有する圧電素子（実施例４６〜実施例５６）を作製した。この第１の電極層を形成するときの各ターゲットの組成、スパッタ電力及びスパッタ時間、並びに配向制御層を形成するときのターゲットの組成及びスパッタ時間を表４に示す。
【０１６４】
【表４】
2004079991.tif 000006
【０１６５】
そして、上記実施例４５と同様に、上記実施例４６〜実施例５６の各圧電素子における第１の電極層及び配向制御層の膜厚測定及び組成分析を行うとともに、圧電体層の（００１）面結晶配向率を調べ、さらに、０Ｖ〜−２５Ｖの三角波電圧を印加したときの圧電素子の先端の変位量（最大変位量）を測定した。また、０Ｖ〜−３０Ｖの三角波電圧を印加した場合、０Ｖ〜−４０Ｖの三角波電圧を印加した場合、及び、０Ｖ〜−５０Ｖの三角波電圧を印加した場合（いずれの場合も電圧周波数は５０Ｈｚで２時間駆動）のそれぞれについて、圧電体層のクラック発生の有無を調べた。この結果を表５にまとめて示す。
【０１６６】
【表５】
2004079991.tif 000007
【０１６７】
このことより、各実施例における圧電体層の（００１）面結晶配向率は、後述の比較例４のものに比べて高く、特に、第１の電極層においてコバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属の含有量を２６モル％以下にすれば、確実に９０％以上になるとともに、圧電素子の先端の最大変位量も高レベルになることが判る。
【０１６８】
また、配向制御層として、Ｍｎ添加のチタン酸ランタン鉛膜やＭｇ添加のチタン酸ランタン鉛膜を用いた場合でも、チタン酸ランタン鉛膜を用いた実施例４５と同様の圧電素子が得られることが判る。
【０１６９】
尚、上記実施例４５〜実施例５６の各圧電素子の圧電体層は、一定組成のＰＺＴ膜としたが、Ｔｉ／Ｚｒモル比が異なる組成のＰＺＴ膜でも同様の結果が得られた。また、圧電体層としては、Ｌａを含むＰＺＴ膜（ＰＬＺＴ膜）でも、ＮｂやＭｇ等のイオンを含むＰＺＴ膜でもよくてペロブスカイト型結晶構造の酸化物膜であれば、全て、上記実施例４５〜実施例５６の各圧電素子と同じように（００１）面配向膜が得られた。さらに、配向制御層としてチタン酸ストロンチウム膜を用いた場合でも、（００１）面配向膜が得られた。
【０１７０】
次に、比較例として、以下に示す圧電素子を作製した（比較例４及び比較例５）。
【０１７１】
すなわち、比較例４の圧電素子は、第１の電極層のイリジウム膜にコバルト等の金属を含有させない点が上記実施例のものとは異なる。具体的には、第１の電極層を形成する際、第１ターゲットのコバルトターゲットへのスパッタ電力を０Ｗにし、第２ターゲットのイリジウムターゲットへのスパッタ電力を２００Ｗにして１６分間スパッタリングする。このことで、結晶配向制御層として機能しないと考えられる厚み０．１０μｍの第１の電極層（イリジウム膜）を形成し、その他は実施例４５と全く同じようにして圧電素子を作製した。
【０１７２】
上記比較例４の圧電素子における配向制御層についてＸ線回折法によって解析すると、（１００）面や（００１）面配向の薄膜にならず、（１００）面及び（００１）面以外に（１１１）面や（１１０）面の強度の高い回折ピークを含むＸ線回折パターンを示した。そして、比較例４の圧電素子における圧電体層の（００１）面結晶配向率をＸ線回折法によって調べたところ、６５％であった。これは、配向制御層の結晶配向性が悪かったために、その影響でその上のＰＺＴ膜も配向率が低下したと考えられる。
【０１７３】
また、三角波電圧を印加したときの比較例１の圧電素子の先端の変位量を測定したところ、最大変位量は７．７μｍであった。
【０１７４】
次いで、上記実施例４５のものに対して配向制御層が無い構成の圧電素子を作製した。この圧電素子は、配向制御層が無いことのみが実施例４５と異なるだけであり、その他は実施例４５と全く同じようにした。つまり、圧電体層の膜形成は基板温度を５００℃に加熱し、アルゴンと酸素との混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝１９：１）をスパッタリングガスとして用い、そのトータルガス圧力を０．３Ｐａに保持し、７００Ｗの高周波電力を印加して５０分間スパッタリングを行って、厚み２．５０μｍのＰＺＴ膜を形成した。
【０１７５】
しかしながら、圧電体層はＸ線回折の分析から目的の圧電特性を示すペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜でなく、それよりも一般に低温でできる圧電特性を示さないパイロクロア型結晶相の鉛、チタン及びジルコンを組成にする酸化物膜（膜厚３．５μｍ）であった。したがって、配向制御層が無いと、５００℃の温度では、ペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜からなる圧電体層は形成できないことが判った。
【０１７６】
そこで、圧電体層の形成温度を６００℃にして、配向制御層が無い構成の圧電素子を作製し、この圧電素子を比較例５とした。
【０１７７】
この比較例５の（００１）面結晶配向率は１００％と極めて良好であり、０〜−２５Ｖの三角波電圧を印加したときの圧電素子の先端の変位量（最大変位量）は１２．５μｍであった。しかしながら、０〜−４０Ｖの三角波電圧を印加して駆動したときに膜面に微少クラックが入り、駆動開始から４０分後には、圧電素子の膜剥がれから破壊が起こった。これは、圧電体層の形成温度が、配向制御層がある場合に比べて１００℃高温の６００℃であるため、ＰＺＴ成膜後の室温までの冷却課程で、シリコン基板とＰＺＴ膜との熱膨張率の違いからＰＺＴ膜に、より大きな引っ張り応力が作用し、さらに駆動によりＰＺＴ膜が縮むように作動するために、膜破壊が起こったものと考えられる。
【０１７８】
次に、上記図７と同じ圧電素子を上記と同じ製造方法で作製した（これを実施例５７とする）。また、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置の各ターゲットを異なる材料に交換し、スパッタ電力及びスパッタ時間を制御するとともに、配向制御層の成膜に用いるスパッタ装置のターゲットの組成及びスパッタ時間を制御し、さらに密着層の成膜に用いるスパッタ装置のターゲットの組成及びスパッタ時間を制御することで、組成及び膜厚がそれぞれ異なる第１の電極層、配向制御層及び密着層を有する圧電素子（実施例５８〜実施例６４）を作製した。この第１の電極層を形成するときの各ターゲットの組成、スパッタ電力及びスパッタ時間、並びに配向制御層及び密着層の各層を形成するときのターゲットの組成及びスパッタ時間を、上記実施例５７のものと併せて表６に示す。
【０１７９】
【表６】
2004079991.tif 000008
【０１８０】
上記実施例５７〜実施例６４の各圧電素子に対して、上記実施例４５〜実施例５６と同様の評価を行った。この結果を表７に示す。
【０１８１】
【表７】
2004079991.tif 000009
【０１８２】
このことより、基板と第１の電極層との間に密着層を設けた場合も、第１の電極層においてコバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属の含有量を２６モル％以下とすることで、（００１）面結晶配向率を９０％以上にすることができるとともに、圧電素子の先端の最大変位量を高レベルに維持できることが判る。
【０１８３】
また、配向制御層として、Ｍｎ添加のチタン酸ランタン鉛膜やＭｇ添加のチタン酸ランタン鉛膜を用いた場合でも、チタン酸ランタン鉛膜を用いた実施例５７と同様の特性良好な圧電素子が得られることが判る。
【０１８４】
さらに、密着層の材料として、チタンの代わりに、タンタル又はモリブデンを用いた場合でも、実施例５７と同様の圧電素子が得られることが判る。
【０１８５】
尚、上記実施例５７〜実施例６４の各圧電素子の圧電体層は、一定組成のＰＺＴ膜としたが、Ｔｉ／Ｚｒモル比が異なる組成のＰＺＴ膜でも同様の結果が得られた。また、圧電体層としては、Ｌａを含むＰＺＴ膜（ＰＬＺＴ膜）でも、ＮｂやＭｇ等のイオンを含むＰＺＴ膜でもよくてペロブスカイト型結晶構造の酸化物膜であれば、全て、上記実施例５７〜実施例６４の各圧電素子と同じように（００１）面配向膜が得られた。さらに、配向制御層としてチタン酸ストロンチウム膜を用いた場合でも、（００１）面配向膜が得られた。
【０１８６】
次に、基板として、シリコン基板（長さ１５．０ｍｍ、厚さ０．３０ｍｍ、幅３．０ｍｍの短冊平板形状）の代わりに、厚み０．３０ｍｍの硼珪酸ガラス（＃７０８９、熱膨張係数４５×１０―７／℃）からなる長さが１５．０ｍｍ、幅が３．０ｍｍの短冊平板形状の基板を用いて、上記実施例４５と同形状の圧電素子を実施例４５と同じ方法で作製した（この圧電素子を実施例６５とする）。
【０１８７】
また、上記実施例６５と同じ基板を用いて、上記実施例４６と同様にして作製した圧電素子（実施例６６）と、実施例４７と同様にして作製した圧電素子（実施例６７）と、実施例４８と同様にして作製した圧電素子（実施例６８）と、実施例５０と同様にして作製した圧電素子（実施例６９）と、実施例５１と同様にして作製した圧電素子（実施例７０）と、実施例５３と同様にして作製した圧電素子（実施例７１）と、実施例５４と同様にして作製した圧電素子（実施例７２）と、実施例５５と同様にして作製した圧電素子（実施例７３）と、上記比較例４と同様にして作製した、第１の電極層がイリジウムのみからなる圧電素子（比較例６）とを得た。
【０１８８】
上記のように硼珪酸ガラス基板を用いて作製した実施例６５〜実施例７３及び比較例６の各圧電素子に対して、上記実施例４５〜実施例５６と同様の評価を行った。この結果を表８に示す。
【０１８９】
【表８】
2004079991.tif 000010
【０１９０】
このことより、基板をシリコンと異なるガラスにした場合であっても、本実施例の構成の圧電素子は、高い配向率で（００１）面に結晶配向した圧電体層を備えていて、大きい圧電変位を得ることが可能になることが判る。また、基板材料の硬さの違いによって電圧印加の際の変位量は異なるが、安定した変位特性を示すことが判った。
【０１９１】
尚、上記実施例６５のものに対して配向制御層が無い構成の圧電素子を作製したが、その圧電体層はＸ線回折の分析から目的の圧電特性を示すペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜でなく、それよりも一般に低温でできる圧電特性を示さないパイロクロア型結晶構造の鉛、チタン及びジルコンを組成にする酸化物膜（膜厚３．５μｍ）であった。したがって、基板をガラスにした場合でも、配向制御層が無いと、５００℃の温度では、ペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜からなる圧電体層は形成できないことが判った。
【０１９２】
（実施形態３）
次に、本発明の圧電素子の積層膜構成を用いたインクジェットヘッドについて説明する。
【０１９３】
図１０は、本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドを示す概略構成図である。図１０に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド２０１は、複数個（図１０では、１０個）が列状に並んで配置された同形状のインク吐出素子２０２と、それらのインク吐出素子２０２を駆動するＩＣチップ等の駆動電源素子２０３とで構成されている。
【０１９４】
図１１は、上記各インク吐出素子２０２の構成を示す一部破断した分解斜視図である。この図１１において、Ａはガラス製の圧力室部材であって、この圧力室部材Ａには圧力室用開口部３１が形成されている。Ｂは圧力室用開口部３１の上端開口面（大きさ：短軸が２００μｍ、長軸が４００μｍの楕円形状）を覆うように配置されたアクチュエータ部であり、Ｃは圧力室用開口部３１の下端開口面を覆うように配置されたインク流路部材である。すなわち、圧力室部材Ａの圧力室用開口部３１は、その上下に位置するアクチュエータ部Ｂとインク流路部材Ｃとにより区画され、これにより圧力室３２（深さ０．２ｍｍ）が形成されている。
【０１９５】
上記アクチュエータ部Ｂは、上記圧力室３２の略真上に位置する第１の電極層３３（個別電極）を有している。また、インク流路部材Ｃには、インク供給方向に並ぶ複数個のインク吐出素子２０２の各圧力室３２間で共用される共通液室３５と、この共通液室３５を圧力室３２に連通させて、共通液室３５のインクを圧力室３２に供給するための供給口３６と、圧力室３２内のインクを吐出させるためのインク流路３７とが形成されている。さらに、Ｄはノズル板であって、このノズル板Ｄには、インク流路３７に連通するノズル孔３８（直径３０μｍ）が穿設されている。そして、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が接着剤によって接着されて、インク吐出素子２０２が構成されている。
【０１９６】
本実施形態では、上記圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ（第１の電極層３３及び圧電体層４１（図１２参照）を除く）、インク流路部材Ｃ及びノズル板Ｄは、全てのインク吐出素子２０２に亘って一体形成されたものであり、１つの圧力室３２と、この圧力室３２に対応して設けられたノズル孔３８、第１の電極層３３及び圧電体層４１とを含む部分をインク吐出素子２０２としている。尚、各インク吐出素子２０２を別個に形成してそれらを並べて結合したものであってもよい。また、インクジェットヘッド２０１は、複数個のインク吐出素子２０２で構成する必要はなく、１個のインク吐出素子２０２で構成したものであってもよい。
【０１９７】
上記駆動電源素子２０３は、ボンディングワイヤーを介して複数のインク吐出素子２０２のアクチュエータ部Ｂの各第１の電極層３３にそれぞれ接続されており、この駆動電源素子２０３から各第１の電極層３３に電圧を供給するようになっている。
【０１９８】
次に、上記アクチュエータ部Ｂの構成について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、図１１で示すインク吐出素子２０２のアクチュエータ部ＢのＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。図１２に示すように、このアクチュエータ部Ｂは、上記の如く各圧力室３２の略真上にそれぞれ位置する第１の電極層３３と、この各第１の電極層３３上（同図では下側）に設けられた圧電体層４１と、この圧電体層４１上（同下側）に設けられ、全圧電体層４１（全インク吐出素子２０２）に共通となる第２の電極層４２（共通電極）と、この第２の電極層４２上（同下側）全体に設けられ、上記圧電体層４１の圧電効果により層厚方向に変位し振動する振動層４３とを有している。この振動体層４３も、第２の電極層４２と同様に、各インク吐出素子２０２のそれぞれの圧力室３２間で共用される（全てのインク吐出素子２０２に亘って一体形成されている）。
【０１９９】
上記第１の電極層３３、圧電体層４１及び第２の電極層４２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４３は、この圧電素子の第２の電極層４２側の面に設けられていることになる。
【０２００】
上記第１の電極層３３は、上記実施形態１と同様に、厚さが０．１０μｍであって６モル％のコバルト（Ｃｏ）を含むイリジウム（Ｉｒ）膜からなり、電極としての役割に加えて、上記圧電体層４１の結晶配向を制御する役割をも果たす電極兼結晶配向制御層を構成している。
【０２０１】
上記圧電体層４１は、上記実施形態１と同様に、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、本実施形態においても、厚さ２．５０μｍのＰｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３で表記されるＰＺＴ膜からなる。
【０２０２】
上記第２の電極層４２は、上記実施形態１と同様に、白金薄膜（但し、膜厚は０．１０μｍ）からなっている。
【０２０３】
上記振動層４３は、厚さ３．５μｍのクロム（Ｃｒ）膜からなっている。尚、この振動層４３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４３の膜厚は２〜５μｍであればよい。
【０２０４】
上記第２の電極層４２上における上記第１の電極層３３及び圧電体層４１の積層膜の周囲には、上面が第１の電極層３３の高さと同じになるようにポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜４４が設けられており、この電気絶縁有機膜４４の上面には、第１の電極層３３から延びるリード線形状の金薄膜（膜厚０．１０μｍ）の引き出し電極膜４５が形成されている。
【０２０５】
次に、上記インクジェットヘッド２０１の製造方法を図１３により説明する。
【０２０６】
すなわち、まず、図１３（ａ）に示すように、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリコン基板５１を用いて、上記実施形態１と同様にして、シリコン基板５１上に第１の電極層３３と圧電体層４１と第２の電極層４２とを順次積層して、構造体５４を得る。尚、シリコン基板５１と第１の電極層３３との間に、上記実施形態１と同様に、チタン、タンタル及びモリブデンの群から選ばれた一種からなる密着層を形成してもよい。
【０２０７】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、上記構造体５４の第２の電極層４２上に、ＲＦスパッタ法で室温でクロム（Ｃｒ）膜（厚さ３．５μｍ）からなる振動層４３を形成する。
【０２０８】
次いで、図１３（ｃ）に示すように、上記振動層４３を形成した構造体５４を、接着剤（アクリル樹脂）５５を用いて圧力室部材Ａに接合する。このとき、上記振動層４３の第２の電極層４２とは反対側の面に、予め圧力室用開口部３１を形成した圧力室部材Ａを接合する。
【０２０９】
その後、図１３（ｄ）に示すように、プラズマ反応エッチング装置を用いて、上記シリコン基板５１をＳＦ６ガスを用いたドライエッチングにより除去する。尚、シリコン基板５１と第１の電極層３３との間に密着層を形成した場合には、その密着層も除去する。
【０２１０】
次に、図１３（ｅ）に示すように、第１の電極層３３及び圧電体層４１の積層膜を楕円形状パターン（大きさ：短軸が１８０μｍ、長軸が３８０μｍの楕円形状）にパターンニングするために、第１の電極層３３上の非エッチング部分に、フォトレジスト樹脂膜５７を塗布する。
【０２１１】
そして、図１３（ｆ）に示すように、弱フッ酸を用いて、エッチング処理を行うことで、第１の電極層３３と圧電体層４１とをパターン化して個別化し、その後、図１３（ｇ）に示すように、レジスト剥離液で処理して、フォトレジスト樹脂膜５７を除去する。
【０２１２】
続いて、図１３（ｈ）に示すように、上記のパターン化により露出した第２の電極層４２上に、ポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜４４を印刷法によって形成し、さらに、図１３（ｉ）に示すように、この電気絶縁有機膜４４の上面に、ＤＣスパッタ法で金薄膜からなるリード線形状の引き出し電極膜４５を形成し、これにより、アクチュエータ部Ｂが完成する。
【０２１３】
一方、図示は省略するが、予め共通液室３５、供給口３６及びインク流路３７を形成したインク流路部材Ｃと、予めノズル孔３８を形成したノズル板Ｄとを接着剤を用いて接着しておく。そして、上記完成したアクチュエータ部Ｂと接合された圧力室部材Ａと、ノズル板Ｄを接着したインク流路部材Ｃとのアライメント調整を行って、この両者を接着剤により接着する。こうしてインクジェットヘッド２０１が完成する。
【０２１４】
尚、上記第１の電極層３３、圧電体層４１及び第２の電極層４２は、上記実施形態１で述べた材料であれば、どれを用いても、高特性のアクチュエータ部Ｂを作製することができる。また、これら各層の厚みも、上記実施形態１で述べた範囲であればよい。
【０２１５】
上記のように構成されたインクジェットヘッド２０１においては、駆動電源素子２０３からボンディングワイヤーを介して複数のインク吐出素子２０２の各第１の電極層３３に電圧が供給され、圧電体層４１の圧電効果によって共通電極である第２の電極層４２と接合された振動層４３が変位し振動することにより、共通液室３５内のインクが供給口３６、圧力室３２及びインク流路３７を経由してノズル孔３８から吐出される。この場合、インクジェットヘッド２０１において、インク吐出素子２０２のアクチュエータ部Ｂを構成する圧電体層４１は、その結晶配向性が（００１）面に揃ったものであり、圧電変位特性も大きな値でかつ揃っていることから、大きな圧電変位（変位量）を得ることが可能で、しかも、複数個のインク吐出素子２０２間において圧電変位特性のばらつきが小さくなる。そして、圧電変位が大きいことから、インクの吐出能力が高く、また、電源電圧の調整幅にマージンを大きくとることができ、複数個のインク吐出素子２０２の個々のインクの吐出ばらつきが小さくなるように、容易にコントロールすることができる。
【０２１６】
ここで、上記の製造方法によって、２５０個の同形状のインク吐出素子２０２を有するインクジェットヘッド２０１を実際に作製し、圧電体層４１を挟む２つの電極層３３，４２に、０Ｖ〜−１０Ｖのサイン波形電圧（２００Ｈｚ）を印加して、振動層４３の層厚方向の振動振幅のばらつきを測定したところ、そのばらつきσは１．５％と極めて少ないことが判明した。
【０２１７】
（実施形態４）
図１４は、本発明の実施形態に係る他のインクジェットヘッド２０１におけるインク吐出素子２０２のアクチュエータ部Ｂを示し（尚、図１２と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、図１２で示したもの（実施形態３）に対し、上記実施形態２のように、第１の電極層３３と圧電体層４１との間に配向制御層４６を配設したものであり、他の構成は図１２で示したものと同様である。
【０２１８】
すなわち、この実施形態では、アクチュエータ部Ｂは、各圧力室３２の略真上にそれぞれ位置する第１の電極層３３と、この各第１の電極層３３上（図１４では下側）に設けられた配向制御層４６と、この配向制御層４６上（同下側）に設けられた圧電体層４１と、この圧電体層４１上（同下側）に設けられた第２の電極層４２と、この第２の電極層４２上（同下側）全体に設けられ、上記圧電体層４１の圧電効果により層厚方向に変位し振動する振動層４３とを有している。
【０２１９】
上記第１の電極層３３、配向制御層４６、圧電体層４１及び第２の電極層４２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４３は、この圧電素子の第２の電極層４２側の面に設けられていることになる。
【０２２０】
上記第１の電極層３３は、上記実施形態２と同様に、厚さ０．２２μｍであって１モル％のコバルト（Ｃｏ）を含むイリジウム（Ｉｒ）膜からなり、電極としての役割に加えて、上記圧電体層４１の結晶配向を制御する役割をも果たす電極兼結晶配向制御層を構成している。
【０２２１】
上記配向制御層４６は、上記実施形態２と同様に、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からなり、本実施形態においても、厚さ０．０２μｍのチタン酸ランタン鉛膜（組成比Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝１．１２：０．０８：１．００）からなる。
【０２２２】
上記圧電体層４１は、上記実施形態２と同様に、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、本実施形態においても、厚さ２．５０μｍのＰｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３で表記されるＰＺＴ膜からなる。
【０２２３】
上記第２の電極層４２は、上記実施形態２と同様に、白金薄膜（但し膜厚は、０．１０μｍ）からなっている。。
【０２２４】
上記振動層４３は、上記実施形態３と同様に、厚さ３．５μｍのクロム膜からなっている。
【０２２５】
上記第２の電極層４２上における上記第１の電極層３３及び圧電体層４１の積層膜の周囲には、上面が第１の電極層３３の高さと同じになるようにポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜４４が設けられており、この電気絶縁有機膜４４の上面には、第１の電極層３３から延びるリード線形状の金薄膜（膜厚０．１０μｍ）の引き出し電極膜４５が形成されている。
【０２２６】
次に、上記インクジェットヘッド２０１の製造方法を図１５により説明する。
【０２２７】
すなわち、まず、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリコン基板５１を用いて、上記実施形態２（又は３）と同様に、シリコン基板５１上に第１の電極層３３と配向制御層４６と圧電体層４１と第２の電極層４２とを順次積層して、構造体５４を得る（図１５（ａ）参照）。尚、シリコン基板５１と第１の電極層３３との間に、上記実施形態３で説明したように、チタン、タンタル及びモリブデンの群から選ばれた一種からなる密着層を形成してもよい。
【０２２８】
続いて、上記実施形態３と同様に、上記構造体５４の第２の電極層４２上に、ＲＦスパッタ法で室温でクロム膜（厚さ３．５μｍ）からなる振動層４３を形成し（図１５（ｂ）参照）、続いて、この振動層４３を形成した構造体５４を、接着剤５５を用いて圧力室部材Ａに接合する（図１５（ｃ）参照）。
【０２２９】
その後、上記実施形態３と同様に、上記シリコン基板５１をドライエッチングにより除去する（図１５（ｄ）参照）。尚、シリコン基板５１と第１の電極層３３との間に密着層を形成した場合には、その密着層も除去する。
【０２３０】
次に、上記実施形態３と同様に、第１の電極層３３、配向制御層４６及び圧電体層４１の積層膜をパターンニングするために、第１の電極層３３上の非エッチング部分に、フォトレジスト樹脂膜５７を塗布し（図１５（ｅ）参照）、続いて、エッチング処理を行うことで、第１の電極層３３、配向制御層４６及び圧電体層４１をパターン化して個別化し（図１５（ｆ）参照）、その後、レジスト剥離液で処理して、フォトレジスト樹脂膜５７を除去する（図１５（ｇ）参照）。
【０２３１】
続いて、上記実施形態３と同様に、上記のパターン化により露出した第２の電極層４２上に、電気絶縁有機膜４４を形成し（図１５（ｈ）参照）、さらに、この電気絶縁有機膜４４の上面に、引き出し電極膜４５を形成し（図１５（ｉ）参照）、これにより、アクチュエータ部Ｂが完成する。
【０２３２】
一方、上記実施形態３と同様に、予め共通液室３５、供給口３６及びインク流路３７を形成したインク流路部材Ｃと、予めノズル孔３８を形成したノズル板Ｄとを接着剤を用いて接着しておき、上記完成したアクチュエータ部Ｂと接合された圧力室部材Ａと、ノズル板Ｄを接着したインク流路部材Ｃとのアライメント調整を行って、この両者を接着剤により接着する。こうしてインクジェットヘッド２０１が完成する。
【０２３３】
尚、上記第１の電極層３３、配向制御層４６、圧電体層４１及び第２の電極層４２は、上記実施形態２で述べた材料であれば、どれを用いてもよく、振動層４３は、上記実施形態３で述べた材料であれば、どれを用いてもよい。また、これら各層の厚みも、上記実施形態２及び３で述べた範囲であればよい。
【０２３４】
上記のように構成されたインクジェットヘッド２０１においても、上記実施形態３と同様に、アクチュエータ部Ｂを構成する圧電体層４１は、その結晶配向性が（００１）面に揃ったものであり、圧電変位特性も大きな値でかつ揃っていることから、大きな圧電変位（変位量）を得ることが可能で、しかも、複数個のインク吐出素子２０２間において圧電変位特性のばらつきが小さくなる。そして、圧電変位が大きいことから、インクの吐出能力が高く、また、電源電圧の調整幅にマージンを大きくとることができ、複数個のインク吐出素子２０２の個々のインクの吐出ばらつきが小さくなるように、容易にコントロールすることができる。
【０２３５】
ここで、上記の製造方法によって、２５０個の同形状のインク吐出素子２０２を有するインクジェットヘッド２０１を実際に作製し、上記実施形態３と同様に、振動層４３の層厚方向の振動振幅のばらつきを測定したところ、そのばらつきσは１．２％と極めて少ないことが判明した。
【０２３６】
（実施形態５）
図１６は、本発明の実施形態に係るさらに別のインクジェットヘッド２０１におけるインク吐出素子２０２のアクチュエータ部Ｂを示す。この実施形態では、積層膜を形成するために用いた基板（この実施形態では、圧力室基板７０という（次の実施形態６においても同じ））をエッチングして圧力室用開口部７１を形成することで上記実施形態３及び４と同様の圧力室部材とし、これにより、圧力室基板７０（圧力室部材）とアクチュエータ部Ｂとを一体化する点が上記実施形態３及び４とは異なる。
【０２３７】
上記圧力室基板７０とアクチュエータ部Ｂとを一体化したものに、上記実施形態３及び４と同様のインク流路部材とノズル板とを接着することで、図１１と類似の形状のインク吐出素子２０２が得られることになる。
【０２３８】
すなわち、この実施形態では、圧力室用開口部７１が形成された圧力室基板７０の上に、非晶質の酸化アルミニウムからなる膜厚２．５０μｍの振動層６５が設けられ、この振動層６５上に、コバルトを含むイリジウム膜（膜厚０．１０μｍ）からなる第１の電極層６１（共通電極）が設けられ、この第１の電極層６１上に、ＰＺＴ薄膜（膜厚２．５０μｍ）からなる圧電体層６２が設けられ、この圧電体層６２上に、白金薄膜（膜厚０．１０μｍ）からなりかつ上記実施形態３及び４における第１の電極層３３と同様に楕円形状に個別化された第２の電極層６３（個別電極）が設けられている。上記第１の電極層６１、圧電体層６２及び第２の電極層６３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６５は、この圧電素子の第１の電極層６１側の面に設けられていることになる。尚、上記振動層６５と第１の電極層６１との間に、該振動層６５と第１の電極層６１との密着性を高める密着層を設けてもよい。この密着層も、チタン、タンタル及びモリブデンの群から選ばれた一種で構成すればよい。
【０２３９】
上記圧電体層６２及び第２の電極層６３は、圧力室基板７０において圧力室用開口部７１が形成された部分（シリコンが取り除かれた空間）の上方位置にのみ、振動層６５及び第１の電極層６１を介して存在するように個別化されており、第１の電極層６１上における上記圧電体層６２及び第２の電極層６３の周囲の部分は、上記実施形態３及び４と同様に、ポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜６４で被覆されている。また、上記個別化された第２の電極層６３には、金薄膜（膜厚０．１μｍ）の引き出し電極膜７５が設けられている。
【０２４０】
次に、上記インクジェットヘッドの製造方法を図１７により説明する。
【０２４１】
すなわち、図１７（ａ）に示すように、厚さ０．３ｍｍのシリコンからなる圧力室基板７０の表面上に、振動層６５と第１の電極層６１と圧電体層６２と第２の電極層６３とを順次スパッタ法で成膜して積層する。
【０２４２】
上記振動層６５は、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を使用して、基板温度４００℃で、酸化アルミニウムのターゲットを用いて、スパッタガスをアルゴンと酸素とが１４：１の混合ガスを用い、ガス圧０．２Ｐａ、スパッタ電力７００Ｗで３時間スパッタリングすることで得られる。また、上記第１の電極層６１、圧電体層６２及び第２の電極層６３は、上記実施形態１で説明した方法と同様にして得られる。
【０２４３】
続いて、図１７（ｂ）に示すように、上記圧力室基板７０において上記各層からなる積層膜の形成面とは反対側の表面に、圧力室開口部７１（大きさ：短軸が２００μｍ、長軸が４００μｍの楕円形状）を形成するためにそれ以外の部分を覆うようにフォトレジスト樹脂膜６６をパターン塗布する。
【０２４４】
そして、図１７（ｃ）に示すように、プラズマ反応エッチング装置を使用して、ＳＦ６ガスを用いてドライエッチングを行い、圧力室基板７０に圧力室開口部７１を形成する。
【０２４５】
次いで、図１７（ｄ）に示すように、上記フォトレジスト樹脂膜６６を除去し、その後、図１７（ｅ）に示すように、上記第２の電極層６３上（圧力室開口部７１の真上の部分）に、楕円形状パターン（大きさ：短軸１８０μｍ、長軸３８０μｍの楕円形状）にフォトレジスト樹脂膜６７を形成する。
【０２４６】
次に、図１７（ｆ）に示すように、平行平板型プラズマ反応エッチング装置を使用し、アルゴンガスとＣＦ４ガスとの混合ガスを用いてドライエッチングして、上記フォトレジスト樹脂膜６７と同形状の楕円パターンに個別化された、圧電体層６２と第２の電極層６３との積層膜を得る。このドライエッチングの際に、第１の電極層６１は、他の層と異なりエッチング速度が遅いので、エッチングの終点として使用できる。
【０２４７】
続いて、図１７（ｇ）に示すように、上記楕円形状のフォトレジスト樹脂膜６７を取り除くとともに、上記個別化された積層膜の周囲に印刷法でポリイミド樹脂の塗膜を形成し、その後にその塗膜を１８０℃で硬化させて、ポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜６４を形成する。
【０２４８】
次いで、図１７（ｈ）に示すように、上記電気絶縁有機膜６４に、上記第２の電極層６３の一部と重なるように、スパッタ法で金薄膜（膜厚０．１μｍ）からなる引き出し電極７５を形成し、このことで、圧力室基板７０が一体化したアクチュエータ部Ｂが完成する。
【０２４９】
そして、上記圧力室基板７０（圧力室部材）に、上記実施形態３及び４と同様にして、インク流路部品とノズル板とを接着し、こうしてインクジェットヘッド２０１が完成する。
【０２５０】
この実施形態においても、上記実施形態３と同様に、圧電体層６２の結晶配向性が（００１）面に揃っており、このことで、大きな圧電変位（変位量）を得ることが可能で、しかも、複数個のインク吐出素子２０２において圧電変位特性のばらつきを小さく抑えることができる。
【０２５１】
尚、上記第１の電極層６１、圧電体層６２及び第２の電極層６３は、上記実施形態１で述べた材料であれば、どれを用いてもよく、振動層６５は、上記実施形態３で述べた材料であれば、どれを用いてもよい。また、これら各層の厚みも、上記実施形態１及び３で述べた範囲であればよい。
【０２５２】
ここで、上記の製造方法によって、１５０個の同形状のインク吐出素子２０２を有するインクジェットヘッド２０１を実際に作製し、上記実施形態３と同様に、振動層６５の層厚方向の振動振幅のばらつきを測定したところ、そのばらつきσは２．０％と極めて少ないことが判明した。
【０２５３】
（実施形態６）
図１８は、本発明の実施形態に係るさらに別のインクジェットヘッド２０１におけるインク吐出素子２０２のアクチュエータ部Ｂを示し（尚、図１６と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、図１６で示したもの（実施形態５）に対し、上記実施形態２及び４のように、第１の電極層６１と圧電体層６２との間に配向制御層６９を配設したものであり、他の構成は図１６で示したものと同様である。
【０２５４】
すなわち、この実施形態では、圧力室用開口部７１が形成された圧力室基板７０の上に振動層６５が設けられ、この振動層６５上に第１の電極層６１が設けられ、この第１の電極層６１上に配向制御層６９が設けられ、この配向制御層６９上に圧電体層６２が設けられ、この圧電体層６２上に第２の電極層６３が設けられている。上記第１の電極層６１、配向制御層６９、圧電体層６２及び第２の電極層６３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６５は、この圧電素子の第１の電極層６１側の面に設けられていることになる。尚、上記振動層６５と第１の電極層６１との間に、該振動層６５と第１の電極層６１との密着性を高める密着層を設けてもよい。この密着層も、チタン、タンタル及びモリブデンの群から選ばれた一種で構成すればよい。
【０２５５】
上記配向制御層６９も、圧電体層６２及び第２の電極層６３と同様に、圧力室基板７０において圧力室用開口部７１が形成された部分の上方位置にのみ存在するように個別化されている。
【０２５６】
次に、上記インクジェットヘッドの製造方法を図１９により説明する。
【０２５７】
すなわち、実施形態２（又は５）と同様に、厚さ０．３ｍｍのシリコンからなる圧力室基板７０の表面上に、振動層６５と第１の電極層６１と配向制御層６９と圧電体層６２と第２の電極層６３とを順次スパッタ法で成膜して積層する（図１９（ａ）参照）。
【０２５８】
上記振動層６５は、上記実施形態５で説明した方法と同様にして得られる。また、上記第１の電極層６１、配向制御層６９、圧電体層６２及び第２の電極層６３は、上記実施形態２で説明した方法と同様にして得られる。
【０２５９】
続いて、上記実施形態５と同様に、上記圧力室基板７０において上記各層からなる積層膜の形成面とは反対側の表面に、圧力室開口部７１を形成するためにそれ以外の部分を覆うようにフォトレジスト樹脂膜６６をパターン塗布し（図１９（ｂ）参照）、その後、ドライエッチングを行って、圧力室基板７０に圧力室開口部７１を形成する（図１９（ｃ）参照）。
【０２６０】
そして、上記実施形態５と同様に、上記フォトレジスト樹脂膜６６を除去し（図１９（ｄ）参照）、その後、上記第２の電極層６３上（圧力室開口部７１の真上の部分）に、楕円形状パターンにフォトレジスト樹脂膜６７を形成する（図１９（ｅ）参照）。
【０２６１】
次に、上記実施形態５と同様に、ドライエッチングを行って、上記フォトレジスト樹脂膜６７と同形状の楕円パターンに個別化された、配向制御層６９と圧電体層６２と第２の電極層６３との積層膜を得る（図１９（ｆ）参照）。
【０２６２】
続いて、上記実施形態５と同様に、上記楕円形状のフォトレジスト樹脂膜６７を取り除くとともに、上記個別化された積層膜の周囲にポリイミド樹脂の塗膜を形成し、その後にその塗膜を１８０℃で硬化させて、ポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜６４を形成し（図１９（ｇ）参照）、次いで、この電気絶縁有機膜６４に引き出し電極７５を形成し（図１９（ｈ）参照）、このことで、圧力室基板７０が一体化したアクチュエータ部Ｂが完成する。
【０２６３】
そして、上記圧力室基板７０（圧力室部材）に、上記実施形態５と同様にして、インク流路部品とノズル板とを接着し、こうしてインクジェットヘッド２０１が完成する。
【０２６４】
この実施形態においても、上記実施形態４と同様に、圧電体層６２の結晶配向性が（００１）面に揃っており、このことで、大きな圧電変位（変位量）を得ることが可能で、しかも、複数個のインク吐出素子２０２において圧電変位特性のばらつきを小さく抑えることができる。
【０２６５】
尚、上記第１の電極層６１、配向制御層６９、圧電体層６２及び第２の電極層６３は、上記実施形態２で述べた材料であれば、どれを用いてもよく、振動層６５は、上記実施形態３で述べた材料であれば、どれを用いてもよい。また、これら各層の厚みも、上記実施形態２及び３で述べた範囲であればよい。
【０２６６】
ここで、上記の製造方法によって、１５０個の同形状のインク吐出素子２０２を有するインクジェットヘッド２０１を実際に作製し、上記実施形態３と同様に、振動層６５の層厚方向の振動振幅のばらつきを測定したところ、そのばらつきσは２．３％と極めて少ないことが判明した。
【０２６７】
（実施形態７）
図２０は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置８１を示し、このインクジェット式記録装置８１は、上記実施形態３〜６のいずれか１つと同様のインクジェットヘッド２０１を備えている。このインクジェットヘッド２０１において圧力室（上記実施形態３で説明した圧力室３２）に連通するように設けたノズル孔（上記実施形態３で説明したノズル孔３８）から該圧力室内のインクを記録媒体８２（記録紙等）に吐出させて着弾させることにより、記録を行うように構成されている。
【０２６８】
上記インクジェットヘッド２０１は、主走査方向ｘに延びるキャリッジ軸８３に設けられたキャリッジ８４に搭載されていて、このキャリッジ８４がキャリッジ軸８３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８３は、インクジェットヘッド２０１と記録媒体８２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。
【０２６９】
また、このインクジェット式記録装置８１は、上記記録媒体８２をインクジェットヘッド２０１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８５を備えている。このことで、複数のローラ８５は、インクジェットヘッド２０１と記録媒体８２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２０中、ｚは上下方向である。
【０２７０】
そして、インクジェットヘッド２０１がキャリッジ８４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２０１のノズル孔からインクを記録媒体８２に吐出させ、この一走査の記録が終了すると、上記ローラ８５により記録媒体８２を所定量移動させて次の一走査の記録を行う。
【０２７１】
以上のように、インクジェット式記録装置８１を、複数個のインク吐出素子２０２間のインクの吐出ばらつきを容易にコントロールすることが可能な上記実施形態３〜６のいずれか１つのインクジェットヘッド２０１を用いて構成することにより、紙等の記録媒体８２に対する記録のばらつきを小さくすることができるので、信頼性の向上化を図ることができる。
【０２７２】
（実施形態８）
図２１及び図２２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。
【０２７３】
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２１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２１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。
【０２７４】
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２の変形例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。
【０２７５】
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２で説明した第１の電極層２、配向制御層１１、圧電体層３及び第２の電極層４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金属（コバルト等）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。
【０２７６】
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２１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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
次に、上記角速度センサの製造方法について図２３及び図２４に基づいて説明する。
【０２８４】
すなわち、図２３（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２４参照）からなる基板５００を用意し、図２３（ｂ）に示すように、この基板５００上に、上記実施形態２と同様の条件で、第１の電極層５０３をスパッタ法により形成する。
【０２８５】
続いて、図２３（ｃ）に示すように、上記第１の電極層５０３上に、上記実施形態２と同様の条件で、配向制御層５０４をスパッタ法により形成する。上記実施形態２で説明したように、この配向制御層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。
【０２８６】
次いで、図２３（ｄ）に示すように、上記配向制御層５０４上に、上記実施形態２と同様の条件で、圧電体層５０５をスパッタ法により形成する。上記実施形態２で説明したように、この圧電体層５０５は菱面体晶系であり、（００１）面配向度が９０％以上となる。
【０２８７】
続いて、図２３（ｅ）に示すように、上記圧電体層５０５上に、上記実施形態２と同様の条件で、第２の電極層５０６をスパッタ法により形成する。
【０２８８】
次いで、図２３（ｆ）及び図２４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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
ここで、図２５及び図２６を参照しながら従来の角速度センサについて説明する。
【０２９２】
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２５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２５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２５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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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２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。
【０２９６】
尚、本実施形態における角速度センサにおいても、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の材料は、上記実施形態２で述べた材料であれば、どれを用いてもよい。そして、上記実施形態１のように、この配向制御層５０４をなくすようにしても、高性能の角速度センサが得られる。
【０２９７】
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。
【０２９８】
さらに、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。
【０２９９】
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。
【０３００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、基板上に、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン及び銅の群から選ばれた少なくとも１種の金属と貴金属との合金からなる、結晶配向制御層を兼ねる第１の電極層を設け、この第１の電極層上に、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設けた構成とすることによって、成膜後の熱処理による結晶化工程なしに直接的に、例えばスパッタ法等で、結晶構造と優先配向面とを制御した圧電体層を形成することでき、このことで、ゾルゲル法のように、クラックの発生や特性ばらつきの要因となるような熱処理による結晶化工程を無くすことができる。この結果、工業的に量産しても圧電特性の再現性、ばらつき及び信頼性の良好な圧電素子とこの圧電素子を有するインクジエツトヘツド及び角速度センサとを提供することができる。また、吐出能のばらつきが少なくて高い信頼性を有するインクジエツト式記録装置を提供することができる。
【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斜視図である。
【図２】図１の圧電素子の製造方法を示す工程図である。
【図３】図１の圧電素子において第１の電極層と第２の電極層との間に三角波電圧を印加したときの、圧電素子の先端の変位量を示す特性図である。
【図４】比較例１の圧電素子における図３相当図である。
【図５】本発明の実施形態に係る他の圧電素子を示す斜視図である。
【図６】図５の圧電素子の製造方法を示す工程図である。
【図７】図５の圧電素子の変形例を示す斜視図である。
【図８】図７の圧電素子の製造方法を示す工程図である。
【図９】図５の圧電素子における図３相当図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドを示す概略図である。
【図１１】図１０のインクジェットヘッドのインク吐出素子を示す一部破断した分解斜視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】図１０のインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る他のインクジェットヘッドの要部（アクチュエータ部）を示す図１２相当図である。
【図１５】図１４のインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るさらに別のインクジェットヘッドの要部（アクチュエータ部）を示す図１２相当図である。
【図１７】図１６のインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図１８】本発明の実施形態に係るさらに別のインクジェットヘッドの要部（アクチュエータ部）を示す図１２相当図である。
【図１９】図１８のインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図２０】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２１】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２２】図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線断面図である。
【図２３】図２１の角速度センサの製造方法を示す工程図である。
【図２４】図２１の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２５】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２６】図２５のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線断面図である。
【符号の説明】
１　基板
２　第１の電極層
３　圧電体層
４　第２の電極層
１１　配向制御層
１４　密着層
２０　圧電素子
３２　圧力室
３３　第１の電極層（個別電極）
３８　ノズル孔
４１　圧電体層
４２　第２の電極層（共通電極）
４３　振動層
４６　配向制御層
５１　基板
６１　第１の電極層（共通電極）
６２　圧電体層
６３　第２の電極層（個別電極）
６５　振動層
６９　配向制御層
７０　圧力室基板（圧力室部材）
８１　インクジェット式記録装置
８２　記録媒体
８４　キャリッジ（相対移動手段）
２０１　インクジエツトヘツド
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
Ａ　圧力室部材
Ｂ　アクチュエータ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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