(57)【要約】    【課題】  結晶配向が所望の向きに揃えられた圧電体膜を備えた圧電体デバイスを効率良く製造する方法を提供する。    【解決手段】  基板５２の表面に、照射するアブレーションプルームの中心軸が基板の法線方向とほぼ５５度の角度をなす配置でイオンビームアシストレーザアブレーション法を行って二軸配向した中間膜５５を形成し、前記中間膜上に下部電極５４２を形成し、前記下部電極上に圧電体膜５４３を形成し、前記圧電体膜上に上部電極５４１を形成する。下部電極、圧電体膜は、エピタキシャル成長によって形成される。【選択図】  図１
2005166864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、イオンビームアシストレーザアブレーション法により形成した層を一部有し、全体として二軸配向した中間膜を形成し、前記中間膜上にエピタキシャル成長によって下部電極を形成し、前記下部電極上にエピタキシャル成長によって圧電体膜を形成し、前記圧電体膜上に上部電極を形成する、圧電体デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
イオンビームアシストレーザアブレーション法により前記層を形成する際に、照射するアブレーションプルームの中心軸が基板の法線方向とほぼ５５度の角度をなすことを特徴とする、圧電体デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、イオンビームアシストレーザアブレーション法により形成する前記層が、フルオライト型酸化物、あるいはパイロクロア型酸化物であることを特徴とする、圧電体デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項において、イオンビームアシストレーザアブレーション法により前記層を形成する際に、イオンビームの照射方向が、基板の法線方向とほぼ５５度の角度をなし、かつアブレーションプルームの中心軸とほぼ７１度又はほぼ１１０度の角度をなすことを特徴とする、圧電体デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の製造方法により圧電体デバイスを形成する工程と、
前記圧電体デバイスの前記圧電体膜の変形によって内容積が変化するキャビティを、前記圧電体デバイスの前記基板に形成する工程と、
を備えた液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法により形成された液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする、液体吐出装置の製造方法。
【請求項７】
基板上に、中間膜、下部電極、圧電体膜及び上部電極を形成してなる圧電体デバイスであって、前記中間膜は、イオンビームアシストレーザアブレーション法により形成した層を一部有し、全体として二軸配向していることを特徴とする、圧電体デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の圧電体デバイスを備えた液体吐出ヘッドであって、前記基板に、前記圧電体膜の変形によって内容積が変化するキャビティを形成した、液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置。
【請求項１０】
基板上にイオンビームを照射可能なイオン源と、前記基板の法線方向とほぼ５５度の角度をなす位置に配置されたターゲットにレーザー光を照射しターゲット構成粒子のプルームを発生可能なレーザー光発生装置と、を備えた薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電体膜とこれを挟んで配置される一対の電極を備えた圧電体デバイス、この圧電体デバイスを備えた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に係り、特に、優れた配向性を有する圧電体膜を備えた圧電体デバイス等に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体デバイスに用いられる圧電体膜として、ペロブスカイト型結晶構造を有し、化学式ＡＢＯ3で示すことのできる複合酸化物が知られている。例えばＡには鉛（Ｐｂ）、Ｂにジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）の混合を適用したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が知られている。
【０００３】
この圧電体膜の特性向上のため、結晶配向を所望の向きに揃える試みが種々行われている。
【０００４】
酸化物超伝導体の分野では、イオンビームアシストを併用したスパッタ法による面内配向膜の形成が提案されている（特開平６−１４５９７７号）。
【特許文献１】特開平６−１４５９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、結晶配向が所望の向きに揃えられた圧電体膜を効率よく得ることは困難であった。
【０００６】
本発明は、結晶配向が所望の向きに揃えられた圧電体膜を備えた圧電体デバイスを効率良く製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による圧電体デバイスの製造方法は、基板上に、イオンビームアシストレーザアブレーション法により形成した層を一部有し、全体として二軸配向した中間膜を形成し、前記中間膜上にエピタキシャル成長によって下部電極を形成し、前記下部電極上にエピタキシャル成長によって圧電体膜を形成し、前記圧電体膜上に上部電極を形成することを特徴とする。
【０００８】
上記製造方法において、イオンビームアシストレーザアブレーション法により前記層を形成する際に、照射するアブレーションプルームの中心軸が基板の法線方向とほぼ５５度の角度をなすことが望ましい。
【０００９】
上記製造方法において、イオンビームアシストレーザアブレーション法により形成する前記層が、フルオライト型酸化物、あるいはパイロクロア型酸化物であることが望ましい。
【００１０】
上記製造方法において、イオンビームアシストレーザアブレーション法により前記層を形成する際に、イオンビームの照射方向が、基板の法線方向とほぼ５５度の角度をなし、かつアブレーションプルームの中心軸とほぼ７１度又はほぼ１１０度の角度をなすことが望ましい。
【００１１】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、上記の製造方法により圧電体デバイスを形成する工程と、前記圧電体デバイスの前記圧電体膜の変形によって内容積が変化するキャビティを、前記圧電体デバイスの前記基板に形成する工程と、を備えている。
【００１２】
本発明の液体吐出装置の製造方法は、上記の製造方法により形成された液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする。
【００１３】
本発明の圧電体デバイスは、基板上に、中間膜、下部電極、圧電体膜及び上部電極を形成してなる圧電体デバイスであって、前記中間膜は、イオンビームアシストレーザアブレーション法により形成した層を一部有し、全体として二軸配向していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の液体吐出ヘッドは、上記の圧電体デバイスを備えた液体吐出ヘッドであって、前記基板に、前記圧電体膜の変形によって内容積が変化するキャビティを形成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の液体吐出装置は、上記の液体吐出ヘッドを備えている。
【００１６】
本発明の薄膜形成装置は、基板上にイオンビームを照射可能なイオン源と、前記基板の法線方向とほぼ５５度の角度をなす位置に配置されたターゲットにレーザー光を照射しターゲット構成粒子のプルームを発生可能なレーザー光発生装置と、を備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜１．圧電体デバイスの構成＞
図１は、本発明の圧電体デバイス及びこれを用いた液体吐出ヘッドの実施形態を示す断面図である。
【００１８】
図１に示す圧電体デバイス５４は、基板５２、基板５２上の中間膜５５、中間膜５５上の下部電極５４２、下部電極５４２上の圧電体膜５４３、および圧電体膜５４３上の上部電極５４１を有している。
【００１９】
＜１−１．基板＞
基板５２は、下部電極５４２等を支持する機能を有するものであり、平板状をなす部材で構成されている。
【００２０】
基板５２としては、例えば、Ｓｉ基板、ＳＯＩ（Si on Insulator）基板等を用いることができる。この場合、その表面が自然酸化膜又は熱酸化膜であるＳｉＯ2膜や、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化ジルコニウムなどの各種金属材料等で覆われているものを用いることができる。
【００２１】
また、基板５２は、各種樹脂基板、各種金属基板、各種ガラス基板等で構成されていてもよい。この場合、基板５２としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ボリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の各種樹脂材料、または、各種金属基板、各種ガラス材料等で構成される基板を用いることができる。
【００２２】
これらのＳｉ基板、ＳＯＩ基板、各種樹脂基板、各種金属基板、各種ガラス基板等は、いずれも、汎用的な基板である。このため、基板５２として、これらの基板を用いることにより、圧電体デバイスの製造コストを削減することができる。
【００２３】
基板５２の平均厚さは、特に限定されないが、１０μｍ〜１ｍｍ程度であるのが好ましく、１００〜６００μｍ程度であるのがより好ましい。基板５２の平均厚さを、前記範囲内とすることにより、圧電体デバイスは、十分な強度を確保しつつ、その薄型化（小型化）を図ることができる。
【００２４】
＜１−２．中間膜＞
基板５２上には、薄膜よりなる中間膜５５が形成されている。
【００２５】
中間膜５５のうちの一部の層は、イオンビームアシストレーザアブレーション法により層を形成する際に、照射するアブレーションプルームの中心軸が基板の法線方向とほぼ５５度、特に５３度以上５７度以下の角度をなすような配置にして行うことにより二軸配向するように形成されたものである。一部の層が二軸配向し、その後エピタキシャル成長させることにより、中間膜５５全体が、その表面で二軸配向するようになる。さらに、このような中間膜５５上には、下部電極５４２をエピタキシャル成長させることができる。
【００２６】
このような中間膜５５の組成は特に限定されないが、このうちイオンビームアシストレーザアブレーション法により二軸配向させる層については、フルオライト型あるいはパイロクロア型の金属酸化物が好ましい。
【００２７】
これらの金属酸化物は、イオンビームアシストレーザアブレーション法により二軸配向して形成することが可能であるほか、下部電極５４２をエピタキシャル成長させるのに適している。
【００２８】
フルオライト型の金属酸化物としては、例えば、ＲＥx（Ｚｒ1-yＣｅy）1-xＯ2-0.5x（０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体が挙げられるが、ＹＳＺ、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＵＯ2、又は、これらを含む固溶体等が好ましく、これらの中でも、特に、ＹＳＺ、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、又はこれらの固溶体のうち少なくとも１種を用いるのが好ましい。
【００２９】
パイロクロア型の金属酸化物としては、例えば、パイロクロア構造のＲＥ2（Ｚｒ1-yＣｅy）2Ｏ7（０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体が挙げられるが、Ｌａ2Ｚｒ2Ｏ7、Ｎｄ2Ｚｒ2Ｏ7、Ｓｍ2Ｚｒ2Ｏ7、Ｅｕ2Ｚｒ2Ｏ7、Ｇｄ2Ｚｒ2Ｏ7、等が好ましく、これらの中でも、特に、Ｎｄ2Ｚｒ2Ｏ7、Ｓｍ2Ｚｒ2Ｏ7、Ｇｄ2Ｚｒ2Ｏ7、の少なくとも１種を用いるのが好ましい。
【００３０】
また、中間膜５５は、立方晶（１００）配向であるのが好ましい。中間膜５５を立方晶（１００）配向とすることにより、下部電極５４２をエピタキシャル成長させることができる。
【００３１】
＜１−３．下部電極＞
中間膜５５上には、下部電極５４２が形成されている。前述したように、中間膜５５は、二軸配向しているので、この中間膜５５上に、下部電極５４２を形成することにより、下部電極５４２は、配向方位が揃ったものとなる。特に、下部電極５４２は、中間膜５５上にエピタキシャル成長により形成することが望ましい。このような下部電極５４２を形成することにより、圧電体デバイスは、各種特性が向上する。
【００３２】
この下部電極５４２の組成は、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｒｕなどの金属材料で構成することが望ましい。これら金属材料の層を複数形成してもよい。例えば、２０ｎｍ厚のＴｉ／２０ｎｍ厚のＩｒ／１４０ｎｍ厚のＰｔという層構造で下部電極を構成する。これらの金属材料は、良好な導電性を有している。
【００３３】
また、下部電極５４２の組成は、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含むものでもよい。この場合、好ましくはペロブスカイト構造を有する金属酸化物を主材料とするものである。
【００３４】
ペロブスカイト構造を有する金属酸化物としては、例えば、Ｍ2ＲｕＯ4（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、ＲＥ2ＮｉＯ4（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏx（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＣｒＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＭｎＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＣｏＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、ＲＥＮｉＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、のいずれかあるいは固溶体を含むことが望ましい。特に、ＣａＲｕＯ3、ＳｒＲｕＯ3、ＢａＲｕＯ3、ＳｒＶＯ3、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ3、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3、ＬａＮｉＯx、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxまたは、これらを含む固溶体等が好ましく、特に、ＳｒＲｕＯ3、ＬａＮｉＯx、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx、または、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種であるのが好ましい。これらのペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、導電性や化学的安定性に優れている。このため、下部電極５４２も、導電性や化学的安定性に優れたものとすることができる。
【００３５】
ペロブスカイト構造を有する下部電極５４２は、例えば、立方晶（１００）、正方晶（００１）、菱面体晶（１００）、擬立方晶（１００）配向、擬立方晶（１１０）配向、擬立方晶（１１１）配向等でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、これらの中でも、特に、立方晶（１００）配向または擬立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているものが好ましい。
【００３６】
また、下部電極５４２の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜３００ｎｍ程度とするのが好ましく、５０〜１５０ｎｍ程度とするのがより好ましい。これにより、下部電極５４２は、電極としての機能を十分に発揮することができる。
【００３７】
＜１−４．圧電体膜＞
この下部電極５４２上には、圧電体膜５４３が形成されている。下部電極５４２は、前述の通り配向方位が揃っているので、この下部電極５４２上に圧電体膜５４３を形成することにより、圧電体膜５４３は、配向方位が揃ったものとなる。特に、圧電体膜５４３は、下部電極上にエピタキシャル成長により形成することが望ましい。
【００３８】
圧電体膜５４３は、各種圧電体材料で構成することができるが、ペロブスカイト構造を有する圧電体材料を含むものが好ましく、ペロブスカイト構造を有する圧電体材料を主材料とするものがより好ましい。さらに、ペロブスカイト構造を有する圧電体材料としては、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長しているもの、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、特に、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているものが好ましい。これにより、電界歪み特性等の各種特性が向上する。
【００３９】
このペロブスカイト構造を有する圧電体材料としては、例えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（ＰＺＴ）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（ＰＬＺＴ）、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3（ＢＳＴ）、ＢａＴｉＯ3、ＫＮｂＯ3、Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ3（ＰＺＮ）、Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3（ＰＭＮ）、ＰｂＦｅＯ3、ＰｂＷＯ3のようなペロブスカイト構造の金属酸化物、ＳｒＢｉ2（Ｔａ，Ｎｂ）2Ｏ9、（Ｂｉ，Ｌａ）4Ｔｉ3Ｏ12のようなＢｉ層状化合物、または、これらを含む固溶体（ＰＭＮ−ＰＴ、ＰＺＮ−ＰＴ等）が挙げられるが、これらの中でも、特に、ＰＺＴ、ＢＳＴ、または、ＰＭＮ−ＰＴ、ＰＺＮ−ＰＴ等のリラクサ材料が好ましい。更に、Ｐｂ（Ｍ1/3Ｎ2/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｓｃ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、Ｐｂ（Ｍ2/3Ｎ1/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、のいずれかあるいは混相からなるリラクサ材料ＰＭＮと、Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3（ＰＺＴ、０．０≦ｘ≦１．０）との固溶体ＰＭＮy−ＰＺＴ1-yを含むことが望ましい。これにより、圧電体デバイス５４は、各種特性が特に優れたものとなる。
【００４０】
なお、下部電極５４２が、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含むもの（特に、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を主材料とするもの）である場合、このペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、ペロブスカイト構造を有する圧電体材料との格子不整合が小さい。このため、下部電極５４２上には、圧電体膜５４３を、容易かつ確実に、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長させることができる。また、得られる圧電体膜５４３は、下部電極５４２との接合性が向上する。
【００４１】
また、圧電体膜５４３の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、１００〜３０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５００〜２０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。圧電体膜５４３の平均厚さを、前記範囲とすることにより、圧電体デバイス５４の大型化を防止しつつ、各種特性を好適に発揮し得る圧電体デバイスとすることができる。
【００４２】
＜１−５．上部電極＞
圧電体膜５４３上には、上部電極５４１が形成されている。
【００４３】
この上部電極５４１の構成材料としては、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、または、これらを含む合金等のうちの、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４４】
また、上部電極５４１の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜１５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
【００４５】
＜２．圧電体デバイスの製造方法＞
次に、図２に基づき、圧電体デバイスの製造方法について説明する。
【００４６】
以下に示す圧電体デバイス５４の製造方法は、基板５２上に中間膜５５を形成する工程（中間膜形成工程）と、中間膜５５上に下部電極５４２を形成する工程（下部電極形成工程）と、下部電極５４２上に圧電体膜５４３を形成する工程（圧電体膜形成工程）と、圧電体膜５４３上に上部電極５４１を形成する工程（上部電極形成工程）と、圧電体膜及び上部電極をパターニングする工程（パターニング工程）とを有している。以下、各工程について、順次説明する。
【００４７】
まず、基板５２を用意する。この基板５２には、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に使用される。
【００４８】
［１Ｃ］中間膜形成工程
次に、基板５２上に中間膜５５を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。
【００４９】
図３は、中間膜の形成工程に使用する成膜装置の概略説明図である。図３（Ａ）は基板表面と水平な方向に見た図、図３（Ｂ）は基板表面と垂直な方向に見た図である。まず、基板５２を基板ホルダーに装填して、真空装置内に設置する。
【００５０】
なお、真空装置内には、基板５２に対向して、前述したような中間膜５５の構成元素を含む第１ターゲット１１が所定距離、離間して配置されている。なお、第１ターゲット１１としては、目的とする中間膜５５の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。
【００５１】
次いで、レーザー光１０を第１ターゲット１１に照射すると、第１ターゲット１１から酸素原子および金属原子を含む原子が叩き出され、プルーム１２が発生する。換言すれば、このプルーム１２が基板５２に向かって照射される。そして、このプルーム１２は、基板５２上に接触するようになる。
【００５２】
このレーザー光１０は、好ましくは波長が１５０〜３００ｎｍ程度、パルス長が１〜１００ｎｓ程度のパルス光とされる。具体的には、レーザー光１０としては、例えば、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキシマレーザーのようなエキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＣＯ2レーザー等が挙げられる。これらの中でも、レーザー光としては、特に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。ＡｒＦエキシマレーザーおよびＫｒＦエキシマレーザーは、いずれも、取り扱いが容易であり、また、より効率よく原子を第１ターゲットから叩き出すことができる。
【００５３】
このとき、アブレーションプルーム１２の中心軸が、図３（Ａ）に示すように、基板５２の法線方向とほぼ５５度、例えば５３度以上５７度以下、好ましくは５４度以上５６度以下の角度をなすように、位置関係を調整することが好ましい。これにより、イオンビーム照射無しでも、立方晶（１００）配向で面内でも若干配向した中間膜５５が得られる。なお、アブレーションプルーム１２の方向は、ターゲット１１を中心として多方向に拡散する部分もある。従って、アブレーションプルーム１２の方向を厳密に制御する必要がある場合は、図３（Ａ）に示すように、例えば中央に透過口を設けた遮蔽板１４を、ターゲット１１と基板５２との間に配置することが望ましい。
【００５４】
また、イオンビームアシストレーザアブレーション法で二軸配向させる層を形成する場合には、これとほぼ同時に、基板５２の表面に対して、イオンビーム１７を所定角度傾斜させて照射する。
【００５５】
このとき、基板５２の表面に照射するイオンビーム１７としては、特に限定されないが、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトンのような不活性ガスのうちの少なくとも１種のイオン、または、これらのイオンと酸素イオンとの混合イオン等が挙げられる。
【００５６】
このイオンビームのイオン源１６としては、例えば、Kauffmanイオン源等を用いるのが好ましい。このイオン源を用いることにより、イオンビームを比較的容易に生成することができる。
【００５７】
また、イオンビーム１７の照射方向が基板表面の法線方向に対してなす角度（前記所定角度）は、図３（Ａ）に示すように、ほぼ５５度、例えば５３度以上５７度以下、特に５４度以上５６度以下とするのが好ましい。このような照射角度に設定して、イオンビーム１７を基板５２の表面に照射することにより、立方晶（１００）配向で、かつ、二軸配向した中間膜５５を形成することができる。
【００５８】
このとき、イオンビーム照射に伴う二軸配向の方向と、所定角度のアブレーションプルーム接触自体による二軸配向の方向とが整合する必要があるため、イオンビーム照射の方向を、アブレーションプルームの中心軸とほぼ７１度あるいはほぼ１１０度の角度をなすように調整する。この角度は、例えば６９度以上７３度以下あるいは１０８度以上１１２度以下、特に７０度以上７２度以下あるいは１０９度以上１１１度以下の範囲が好ましい。図３（Ｂ）のイオン源１６ａとイオンビーム１７ａは、イオンビーム照射の方向とアブレーションプルームの中心軸とがほぼ７１度の角度をなす場合の配置を示し、図３（Ｂ）のイオン源１６ｂとイオンビーム１７ｂは、イオンビーム照射の方向とアブレーションプルームの中心軸とがほぼ１１０度の角度をなす場合の配置を示す。イオンビーム照射の方向とアブレーションプルームの中心軸とがほぼ７１度の角度をなす場合、イオンビーム１７ａの照射方向とアブレーションプルーム１２の中心軸とを基板５２上に垂直に投影すると、投影後の各方向は互いにほぼ９０度の角度で交わることとなる。一方、イオンビーム照射の方向とアブレーションプルームの中心軸とがほぼ１１０度の角度をなす場合、イオンビーム１７ｂの照射方向とアブレーションプルーム１２の中心軸とを基板５２上に垂直に投影すると、投影後の各方向は互いにほぼ１８０度異なる方向となる。
【００５９】
このような中間膜５５の形成における各条件は、中間膜５５が面内配向し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。
【００６０】
レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下とするのがより好ましい。
【００６１】
レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ2以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ2以上とするのがより好ましい。
【００６２】
イオンビーム加速電圧は、１００〜３００Ｖ程度とするのが好ましく、１５０〜２５０Ｖ程度とするのがより好ましい。
【００６３】
また、イオンビームの照射量は、１〜３０ｍＡ程度とするのが好ましく、２〜１０ｍＡ程度とするのがより好ましい。
【００６４】
基板５２の温度は、３００〜８００℃程度とするのが好ましく、４００〜７００℃程度とするのがより好ましい。基板温度が所定温度以下になると中間膜材料の自己配向性が変化し、目的とする配向が得られないことがあるためである。
【００６５】
基板５２と第１ターゲット１１との距離は、３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度とするのが好ましく、５０〜８０ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【００６６】
また、真空装置内の圧力は、１３３×１０-1Ｐａ（１×１０-1Ｔｏｒｒ）以下とするのが好ましく、１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）以下とするのがより好ましい。
【００６７】
真空装置内の雰囲気は、不活性ガスと酸素との混合比を、体積比で１００：１〜２：１程度とするのが好ましく、２０：１〜５：１程度とするのがより好ましい。
【００６８】
また、このとき、レーザー光およびイオンビームの照射時間を適宜設定することにより、中間膜５５の厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光およびイオンビームの照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、１００分以上とするのが好ましく、１５０分以上とするのがより好ましい。
【００６９】
中間膜５５のうち、イオンビームアシストレーザアブレーション法によって二軸配向させる層の形成における各条件を、それぞれ、前記範囲とすると、より効率よく二軸配向させることができる。
【００７０】
例えば、イオンビーム１７の基板５２の表面に対する照射角度（基板５２の法線方向とのなす角度）を５５°、レーザー光の周波数を１０Ｈｚ、レーザー光のエネルギー密度２Ｊ／ｃｍ2、イオンビーム加速電圧を２００Ｖ、イオンビームの照射量を８ｍＡ、基板５２の温度を１００℃、基板５２と第１ターゲットとの距離を７０ｍｍ、真空装置内の圧力を１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）、不活性ガスと酸素との混合比を体積比で１０：１、レーザー光及びイオンビームの照射時間を１６５分、の条件で、１μｍ厚のＹＳＺを中間膜５５として堆積した場合、図４に示すように、立方晶（１００）配向であるＹＳＺの（１１１）面のＸＲＤφスキャンの半値幅は、２３°であった。
【００７１】
更に、そこから、基板の法線方向とイオンビームの照射方向のなす角度を５５度に保ったまま基板の法線方向とアブレーションプルームの中心軸とのなす角度を５５度から変化させた場合、あるいは、基板の法線方向とアブレーションプルームの中心軸とのなす角度および基板の法線方向とイオンビーム照射方向とのなす角度を５５度に保ったままアブレーションプルームの中心軸とイオンビーム照射方向とのなす角度を１１０度から変化させた場合、表１に示すように、ＹＳＺの（１１１）面のＸＲＤφスキャンの半値幅は、２３°より大きくなり、面内配向度が劣化した。
【００７２】
【表１】
2005166864.tif 000003
なお、イオンビームアシストレーザアブレーション法によって二軸配向した層を一部形成した後、イオンビーム照射を伴わずにエピタキシャル成長によって中間膜５５を形成することもできる。この際、上記の方法に限らず、ＣＶＤ法、スパッタ法、ゾルゲル法などの方法によりエピタキシャル成長させて形成してもよい。
【００７３】
［２Ｃ］下部電極形成工程
次に、中間膜５５上に下部電極５４２を形成する。この下部電極５４２は、例えば、次のようにして形成することができる。
【００７４】
なお、下部電極５４２の形成に先立って、前記第１ターゲットに代わり、基板５２上の中間膜５５に対向して、前述したような下部電極５４２の構成元素を含む第２ターゲットが所定距離、離間して配置される。なお、第２ターゲットとしては、目的とする下部電極５４２の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。
【００７５】
前記工程［１Ｃ］に引き続き、中間膜５５上に、下部電極を構成する各種金属原子（及び該当する場合には酸素原子）を含む原子が叩き出され、プルームが発生する。そして、このプルームが中間膜５５の表面（上面）に接触する。
【００７６】
このプルームは、前記第２ターゲット表面に、前記工程［１Ｃ］と同様に、レーザー光を照射することにより、第２ターゲットから各種金属原子等を含む原子を叩きだして、発生させるのが好ましい。
【００７７】
このようなレーザー光は、前記工程［１Ｃ］と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。
【００７８】
また、下部電極５４２の形成における各条件は、各種金属原子が、所定の比率（例えば、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物における組成比）で、中間膜５５上に到達し、下部電極５４２を形成し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。
【００７９】
レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下程度とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下程度とするのがより好ましい。
【００８０】
レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ2以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ2以上とするのがより好ましい。
【００８１】
中間膜５５が形成された基板５２の温度は、３００〜８００℃程度とするのが好ましく、４００〜７００℃程度とするのがより好ましい。
【００８２】
中間膜５５が形成された基板５２と第２ターゲットとの距離は、３０〜１００ｍｍとするのが好ましく、５０〜８０ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【００８３】
また、真空装置内の圧力は、１気圧以下が好ましく、そのうち、酸素分圧は、例えば、酸素ガス供給下で１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましく、原子状酸素ラジカル供給下で１３３×１０-5Ｐａ（１×１０-5Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましい。
【００８４】
また、このとき、レーザー光の照射時間を適宜設定することにより、下部電極５４２の平均厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光の照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、３０〜９０分程度とするのが好ましく、６０分程度とするのがより好ましい。
【００８５】
下部電極５４２の形成における各条件を、それぞれ、前記範囲とすると、効率よく下部電極５４２を形成することができる。
【００８６】
例えば、レーザー光の周波数を１０Ｈｚ、レーザー光のエネルギー密度を２Ｊ／ｃｍ2、基板５２の温度を６００℃、基板５２と第２ターゲットとの距離を７０ｍｍ、酸素分圧を酸素ガス供給下で１３３×１０-2Ｐａ（１×１０-2Ｔｏｒｒ）、レーザー光の照射時間を６０分、の条件で、１００ｎｍ厚のＳｒＲｕＯ3を下部電極５４２として堆積した場合、擬立方晶（１００）配向であるＳｒＲｕＯ3の擬立方晶（１０１）面のＸＲＤφスキャンの半値幅は、２１°であった。
【００８７】
更に、そこから、基板の法線方向とイオンビームの照射方向とのなす角度を５５度に保ったまま基板の法線方向とアブレーションプルームの中心軸とのなす角度を５５度から変化させた場合、あるいは、基板の法線方向とアブレーションプルームの中心軸とのなす角度および基板の法線方向とイオンビーム照射方向とのなす角度を５５度に保ったままアブレーションプルームの中心軸とイオンビーム照射方向とのなす角度を１１０度から変化させた場合、上掲表１に示すように、ＳｒＲｕＯ3の擬立方晶（１０１）面のＸＲＤφスキャンの半値幅は、２１°より大きくなり、面内配向度が劣化した。  
【００８８】
以上のようにして、下部電極５４２が得られる。
【００８９】
なお、上記の方法に限らず、下部電極５４２は、ＣＶＤ法、スパッタ法、ゾルゲル法などの方法によりエピタキシャル成長させて形成してもよい。
【００９０】
［３Ｃ］圧電体膜形成工程
次に、下部電極５４２上に圧電体膜５４３を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。
【００９１】
なお、圧電体膜５４３の形成に先立って、前記第２ターゲットに代わり、基板５２に対向して、前述したような圧電体膜５４３の構成元素を含む第３ターゲットが所定距離、離間して配置される。なお、第３ターゲットとしては、目的とする圧電体膜５４３の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。
【００９２】
前記工程［２Ｃ］に引き続き、下部電極５４２上に、酸素原子および各種金属原子を含む原子のプルームを照射する。そして、このプルームが下部電極５４２の表面（上面）に接触することにより、ペロブスカイト構造を有する圧電体材料（前述した通りである）を含む圧電体膜５４３が、例えば正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長により膜状に形成される。
【００９３】
このプルームは、前記第３ターゲット表面に、前記工程［１Ｃ］と同様に、レーザー光を照射することにより、第３ターゲットから酸素原子および各種金属原子を含む原子を叩きだして、発生させるのが好ましい。
【００９４】
このようなレーザー光は、前記工程［１Ｃ］と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。
【００９５】
また、圧電体膜５４３の形成における各条件は、各種金属原子が、所定の比率（すなわち、ペロブスカイト構造を有する圧電体材料における組成比）で、下部電極５４２上に到達し、圧電体膜５４３を形成し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。
【００９６】
レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下とするのがより好ましい。
【００９７】
レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ2以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ2以上とするのがより好ましい。
【００９８】
下部電極５４２が形成された基板５２の温度は、３００〜８００℃程度とするのが好ましく、４００〜７００℃程度とするのがより好ましい。
【００９９】
下部電極５４２が形成された基板５２と第３ターゲットとの距離は、３０〜１００ｍｍとするのが好ましく、５０〜８０ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【０１００】
また、真空装置内の圧力は、１気圧以下が好ましく、そのうち、酸素分圧は、例えば、酸素ガス供給下で１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましく、原子状酸素ラジカル供給下で１３３×１０-5Ｐａ（１×１０-5Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましい。
【０１０１】
また、このとき、レーザー光の照射時間を適宜設定することにより、圧電体膜５４３の平均厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光の照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、６０分以上とするのが好ましく、１２０分以上とするのがより好ましい。
【０１０２】
圧電体膜５４３の形成における各条件を、それぞれ前記範囲とすると、効率よく圧電体膜５４３を形成することができる。
【０１０３】
例えば、レーザー光の周波数を１０Ｈｚ、レーザー光のエネルギー密度を２Ｊ／ｃｍ2、基板５２の温度を６００℃、基板５２と第３ターゲットとの距離を７０ｍｍ、酸素分圧を酸素ガス供給下で１３３×１０-2Ｐａ（１×１０-2Ｔｏｒｒ）、レーザー光の照射時間を１８０分、の条件で、１μｍ厚のＰｂ（Ｚｒ0.55Ｔｉ0.45）Ｏ3（ＰＺＴ）を圧電体膜５４３として堆積した場合、（１００）配向のＰＺＴの（１０１）面のＸＲＤφスキャンの半値幅は、１９°であった。
【０１０４】
更に、そこから、基板の法線方向とイオンビームの照射方向とのなす角度を５５度に保ったまま基板の法線方向とアブレーションプルームの中心軸とのなす角度を５５度から変化させた場合、あるいは、基板の法線方向とアブレーションプルームの中心軸とのなす角度および基板の法線方向とイオンビーム照射方向とのなす角度を５５度に保ったままアブレーションプルームの中心軸とイオンビーム照射方向とのなす角度を１１０度から変化させた場合、上掲表１に示すように、ＰＺＴの（１０１）面のＸＲＤφスキャンの半値幅は、１９°より大きくなり、面内配向度が劣化した。
【０１０５】
以上のようにして、圧電体膜５４３が得られる。
【０１０６】
なお、上記の方法に限らず、圧電体膜５４３は、ＣＶＤ法、スパッタ法、ゾルゲル法などの方法によりエピタキシャル成長させて形成してもよい。
【０１０７】
［４Ｃ］上部電極の形成工程
次に、図２［４Ｃ］に示すように、圧電体膜５４３上に上部電極５４１を形成する。具体的には、上部電極５４１として白金（Ｐｔ）等を１００ｎｍの膜厚に直流スパッタ法で成膜する。
【０１０８】
［５Ｃ］パターニング工程
次に、図２［５Ｃ］に示すように、圧電体膜５４３及び上部電極５４１を所定形状に加工して圧電体デバイスを形成する。具体的には、上部電極５４１上にレジストをスピンコートした後、所定形状に露光、現像してパターニングする。残ったレジストをマスクとして上部電極５４１、圧電体膜５４３をイオンミリング等でエッチングする。
【０１０９】
ここで、製造された圧電体デバイスの圧電定数を評価したところ、ｄ31＝２４０ｐＣ／Ｎであった。これは中間膜５５の形成にイオンビームを用いない場合の値ｄ31＝１６０ｐＣ／Ｎに比べて大きく、圧電特性が向上したことを示している。
【０１１０】
更に、そこから、基板の法線方向とイオンビームの照射方向とのなす角度を５５度に保ったまま基板の法線方向とアブレーションプルームの中心軸とのなす角度を５５度から変化させた場合、あるいは、基板の法線方向とアブレーションプルームの中心軸とのなす角度および基板の法線方向とイオンビーム照射方向とのなす角度を５５度に保ったままアブレーションプルームの中心軸とイオンビーム照射方向とのなす角度を１１０度から変化させて製造した場合、上掲表１に示すように、ｄ31は、２４０ｐＣ／Ｎより小さくなり、面内配向度の劣化に伴って、圧電特性が劣化した。
【０１１１】
以上のような工程［１Ｃ］〜［５Ｃ］を経て、圧電体デバイス５４が製造される。
【０１１２】
＜３．インクジェット式記録ヘッドの構成＞
本発明の圧電体デバイスを備える液体吐出ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドについて説明する。
【０１１３】
図５は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの実施形態を示す分解斜視図である。前述の図１は、図５に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を断面図で表したものである。なお、図５は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。
【０１１４】
図５に示すインクジェット式記録ヘッド５０（以下、単に「ヘッド５０」と言う。）は、ノズル板５１と、インク室基板５２と、振動板５３と、振動板５３に接合された圧電素子（振動源）５４とを備え、これらが基体５６に収納されている。なお、このヘッド５０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。
【０１１５】
ノズル板５１は、例えばステンレス製の圧延プレート等で構成されている。このノズル板５１には、インク滴を吐出するための多数のノズル５１１が形成されている。これらのノズル５１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
【０１１６】
このノズル板５１には、インク室基板５２が固着（固定）されている。このインク室基板５２は、ノズル板５１、側壁（隔壁）５２２および後述する振動板５３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）５２１と、インクカートリッジ６３１から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ５２３と、リザーバ５２３から各インク室５２１に、それぞれインクを供給する供給口５２４とが区画形成されている。
【０１１７】
これらのインク室５２１は、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル５１１に対応して配設されている。各インク室５２１は、後述する振動板５３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
【０１１８】
このインク室基板５２を得るための母材としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種プラスチック基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド５０の製造コストを低減することができる。
【０１１９】
また、これらの中でも、母材としては、（１１０）配向シリコン単結晶基板を用いるのが好ましい。この（１１０）配向シリコン単結晶基板は、異方性エッチングに適しているのでインク室基板５２を、容易かつ確実に形成することができる。
【０１２０】
このインク室基板５２の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍ程度とするのが好ましく、１００〜５００μｍ程度とするのがより好ましい。
【０１２１】
また、インク室５２１の容積は、特に限定されないが、０．１〜１００ｎＬ程度とするのが好ましく、０．１〜１０ｎＬ程度とするのがより好ましい。
【０１２２】
一方、インク室基板５２のノズル板５１と反対側には、振動板５３が接合され、さらに振動板５３のインク室基板５２と反対側には、複数の圧電素子５４が、中間膜であるバッファ層５５を介して設けられている。
【０１２３】
また、振動板５３の所定位置には、振動板５３の厚さ方向に貫通して連通孔５３１が形成されている、この連通孔５３１を介して、後述するインクカートリッジ６３１からリザーバ５２３に、インクが供給可能となっている。
【０１２４】
各圧電素子５４は、それぞれ、下部電極５４２と上部電極５４１との間に圧電体膜５４３を介挿してなり、各インク室５２１のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子５４は、後述する圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。
【０１２５】
これらの圧電素子５４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板５３は、圧電素子５４の振動により振動し、インク室５２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
【０１２６】
基体５６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体５６にインク室基板５２が固定、支持されている。
【０１２７】
このようなヘッド５０は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子５４の下部電極５４２と上部電極５４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体膜５４３に変形が生じない。このため、振動板５３にも変形が生じず、インク室５２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル５１１からインク滴は吐出されない。
【０１２８】
一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子５４の下部電極５４２と上部電極５４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体膜５４３に変形が生じる。これにより、振動板５３が大きくたわみ、インク室５２１の容積変化が生じる。このとき、インク室５２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル５１１からインク滴が吐出される。
【０１２９】
１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極５４２と上部電極５４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子５４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室５２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、後述するインクカートリッジ６３１からノズル５１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル５１１からインク室５２１へと入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ６３１からリザーバ５２３を経てインク室５２１へ供給される。
【０１３０】
このようにして、ヘッド５０において、印刷させたい位置の圧電素子５４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
【０１３１】
＜４．インクジェット式記録ヘッドの製造方法＞
次に、ヘッド５０の製造方法の一例について説明する。前述したようなヘッド５０は、例えば、次のようにして製造することができる。
【０１３２】
−１０−  まず、インク室基板５２となる母材と、振動板５３とを貼り合わせ（接合して）、これらを一体化させる。
【０１３３】
この接合には、例えば、母材と振動板５３とを圧着させた状態で熱処理する方法が好適に用いられる。かかる方法によれば、容易かつ確実に、母材と振動板５３とを一体化させることができる。
【０１３４】
この熱処理条件は、特に限定されないが、１００〜６００℃×１〜２４時間程度とするのが好ましく、３００〜６００℃×６〜１２時間程度とするのがより好ましい。なお、接合には、その他の各種接着方法、各種融着方法等を用いてもよい。
【０１３５】
−２０−  次に、振動板５３上に、バッファ層５５を介して圧電素子５４を形成する。これは、前述した工程［１Ｃ］〜［５Ｃ］と同様にして行うことができる。
【０１３６】
−３０−  次に、インク室基板５２となる母材の圧電素子５４に対応した位置に、それぞれインク室５２１となる凹部を、また、所定位置にリザーバ５２３および供給口５２４となる凹部を形成する。
【０１３７】
具体的には、インク室５２１、リザーバ５２３および供給口５２４を形成すべき位置に合せて、マスク層を形成した後、例えば、平行平板型反応性イオンエッチング、誘導結合型方式、エレクトロンサイクロトロン共鳴方式、ヘリコン波励起方式、マグネトロン方式、プラズマエッチング方式、イオンビームエッチング方式等のドライエッチング、５重量％〜４０重量％程度の水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の高濃度アルカリ水溶液によるウェットエッチングを行う。
【０１３８】
これにより、母材を、その厚さ方向に振動板５３が露出する程度にまで削り取り（除去し）、インク室基板５２を形成する。なお、このとき、エッチングされずに残った部分が、側壁５２２となり、また、露出した振動板５３は、振動板としての機能を発揮し得る状態となる。
【０１３９】
なお、母材として、（１１０）配向シリコン基板を用いる場合には、前述の高濃度アルカリ水溶液を用いることにより、母材は、容易に異方性エッチングされるので、インク室基板５２の形成が容易となる。
【０１４０】
−４０−  次に、複数のノズル５１１が形成されたノズル板５１を、各ノズル５１１が各インク室５２１となる凹部に対応するように位置合わせして接合する。これにより、複数のインク室５２１、リザーバ５２３および複数の供給口５２４が画成される。
【０１４１】
この接合には、例えば、接着剤による接着等の各種接着方法、各種融着方法等を用いることができる。
【０１４２】
−５０−  次に、インク室基板５２を基体５６に取り付ける。以上のようにして、インクジェット式記録ヘッド５０が得られる。
【０１４３】
＜５．インクジェットプリンタ＞
本発明のインクジェット式記録ヘッドを備えた液体吐出装置であるインクジェットプリンタについて説明する。
【０１４４】
図６は、本発明のインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図６中、上側を「上部」、下側を「下部」と言う。
【０１４５】
図６に示すインクジェットプリンタ６０は、装置本体６２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ６２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排出口６２２と、上部面に操作パネル６７とが設けられている。
【０１４６】
操作パネル６７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
【０１４７】
また、装置本体６２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット６３を備える印刷装置（印刷手段）６４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置６４に送り込む給紙装置（給紙手段）６５と、印刷装置６４および給紙装置６５を制御する制御部（制御手段）６６とを有している。
【０１４８】
制御部６６の制御により、給紙装置６５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット６３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット６３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット６３の往復動と、記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
【０１４９】
印刷装置６４は、ヘッドユニット６３と、ヘッドユニット６３の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３を往復動させる往復動機構６４２とを備えている。
【０１５０】
ヘッドユニット６３は、その下部に、多数のノズル５１１を備えるインクジェット式記録ヘッド５０と、インクジェット式記録ヘッド５０にインクを供給するインクカートリッジ６３１と、インクジェット式記録ヘッド５０およびインクカートリッジ６３１を搭載したキャリッジ６３２とを有している。
【０１５１】
なお、インクカートリッジ６３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。この場合、ヘッドユニット６３には、各色にそれぞれ対応したインクジェット式記録ヘッド５０が設けられることになる。
【０１５２】
往復動機構６４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４３と、キャリッジガイド軸６４３と平行に延在するタイミングベルト６４４とを有している。
【０１５３】
キャリッジ６３２は、キャリッジガイド軸６４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６４４の一部に固定されている。
【０１５４】
キャリッジモータ６４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト６４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸６４３に案内されて、ヘッドユニット６３が往復動する。そして、この往復動の際に、インクジェット式記録ヘッド５０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【０１５５】
給紙装置６５は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２とを有している。
【０１５６】
給紙ローラ６５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａと駆動ローラ６５２ｂとで構成され、駆動ローラ６５２ｂは給紙モータ６５１に連結されている。これにより、給紙ローラ６５２は、トレイ６２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置６４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ６２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
【０１５７】
制御部６６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置６４や給紙装置６５等を制御することにより印刷を行うものである。
【０１５８】
制御部６６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）５４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置６４（キャリッジモータ６４１）を駆動する駆動回路、給紙装置６５（給紙モータ６５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。
【０１５９】
また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ６３１のインク残量、ヘッドユニット６３の位置、温度、湿度等の印刷環境等を検出可能な各種センサが、それぞれ電気的に接続されている。
【０１６０】
制御部６６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子５４、印刷装置６４および給紙装置６５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。
【０１６１】
＜６．その他＞
以上、本発明の圧電体デバイス、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０１６２】
例えば、本発明の圧電体デバイス、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタを構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、またはその他の構成を追加することもできる。
【０１６３】
また、例えば、圧電体デバイスおよびインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、それぞれ、任意の工程を追加することもできる。
【０１６４】
また、前記実施形態のインクジェット式記録ヘッドの構成は、例えば、各種工業用液体吐出装置の液体吐出機構に適用することもできる。この場合、液体吐出装置では、前述したようなインク（イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック等のカラー染料インク）の他、例えば、液体吐出機構のノズル（液体吐出口）からの吐出に適当な粘度を有する溶液や液状物質等が使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の圧電体デバイス及びこれを用いた液体吐出ヘッドの実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の圧電体デバイスの製造方法を説明する図である。
【図３】本発明のイオンビームアシストレーザアブレーション法を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態により製造したＹＳＺ中間膜のＸＲＤφスキャンの測定結果を示す図である。
【図５】本発明のインクジェット式記録ヘッドの実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】本発明のインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１６６】
１０…レーザー光、１１…ターゲット、１２…アブレーションプルーム、１４…遮蔽板、１６…イオン源、１７…イオンビーム、５０…インクジェット式記録ヘッド、５１…ノズル板、５１１…ノズル、５２…インク室基板、５２１…インク室、５２２…側壁、５２３…リザーバ、５２４…供給口、５３…振動板、５３１…連通孔、５４…圧電素子、５４１…上部電極、５４２…下部電極、５４３…圧電体膜、５５…中間膜（バッファ層）、５６…基体、６０…インクジェットプリンタ、６２…装置本体、６２１…トレイ、６２２…排紙口、６３…ヘッドユニット、６３１…インクカートリッジ、６３２…キャリッジ、６４…印刷装置、６４１…キャリッジモータ、６４２…往復動機構、６４３…キャリッジガイド軸、６４４…タイミングベルト、６５…給紙装置、６５１…給紙モータ、６５２…給紙ローラ、６５２ａ…従動ローラ、６５２ｂ…駆動ローラ、６６…制御部、６７…操作パネル、Ｐ…記録用紙
【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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