(57)【要約】【課題】  インクジェットヘッド等に用いる圧電体薄膜素子における圧電体薄膜１０３の圧電特性の電界強度依存性を小さくし、かつ低電界強度における圧電特性を向上させる。【解決手段】  圧電体薄膜１０３を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１（Ec+：圧電材料の正側の抗電界値、Ec-：負側の抗電界値）の関係を満たす材料、つまり抗電界が正又は負側のどちらか一方に大きく偏った材料とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子であって、
上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とする圧電体薄膜素子。
【請求項２】
請求項１記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜を構成している圧電材料が、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とする圧電体薄膜素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜を構成している圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイト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体薄膜素子。
【請求項４】
請求項３記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜を構成している圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種に、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種が添加されたものであることを特徴とする圧電体薄膜素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜の結晶構造が、（００１）面、（１１１）面又は（１１０）面に優先配向した菱面体晶であることを特徴とする圧電体薄膜素子。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧電体薄膜素子において、
圧電体薄膜の結晶構造が、（００１）面、（１１１）面又は（１１０）面に優先配向した正方晶であることを特徴とする圧電体薄膜素子。
【請求項７】
圧電体薄膜と該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子と、該圧電体薄膜素子の一方の電極膜側の面に設けられた振動板膜と、インクを収容する圧力室と、該圧力室に連通し、圧力室内のインクを吐出するインク吐出口とを備え、上記圧電体薄膜素子の圧電体薄膜の圧電効果により上記振動板膜を膜厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記インク吐出口から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、
上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満た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８】
請求項７記載のインクジェットヘッドにおいて、
圧電体薄膜を構成している圧電材料が、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満た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】
請求項７又は８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のインク吐出口から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。
【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電極膜と圧電体薄膜と第２電極膜とが順に積層されており、該各振動部上における第２電極膜が、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、
上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満た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、
圧電体薄膜を構成している圧電材料が、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とする角速度センサ。
【請求項１２】
第１電極膜と、該第１電極膜上に形成された圧電体薄膜と、該圧電体薄膜上に形成された第２電極膜とで構成された２つの圧電体薄膜素子を有し、該２つの圧電体薄膜素子における第２電極膜側の面同士が接着されているとともに、該接着された２つの圧電体薄膜素子において一方の圧電体薄膜素子の第１電極膜側の面を除く表面全体が被覆材で覆われてなるディスク装置用圧電アクチュエータであって、
上記２つの圧電体薄膜素子の圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とするディスク装置用圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１２記載のディスク装置用圧電アクチュエータにおいて、
２つの圧電体薄膜素子の圧電体薄膜を構成している圧電材料が、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることを特徴とするディスク装置用圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜積層構造の圧電体薄膜素子、該圧電体薄膜素子を用いてインク吐出口（微小ノズル）からインクを吐出させるインクジェットヘッド、該インクジェットヘッドを用いて記録媒体上に文字や図形を描くインクジェット式記録装置、並びに上記圧電体薄膜素子を用いた角速度センサ及びディスク装置（コンピュータの記録装置等として用いられるもの）用圧電アクチュエータに関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコン等の印刷装置としてインクジェット式記録装置を用いたプリンタが、取り扱いが簡単で印字性能がよくかつ低コストである等の理由から広く普及している。このインクジェット式記録装置には、熱エネルギーによってインク中に気泡を発生させ、その気泡による圧力波によりインク滴を吐出させるもの、静電力によりインク滴を吸引吐出させるもの、ピエゾ素子（圧電体薄膜素子）のような振動子による圧力波を利用したもの等、種々の方式がある。
【０００３】
一般に、上記ピエゾ素子を用いたものは、圧電体薄膜と該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子と、該圧電体薄膜素子の一方の電極膜側の面に設けられた振動板膜と、インクを収容する圧力室と、該圧力室に連通し、圧力室内のインクを吐出するインク吐出口とが設けられたインクジェットヘッドを有し、上記圧電体薄膜素子の圧電体薄膜の圧電効果により上記振動板膜を膜厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記インク吐出口から吐出させるように構成されている。上記インクの吐出方向と圧電体薄膜素子及び振動板膜の変位方向とは同方向である。このような構成において、第１及び第２電極膜を介して圧電体薄膜に所定の電圧を印加すると、圧電体薄膜が厚み方向と垂直な方向に伸縮することによって、圧電体薄膜及び振動板膜が厚み方向に凸状に変形して圧力室内のインクが圧縮され、これによりインク吐出口からインク滴が吐出する。そして、このようなインクジェットヘッドにおいて小型化やノズル（インク吐出口）の高密度化を実現するために、圧電体を薄膜化して半導体で用いられるフォトリソプロセスを適用することが試みられている。
【０００４】
従来の圧電体薄膜を用いたインクジェットヘッド等のデバイスでは、圧電材料として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が主として使用されており、ＭｇＯ単結晶基板上にＰＺＴ単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることで形成する。このようにＭｇＯ単結晶基板上にエピタキシャル成長したＰＺＴ単結晶薄膜では、分極処理なしで印加電圧と変位量とが正比例した特性が得られる。すなわち、圧電特性（圧電定数）の電圧依存性が非常に小さいと考えられる。
【０００５】
一方、デバイスの低コスト化を考えた場合、成膜基板としては、Ｓｉ単結晶基板が使用されることが一般的である。この場合、形成されるＰＺＴ薄膜は、多結晶である。このため、ゾル−ゲル法や熱処理法により作製されたＰＺＴ薄膜では、その形成後に分極処理が必要となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ところが、圧電材料の分極処理を効率よく均一に実施することは一般的に困難である。しかも、分極軸の方向を一方向に揃えることは容易ではなく、各結晶粒の分極方向は異なる。この結果、ドメインの回転現象が見られ、電界強度の増加に連れて変位量が大きく増加する傾向にある。このため、圧電特性の電界強度依存性が見られ、制御回路が複雑になるという問題がある。
【０００７】
そこで、結晶配向性を制御した圧電体薄膜を作製し、結晶の分極軸の方向と印加電界の方向とを略平行に設定することにより、圧電特性の電界強度依存性を改善することが試みられている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２５３７７４号公報
【特許文献２】特開平１１−３１７５５０号公報（第９図）
【特許文献３】特開平１１−３０７８３３号公報（第１２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、圧電体薄膜の配向性を制御して、圧電材料の分極方向を揃えるだけでは、特許文献２に示されているように、低電圧印加時の圧電定数ｄ31が高電圧印加時よりも３０％程度も低下するという、圧電定数の電圧依存性（電界強度依存性）が生じ、このため、特に低電圧での圧電特性が問題となる。この結果、このような圧電体薄膜素子を用いた加速度センサや圧力センサ等のセンサデバイスでは、微小力学量を検知することが困難となる。また、ディスク装置用圧電アクチュエータ等では、精密な変位量の制御が必要であり、圧電特性（圧電定数）の電圧依存性が小さいことが非常に重要となるが、従来のものでは、圧電特性の電圧依存性が大きく、このため、制御回路が複雑になってしまう。
【０００９】
一方、低電圧で駆動する圧電体薄膜素子として、例えば特許文献３では、結晶粒の結晶軸方向と下部電極面の法線方向とのなす角度を５〜２０度に規定することで、低電界における圧電特性を向上させるようにしている。しかしながら、この特許文献３においても、圧電特性の電圧依存性に関しては改善されていない。
【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、分極処理を不要とするとともに、圧電体薄膜の圧電特性の電界強度依存性を小さくし、かつ低電界強度における圧電特性を向上させようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、この発明では、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１（Ec+：圧電材料の正側の抗電界値、Ec-：負側の抗電界値）の関係を満たすようにした。
【００１２】
具体的には、請求項１の発明では、圧電体薄膜と、該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子を対象とする。
【００１３】
そして、上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。
【００１４】
上記の構成により、圧電材料の２つの抗電界（Ｐ−Ｅヒステリシス曲線において分極Ｐ＝０となる電界Ｅの値）が、共に正又は負側のどちらか一方に大きく偏っていることとなり、このことで、外部電界では反転し難い安定した自発分極が一方向に揃っている状態にあると推定される。この結果、分極処理が不要となるとともに、ドメインの回転による変位量増加が発生しないために、圧電体薄膜の変位量と電界強度との線形性の関係が保たれる。しかも、低電界領域においても、十分な圧電特性を示す。
【００１５】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。
【００１６】
このことにより、圧電体薄膜の圧電特性の電界強度依存性をより一層小さくすることができるとともに、低電界強度における圧電特性をより一層向上させることができる。
【００１７】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種であるものとする。
【００１８】
このことで、圧電特性が良好でかつ２つ抗電界を正又は負側のどちらか一方に大きく偏らせることが可能な圧電材料とすることができる。
【００１９】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種に、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種が添加されたものであるとする。
【００２０】
こうすることで、圧電材料の２つ抗電界を正又は負側のどちらか一方に大きく偏らせることが確実にかつ容易にできる。
【００２１】
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、圧電体薄膜の結晶構造が、（００１）面、（１１１）面又は（１１０）面に優先配向した菱面体晶であるものとする。
【００２２】
また、請求項６の発明では、請求項１〜４のいずれか１つの発明において、圧電体薄膜の結晶構造が、（００１）面、（１１１）面又は（１１０）面に優先配向した正方晶であるものとする。
【００２３】
これら請求項５及び６の発明により、圧電体薄膜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）や、角速度センサ、ディスク装置用圧電アクチュエータ等に好適に用いることができる。
【００２４】
請求項７の発明は、圧電体薄膜と該圧電体薄膜の両面にそれぞれ形成された第１及び第２電極膜とで構成された圧電体薄膜素子と、該圧電体薄膜素子の一方の電極膜側の面に設けられた振動板膜と、インクを収容する圧力室と、該圧力室に連通し、圧力室内のインクを吐出するインク吐出口とを備え、上記圧電体薄膜素子の圧電体薄膜の圧電効果により上記振動板膜を膜厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記インク吐出口から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。
【００２５】
そして、この発明では、上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。
【００２６】
この発明により、圧電体薄膜の電圧依存性が小さいために、圧電体薄膜素子の制御回路を簡素化することができるとともに、インク吐出性能を向上させることができる。また、低電界強度における圧電特性が向上するために、省電力化を図ることができ、この結果、圧電体薄膜素子の信頼性をも向上させることができる。
【００２７】
請求項８の発明では、請求項７の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。
【００２８】
このことで、圧電体薄膜素子の制御回路のより一層の簡素化と省電力化とインク吐出性能の向上化とを図ることができる。
【００２９】
請求項９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７又は８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のインク吐出口から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。
【００３０】
この発明により、小型でかつ高信頼性の記録装置が低コストで得られる。
【００３１】
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電極膜と圧電体薄膜と第２電極膜とが順に積層されており、該各振動部上における第２電極膜が、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。
【００３２】
そして、この発明では、上記圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。
【００３３】
この発明により、小型でかつ検出感度に優れた角速度センサを低コストで実現することができる。
【００３４】
請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。
【００３５】
このことにより、角速度センサのより一層の小型化と検出感度の向上化とを図ることができる。
【００３６】
請求項１２の発明は、第１電極膜と、該第１電極膜上に形成された圧電体薄膜と、該圧電体薄膜上に形成された第２電極膜とで構成された２つの圧電体薄膜素子を有し、該２つの圧電体薄膜素子における第２電極膜側の面同士が接着されているとともに、該接着された２つの圧電体薄膜素子において一方の圧電体薄膜素子の第１電極膜側の面を除く表面全体が被覆材で覆われてなるディスク装置用圧電アクチュエータの発明である。
【００３７】
そして、この発明では、上記２つの圧電体薄膜素子の圧電体薄膜を構成している圧電材料が、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。
【００３８】
この発明により、小型でかつ高精度に位置制御が可能なディスク装置用圧電アクチュエータを低コストで実現することができる。
【００３９】
請求項１３の発明では、請求項１２の発明において、２つの圧電体薄膜素子の圧電体薄膜を構成している圧電材料が、３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしているものとする。
【００４０】
こうすることで、ディスク装置用圧電アクチュエータのより一層の小型化と位置制御の高精度化とを図ることができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上説明したように、本発明によると、圧電体薄膜を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしていることにより、圧電材料の２つの抗電界が共に正又は負側に大きく偏っていることとなり、このことで、圧電体薄膜の自発分極がほぼ一方向に揃っており、これによって、成膜基板がＳｉ単結晶基板等であっても、圧電体薄膜に対する分極処理が不要となるとともに、圧電特性（圧電定数）の電界強度依存性が解消される。この結果、インクジェットヘッドやディスク装置用圧電アクチュエータ等では、圧電体薄膜の変位量を制御する回路が複雑にならずに済み、成膜基板に加えて制御回路の低コスト化を図ることができる。また、低電界における圧電特性をも向上させることができ、低電界強度でのデバイス駆動が可能となる。これにより、省電力化が可能となるとともに、デバイスの信頼性が向上する。さらに、角速度センサ等においては、検出感度を向上させて、検出範囲を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドを示し、図２は、該インクジェットヘッドの製造方法を示す。
【００４４】
先ず、このインクジェットヘッドの構成について説明する。すなわち、ヘッド本体１２０の一部を構成する圧力室部品１０８上に、共通電極である第１電極膜１０２が形成され、この第１電極膜１０２上の複数箇所に、圧電体薄膜１０３及び個別電極である第２電極膜１０５がこの順に積層されており、その他の領域では、圧電体薄膜１０３及び第２電極膜１０５を保持しかつ保護する保持膜１０４が形成されている。このことにより、各圧電体薄膜１０３の両面に第１及び第２電極膜１０２，１０５（第２電極膜１０５は全ての圧電体薄膜１０３のものが繋がっている）がそれぞれ形成されていることになり、１つの圧電体薄膜１０３とその両面の第１及び第２電極膜１０２，１０５とにより、１つの圧電体薄膜素子が構成されることになる。
【００４５】
上記圧力室部品１０８における上記各圧電体薄膜１０３の下方位置には、該圧力室部品１０８のエッチング加工により圧力室開口部１０６がそれぞれ形成されている。そして、上記各圧電体薄膜素子の第１電極膜１０２側の面（第１電極膜１０２の下面における上記各圧電体薄膜１０３に対応する部分）には、振動板膜１０７がそれぞれ形成されており、この各振動板膜１０７は、上記各圧力室開口部１０６内にそれぞれ位置している。
【００４６】
上記圧力室部品１０８の下面には、接着層１１４を介して共通インク室部品１０９が固定されている。この共通インク室部品１０９と上記第１電極膜１０２ないし振動板膜１０７とにより上記圧力室開口部１０６が閉塞されて、該圧力室開口部１０６の空間がインクを収容する圧力室１１７とされる。そして、上記共通インク室部品１０９には、上記圧力室１１７にインク吐出路１１２を介して連通しかつ圧力室１１７内のインクを吐出するインク吐出口１１３と、共通インク室１１１と、該共通インク室１１１のインクを圧力室１１７に供給するインク供給路１１０とが形成されている。また、共通インク室部品１０９の下面には、上記共通インク室１１１の底壁を構成する下側構造部材１１５が設けられている。上記圧力室部品１０８、共通インク室部品１０９及び下側構造部材１１５により、上記ヘッド本体１２０が構成されており、このヘッド本体１２０の上面における上記各圧力室１１７に対応する位置に、上記各圧電体薄膜素子がそれぞれ設けられていることになる。
【００４７】
このインクジェットヘッドは、上記各圧電体薄膜素子の圧電体薄膜１０３の圧電効果により上記振動板膜１０７の中央部を膜厚方向（圧力室１１７側）に凸状に変位させることで、上記圧力室１１７に対して圧力を付与して圧力室１１７内のインクを上記インク吐出口１１３から吐出させるようになっている。
【００４８】
上記各圧電体薄膜素子の圧電体薄膜１０３を構成している圧電材料は、該圧電材料の正側の抗電界値をEc+とし、負側の抗電界値をEc-としたとき、
１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしている。尚、この圧電材料は、
３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１
の関係を満たしていることが、より好ましい。
【００４９】
上記圧電材料は、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましく、チタン酸鉛、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸ランタン鉛、ジルコニウム酸チタン酸ランタン鉛及びＰｂ含有複合ペロブスカイトの群から選ばれた少なくとも１種に、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種が添加されたものであることがより一層好ましい。
【００５０】
本実施形態では、圧電材料として、強誘電体であってＰｂxＬａyＴｉzＺｒwＯ3で表されかつ下記（ａ）から（ｅ）までのいずれかの組成を有するものに、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種を添加したものを用いた。
【００５１】
（ａ）０．７≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ＝１、０．９２５≦ｚ≦１、ｗ＝０
（ｂ）ｘ＝１、ｙ＝０、０≦ｚ≦０．５０、ｚ＋ｗ＝１
（ｃ）０．７５≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０．３≦ｚ＜１、ｚ＋ｗ＝１
（ｄ）ｘ＝１、ｙ＝０、０．５≦ｚ≦１．０、ｚ＋ｗ＝１
（ｅ）０．９≦ｘ＜１、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｚ＜０．５、ｚ＋ｗ＝１
上記添加物の添加量は、ＰｂxＬａyＴｉzＺｒwＯ3に対して、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ及びＣａについては０．１モル％以上１０モル％以下であり、Ｍｎについては０．１モル％以上８モル％以下である。尚、上記（ａ）から（ｅ）までの各組成に対して、２５モル％以下の過剰ＰｂＯを含んでいても、電気及び圧電特性に問題はない。
【００５２】
次に、上記インクジェットヘッドの製造方法について図２により説明する。
【００５３】
先ず、上記圧力室部品１０８を構成するための成膜基板１０１上に第１電極膜１０２を形成する（図２（ａ）参照）。この第１電極膜１０２は、例えば高周波マグネトロンスパッタリング法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜する。この第１電極膜１０２の材料及び成膜条件を表１にまとめた。尚、第１電極膜１０２の材料は、表１に示した材料に限られるわけではなく、また、表１に示した材料のうち少なくとも１種を含む合金であってよい。
【００５４】
【表１】
2005123421.tif 000003
【００５５】
上記成膜基板１０１は、例えば（１００）面配向のＳｉ単結晶基板とする。この場合には、第１電極膜１０２は（００１）面に配向する。尚、成膜基板１０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板に限らず、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。但し、低コスト化の観点からは、Ｓｉ単結晶基板やステンレス金属基板、ガラス基板等がよい。
【００５６】
続いて、上記第１電極膜１０２上に圧電体薄膜１０３を形成する。この圧電体薄膜１０３も、高周波マグネトロンスパッタ法（周波数１３．５６ＭＨｚ）により成膜する。その後、圧電体薄膜１０３を所定の形状にパターニングする（図２（ｂ）参照）。
【００５７】
上記圧電材料がＰｂＴｉＯ3、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ0.53Ｔｉ0.47Ｏ3）又はＰＬＺＴ（Ｐｂ0.9Ｌａ0.1（Ｚｒ0.1Ｔｉ0.9）0.975Ｏ3）である場合の圧電体薄膜１０３の成膜条件を表２に、パターニング方法を表３にそれぞれ示す。
【００５８】
【表２】
2005123421.tif 000004
【００５９】
【表３】
2005123421.tif 000005
【００６０】
また、表４に、上記各圧電材料（ＰｂＴｉＯ3、ＰＺＴ及びＰＬＺＴ）の圧電特性をまとめた。尚、表４中のΔＥｃ及びΔｄ31は、後述する式（１）及び式（２）でそれぞれ定義される指標である。また、上記各圧電材料においては、Ｓｂを２.０モル％、Ｍｎを１.０モル％、Ｓｒを７.０モル％それぞれ添加した。
【００６１】
【表４】
2005123421.tif 000006
【００６２】
上記圧電体薄膜１０３の結晶構造は、第１電極膜１０２と同様に、（００１）面に優先配向した菱面体晶である。上記添加物（Ｓｂ、Ｍｎ及びＳｒ）を添加したＰＺＴ薄膜（添加物含有ＰＺＴ薄膜）のＰ−Ｅヒステリシス曲線を、添加物を全く添加していないＰＺＴ薄膜（添加物非含有ＰＺＴ薄膜）のＰ−Ｅヒステリシス曲線と共に図３に示す。尚、両ＰＺＴ薄膜共に分極処理は行っていない。
【００６３】
Ｓｉ単結晶基板上の圧電体薄膜１０３は多結晶体であり、Ｐ−Ｅヒステリシス曲線はスリムな形状となる。そして、添加物含有ＰＺＴ薄膜のＰ−Ｅヒステリシス曲線は、添加物非含有ＰＺＴ薄膜よりも正側に大きく偏る。つまり、２つの抗電界が共に正側に大きく偏る。このことより、添加物を加えた圧電体薄膜１０３では、成膜基板１０１側の面から反対側の面の方向に非常に安定な自発分極が存在していることが示唆される。
【００６４】
ここで、抗電界の偏り指標として、式（１）によりΔＥｃを定義した。このΔＥｃは、圧電体薄膜１０３の自発分極の向きが一方向に揃っている度合いを示す指標と考えられる。尚、式（１）中、Ec+は、圧電材料の正側の抗電界値であり、Ec-は負側の抗電界値である。
【００６５】
ΔＥｃ  ＝||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)・・・（１）
そして、上記添加物含有ＰＺＴ薄膜と、添加物非含有ＰＺＴ薄膜との各ΔＥcの値を表５に示す。
【００６６】
【表５】
2005123421.tif 000007
【００６７】
表５より、成膜基板１０１がＳｉ単結晶基板である場合、添加物非含有ＰＺＴ薄膜のΔＥｃは０．２５と低い値であるのに対し、添加物含有ＰＺＴ薄膜は、０．９４と非常に高い値となっており、このことから、添加物含有ＰＺＴ薄膜は、自発分極の方向がほぼ一方向に揃っていると推定される。
【００６８】
続いて、上記添加物含有ＰＺＴ薄膜（膜厚３μｍ）における圧電特性の電圧依存性を、添加物非含有ＰＺＴ薄膜における圧電特性の電圧依存性と共に評価した。尚、この評価においても、両ＰＺＴ薄膜共に分極処理は行っていない。
【００６９】
図４に上記測定結果をまとめた。尚、図示した測定結果は、電界を印加開始してその電界強度を増加させその後再び低下させた一連の過程の測定結果を示している。Ｓｉ単結晶基板上にＰＺＴ薄膜を形成した場合、添加物含有ＰＺＴ薄膜では、電界印加開始時から圧電定数ｄ31は９０pm/V以上を観測し、電圧依存性はほとんど認められず、ほぼ一定値であった（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）。しかし、添加物非含有ＰＺＴ薄膜の圧電定数ｄ31は、大きな電圧依存性が認められ、電界印加を開始してから１２０kv/cmまでは、圧電定数ｄ31が増加した。これは、ドメインの回転による影響と考えられる。そして、このような圧電特性の電圧依存性を評価するために、式（２）により、Δｄ31を電界強度２０kV/cmと１５０kV/cmにおける圧電定数との比として定義した。
【００７０】
Δｄ31＝ｄ31（２０kV/cm）／ｄ31(１５０kV/cm)・・・（２）
表６に、ΔＥcとΔｄ31との関係をまとめた。
【００７１】
【表６】
2005123421.tif 000008
【００７２】
この結果、ΔＥcの増加に伴ってΔｄ31は増加して、圧電特性の電圧依存性は減少した。ΔＥc＝０．３３（＝１／３）を超えると、Δｄ31は８０％を超える良好な特性を示し、圧電素子として適している。特に、ΔＥcが０．４３（＝３／７）を超えると、Δｄ31は９０％を超えるために非常に良好な特性を示し、より好ましい圧電材料であることが判る。以上の結果、ΔＥｃの値が大きければ、電圧依存性が小さく、低電圧でも使用できる優れた圧電材料であることが判る。
【００７３】
次に、表７に、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ0.53Ｔｉ0.47Ｏ3）に各種添加物を加えた（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５４）ときの圧電定数ｄ31、ΔＥc及びΔｄ31の測定値をまとめた（Ｎｏ．０は添加物を全く加えていないもの）。尚、表７中、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ及びＭｎの各添加量の単位はモル％である。
【００７４】
【表７】
2005123421.tif 000009
【００７５】
この結果から、圧電特性の電圧依存性を示すΔｄ31が８０％以上と良好な添加物の組成範囲は、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ及びＣａについては０．１モル％以上１０モル％以下であり、Ｍｎについては０．１モル％以上８モル％以下であることが判る。このことは、添加物が１つであっても複数であっても同じである。
【００７６】
上記圧電体薄膜１０３の結晶構造としては、本実施形態のように、（００１）面に優先配向した菱面体晶の他に、分極軸方向に配向した（１１１）面優先配向の菱面体晶や、（１１０）面優先配向の菱面体晶が適している。また、分極軸方向に配向した（００１）面優先配向の正方晶や、分極軸に対して一定の角度を成す、（１１１）面優先配向又は（１１０）面優先配向の正方晶であってもよい。
【００７７】
上記圧電体薄膜１０３をパターンニングした後、該圧電体薄膜１０３及び第１電極膜１０２上に保持膜１０４をスピンコートにより形成する。この保持膜１０４に感光性樹脂を使用すると、第２電極膜１０５に相当する部分にコンタクトホール１０４ａを容易に形成することができる（図２（ｂ）参照）。そして、このコンタクトホール１０４ａ内に第２電極膜１０５を形成する（図２（ｃ）参照）。
【００７８】
続いて、成膜基板１０１における圧電体薄膜１０３の下方部分をエッチング除去して圧力室開口部１０６を形成することで、成膜基板１０１を圧力室部品１０８に仕上げる（図２（ｄ）参照）。この成膜基板１０１がＳｉ単結晶基板である場合には、８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液により、異方性エッチングを実施すればよい。また、成膜基板１０１がステンレス基板である場合には、塩化第２鉄水溶液によりエッチングプロセスを実施すればよい。さらに、成膜基板１０１が（１００）ＭｇＯ単結晶基板である場合には、８０℃に加熱した１０％リン酸水溶液によりエッチングを行えばよい。
【００７９】
その後、上記各圧力室開口部１０６を通して、第１電極膜１０２の圧電体薄膜１０３とは反対側の面上に、振動板膜１０７をそれぞれ形成する（図２（ｅ）参照）。この振動板膜１０７は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）や絶縁体（ＳｉＯ2、ジルコニア）で構成される。その厚みは１０μｍ以下であればよく、より好ましいのは６μｍ以下である。振動板膜１０７の形成方法としては、蒸着やスパッタリングによる物理的な方法と、メッキによる電気化学的な方法とがある。物理的な手法では、導電体及び絶縁体のいずれも形成できるという特徴がある。一方、電気化学的手法では、振動板膜１０７を短時間に形成でき、また、メッキ膜の応力調節が可能であるという特徴がある。いずれの方法においても、圧力室開口部１０６側から振動板膜１０７を形成するために、振動板膜１０７のパターン化工程が不要である。さらに、成膜基板１０１の圧電体薄膜１０３に対応する部分をエッチング除去したために、圧電体薄膜１０３は残留応力が緩和されて、圧電体薄膜１０３及び第１電極膜１０２には反りが発生しているが、物理的な方法や電気化学的方法を用いることにより、そのような反りの発生にも拘わらず振動板膜１０７を形成可能である。
【００８０】
最後に、圧力室部品１０８を除いて予め作製しておいたヘッド本体１２０を、接着層１１４を介して圧力室部品１０８（成膜基板１０１）に固定する（図２（ｆ）参照）。この接着層１１４には、例えばエポキシ樹脂を使用すればよい。また、接着層１１４の材料として、電着樹脂を選択すれば、共通インク室部品１０９の上面又は圧力室部品１０８の下面に導通パターンを形成することにより接着層１１４を選択的に形成することができるとともに、一般的な印刷法と比較して、より薄く均一の膜厚で接着層１１４を形成することができる。したがって、接着量制御の観点からより有効である。電着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系又はポリイミド樹脂系の使用が可能である。
【００８１】
本実施形態の製造方法では、圧電体薄膜１０３形成後に振動板膜１０７を形成するために、振動板膜１０７の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止することができる。また、振動板膜１０７と圧電体薄膜１０３との位置合わせ精度を非常に高くすることができるので、各圧電体薄膜素子の変位量のバラツキを低減することができる。さらに、インク吐出口１１３（ノズル）の高密度配置及び多ノズル化が可能になる。さらにまた、成膜基板１０１における圧電体薄膜１０３に対応する部分をエッチング除去するために、高温で形成された圧電体薄膜１０３の残留応力を緩和することができ、これにより、圧電体薄膜素子の信頼性が向上する。
【００８２】
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電極膜１０２及び第２電極膜１０５の間に所定電圧を印加して、振動板膜１０７の膜厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のバラツキはσ＝１．９％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。
【００８３】
したがって、本実施形態では、圧電体薄膜１０３を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ようにしたことにより、圧電材料の２つの抗電界が正又は負側に大きく偏っているために、圧電体薄膜１０３の自発分極がほぼ一方向に揃っており、これによって、成膜基板１０１がＳｉ単結晶基板であっても、圧電体薄膜１０３に対する分極処理が不要となるとともに、圧電特性の電界強度依存性が解消される。この結果、圧電体薄膜１０３の変位量を制御する制御回路が複雑にならずに済み、成膜基板１０１に加えて制御回路の低コスト化を図ることができる。また、低電界における圧電特性が向上し、これにより、省電力化を図ることができるとともに、インクジェットヘッドの信頼性を向上させることができる。
【００８４】
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態に係る別のインクジェットヘッドを示し、図６は、該インクジェットヘッドの製造方法を示す。
【００８５】
この実施形態では、第１電極膜２０２が個別電極であり、第２電極膜２０５が共通電極であり、ヘッド本体２２０の一部を構成する圧力室部品２０７は、成膜基板により構成されたものではなく、この成膜基板は完全に除去されて存在しない。
【００８６】
具体的には、共通電極である第２電極膜２０５上の複数箇所（第２電極膜２０５の上面において上側に突出した部分）に、圧電体薄膜２０３及び個別電極である第１電極膜２０２がこの順にそれぞれ積層されており、その他の領域には保持膜２０４が形成されている。この各圧電体薄膜２０３とその両面の第１及び第２電極膜２０２，２０５とにより、各圧電体薄膜素子が構成されている。
【００８７】
上記第２電極膜２０５の圧電体薄膜２０３と反対側の面には、接着層２１３を介して圧力室部品２０７が固定されている。この圧力室部品２０７における上記各圧電体薄膜２０３の下方位置に、圧力室開口部２１４がそれぞれ形成されている。そして、上記各圧電体薄膜素子の第２電極膜２０５側の面（第２電極膜２０５の下面における上記各圧電体薄膜２０３に対応する部分）に、振動板膜２０６がそれぞれ形成されており、この各振動板膜２０６は、上記各圧力室開口部２１４内にそれぞれ位置している。
【００８８】
上記ヘッド本体２２０は、上記圧力室部品２０７と、この圧力室部品２０７の下面に接着層２１８を介して固定された共通インク室部品２０８と、この共通インク室部品２０８の下面に設けられた下側構造部材２１５とで構成されている。そして、上記共通インク室部品２０８と上記第２電極膜２０５ないし振動板膜２０６とにより上記圧力室開口部２１４が閉塞されて、該圧力室開口部２１４の空間がインクを収容する圧力室２１７とされる。
【００８９】
上記共通インク室部品２０８には、上記圧力室２１７にインク吐出路２１１を介して連通しかつ圧力室２１７内のインクを吐出するインク吐出口２１２と、共通インク室２１０と、該共通インク室２１０のインクを圧力室２１７に供給するインク供給路２０９とが形成されている。上記下側構造部材２１５は、上記共通インク室２１０の底壁を構成している。
【００９０】
このインクジェットヘッドも、上記実施形態１と同様に、上記各圧電体薄膜素子の圧電体薄膜２０３の圧電効果により上記振動板膜２０６の中央部を膜厚方向（圧力室２１７側）に凸状に変位させることで、上記圧力室２１７に対して圧力を付与して圧力室２１７内のインクを上記インク吐出口２１２から吐出させるようになっている。
【００９１】
上記各圧電体薄膜２０３を構成している圧電材料は、上記実施形態１と同様に、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）。
【００９２】
本実施形態では、上記圧電材料として、上記実施形態１で説明したものと同様の材料（上記（ａ）から（ｅ）までの組成で示されるＰｂxＬａyＴｉzＺｒwＯ3に対して、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｂａ及びＣａの群から選ばれた少なくとも１種の添加物を添加したもの）に、更に第３成分として１モル％以上５０モル％以下のＰｂ含有複合ペロブスカイト（Ｐｂ（ＡaＢb）Ｏ3）を添加した材料を使用した。この第３成分を添加することにより、変位特性が向上する。
【００９３】
上記第３成分であるＰｂ含有複合ペロブスカイトは以下の（ｆ）〜（ｈ）で示される組成を有している。
【００９４】
（ｆ）ａ＝１／３、ｂ＝２／３
Ａ・・・Ｍｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｎ又はＮｉ（２価金属）
Ｂ・・・Ｎｂ、Ｔａ又はＳｂ（５価金属）
（ｇ）ａ＝１／２、ｂ＝１／２
Ａ・・・Ｍｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｎ又はＮｉ（２価金属）
Ｂ・・・Ｗ又はＴｅ（５価金属）
（ｈ）ａ＝１／３、ｂ＝２／３
Ａ・・・Ｓｂ、Ｙ、Ｆｅ、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｉｎ又はＣｒ（３価金属）
Ｂ・・・Ｎｂ、Ｔａ又はＳｂ（５価金属）
次に、上記インクジェットヘッドの製造方法について図６により説明する。
【００９５】
先ず、成膜基板２０１上に個別電極である第１電極膜２０２を形成する（図６（ａ）参照）。この第１電極膜２０２の形成方法及び材料は上記実施形態１の第１電極膜１０２と同様であるが、この実施形態では、パターニングが必要である。
【００９６】
上記成膜基板２０１は、この実施形態においても、（１００）面配向のＳｉ単結晶基板とする。尚、成膜基板２０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板に限らず、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板、或いは他の結晶面配向面を持つＳｉ単結晶基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。但し、低コスト化の観点からは、Ｓｉ単結晶基板やステンレス金属基板、ガラス基板等がよい。
【００９７】
続いて、上記第１電極膜２０２上に、上記実施形態１と同様に、高周波マグネトロンスパッタ法により圧電体薄膜２０３を形成する。
【００９８】
上記圧電体薄膜２０３を構成している圧電材料が、０．９５ＰＺＴ−０．０５ＰＭＮ（Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3）、０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮ又は０．６０ＰＺＴ−０．４０ＰＭＮである場合の成膜条件を表８に、パターニング方法を表９にそれぞれ示す。また、上記各圧電材料の圧電特性を表１０にまとめた。尚、上記各圧電材料において、Ｓｂを２．０モル％、Ｍｎを１．０モル％、Ｓｒを７．０モル％それぞれ添加している。
【００９９】
【表８】
2005123421.tif 000010
【０１００】
【表９】
2005123421.tif 000011
【０１０１】
【表１０】
2005123421.tif 000012
【０１０２】
また、表１１に、０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮに各種添加物を加えた（Ｎｏ．１０１〜Ｎｏ．１５４）ときの圧電定数ｄ31、ΔＥc及びΔｄ31をまとめた（Ｎｏ．１００は添加物を全く加えていないもの）。尚、表１１中、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ及びＭｎの各添加量の単位はモル％である。
【０１０３】
【表１１】
2005123421.tif 000013
【０１０４】
この結果、上記実施形態１のＰＺＴ（表７参照）と同様の傾向が見られた。すなわち、圧電特性の電圧依存性を示すΔｄ31が８０％以上となる添加物の組成範囲は、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂａ及びＣａについては０．１モル％以上１０モル％以下であり、Ｍｎについては０．１モル％以上８モル％以下である。
【０１０５】
上記圧電体薄膜２０３の形成後、上記成膜基板２０１上に保持膜２０４をスピンコートにより形成する（図６（ｂ）参照）。この保持膜２０４に感光性樹脂を使用すると、第２電極膜２０５の突出部分に相当する箇所にコンタクトホール２０４ａを容易に形成することができる。その後、上記保持膜２０４上及びコンタクトホール２０４ａ内に、共通電極である第２電極膜２０５を形成する（図６（ｃ）参照）。
【０１０６】
続いて、上記第２電極膜２０５の圧電体薄膜２０３とは反対側の面に、予め圧力室開口部２１４を形成した圧力室部品２０７を接着層２１３を介して接合する（図６（ｄ）参照）。この接着層２１３の材料は、上記実施形態１の接着層１１４と同様である。
【０１０７】
次に、上記実施形態１と同様に、上記各圧力室開口部２１４を通して、第２電極膜２０５の圧電体薄膜２０３とは反対側の面上に、振動板膜２０６をそれぞれ形成する（図６（ｅ）参照）。
【０１０８】
その後、圧力室部品２０７を除いて予め作製しておいたヘッド本体２２０を、接着層２１８を介して圧力室部品２０７に固定する（図６（ｆ）参照）。この接着層２１８の材料も、上記実施形態１の接着層１１４と同様である。
【０１０９】
最後に、成膜基板２０１全体をエッチングにより除去する（図６（ｇ）参照）。この成膜基板２０１はＳｉ基板であるので、ＳＦ6を反応ガスとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング装置）によりエッチングを行えばよい。また、８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液によるエッチングでも可能である。尚、成膜基板２０１が（１００）ＭｇＯ単結晶基板である場合には、８０℃に加熱した１０％リン酸水溶液によりエッチングを行えばよく、成膜基板２０１がステンレス基板である場合には、塩化第２鉄水溶液によりエッチングを行えばよい。
【０１１０】
本実施形態の製造方法においても、圧力室開口部２１４側から振動板膜２０６を形成するために、振動板膜２０６のパターン工程を省略することができる。また、圧電体薄膜２０３形成後に振動板膜２０６を形成するために、振動板膜２０６の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止することができる。さらに、振動板膜２０６と圧電体薄膜２０３との位置合わせ精度を非常に高くすることができるので、各圧電体薄膜素子の変位量のバラツキを低減することができる。また、インク吐出口１１３（ノズル）の高密度配置及び多ノズル化が可能となる。さらにまた、成膜基板２０１全体をエッチング除去するので、高温で形成された圧電体薄膜２０３の残留応力を緩和することができ、この結果、圧電体薄膜素子の信頼性が向上する。
【０１１１】
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電極膜２０２及び第２電極膜２０５の間に所定電圧を印加して、振動板膜２０６の膜厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のバラツキはσ＝１．９％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。
【０１１２】
したがって、本実施形態においても、上記実施形態１と同様に、圧電体薄膜２０３を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ようにしたことにより、圧電体薄膜２０３の自発分極がほぼ一方向に揃い、これによって、分極処理が不要となるとともに、圧電特性の電界強度依存性が解消される。この結果、成膜基板２０１及び制御回路の低コスト化を図ることができ、しかも、低電界における圧電特性が向上して省電力化を図ることができるとともに、インクジェットヘッドの信頼性を向上させることができる。
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態に係る更に別のインクジェットヘッドを示し、図８は、該インクジェットヘッドの製造方法を示す。
【０１１３】
この実施形態では、圧電体薄膜３０３を２層構造にするとともに、ヘッド本体３２０の一部を構成する圧力室部品３０７と振動板膜３０６とを同じ材料でかつ同じプロセスで形成したものであり、また、圧力室部品３０７と第２電極膜３０５との間に接着層は介在していない。その他の構成は、上記実施形態２と同様である。
【０１１４】
すなわち、上記実施形態２と同様に、共通電極である第２電極膜３０５上の複数箇所（第２電極膜３０５の上面において上側に突出した部分）に、圧電体薄膜３０３と個別電極である第１電極膜３０２とがこの順にそれぞれ積層されており、その他の領域には保持膜３０４が形成されている。この各圧電体薄膜３０３とその両面の第１及び第２電極膜３０２，３０５とにより、各圧電体薄膜素子が構成されている。
【０１１５】
上記第２電極膜３０５の圧電体薄膜３０３と反対側の面には、上記圧力室部品３０７が接着層を介さないで直接固定されている。この圧力室部品３０７における上記各圧電体薄膜３０３の下方位置に、圧力室開口部３１４が形成されている。そして、上記各圧電体薄膜素子の第２電極膜３０５側の面（第２電極膜３０５の下面における上記各圧電体薄膜３０３に対応する部分）に、振動板膜３０６がそれぞれ形成されており、この各振動板膜３０６は、上記各圧力室開口部３１４内にそれぞれ位置している。
【０１１６】
上記ヘッド本体３２０は、上記圧力室部品３０７と、この圧力室部品３０７の下面に接着層３１８を介して固定された共通インク室部品３０８と、この共通インク室部品３０８の下面に設けられた下側構造部材３１５とで構成されている。そして、上記共通インク室部品３０８と上記第２電極膜３０５ないし振動板膜３０６とにより上記圧力室開口部３１４が閉塞されて、該圧力室開口部３１４の空間がインクを収容する圧力室３１７とされる。
【０１１７】
上記共通インク室部品３０８には、上記圧力室３１７にインク吐出路３１１を介して連通しかつ圧力室３１７内のインクを吐出するインク吐出口３１２と、共通インク室３１０と、該共通インク室３１０のインクを圧力室３１７に供給するインク供給路３０９とが形成されている。上記下側構造部材３１５は、上記共通インク室３１０の底壁を構成している。
【０１１８】
このインクジェットヘッドも、上記実施形態１又は２と同様に、上記各圧電体薄膜素子の圧電体薄膜３０３の圧電効果により上記振動板膜３０６の中央部を膜厚方向（圧力室３１７側）に凸状に変位させることで、上記圧力室３１７に対して圧力を付与して圧力室３１７内のインクを上記インク吐出口３１２から吐出させるようになっている。
【０１１９】
上記圧電体薄膜２０３を構成している圧電材料は、上記実施形態１又は２と同様に、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）。
【０１２０】
本実施形態では、上記圧電体薄膜３０３は、Ｓｂを２．０モル％、Ｍｎを１．０モル％、Ｓｒを７．０モル％それぞれ添加した厚さ１．０μｍのＰＺＴ膜からなる第１圧電体薄膜３０３ａと、Ｓｂを２．０モル％、Ｍｎを１．０モル％、Ｓｒを７．０モル％それぞれ添加した厚さ２．０μｍの０．８５ＰＺＴ−０．１５ＰＭＮ膜からなる第２圧電体薄膜３０３ｂとで構成されている（第１圧電体薄膜３０３ａが第１電極膜３０２側に位置し、第２圧電体薄膜３０３ｂが第２電極膜３０５側に位置する）。このような２材料で積層構造とすることにより、圧電体薄膜３０３の比誘電率を低下できるという利点がある。
【０１２１】
次に、上記インクジェットヘッドの製造方法について図８により説明する。
【０１２２】
成膜基板３０１上に、第１電極膜３０２、圧電体薄膜３０３、保持膜３０４及び第２電極膜３０５を形成する工程は、圧電体薄膜３０３を２層構造にする点を除いて、上記実施形態２と同様である（図８（ａ）〜図８（ｃ）参照）。尚、この実施形態では、成膜基板３０１にステンレス基板を使用した。
【０１２３】
続いて、圧力室部品３０７と振動板膜３０６とを同プロセスで形成した。この形成方法としては、蒸着やスパッタリング法等の物理的方法と、メッキ法等の電気化学的方法とが可能である。特に、メッキ法では、膜厚の大きい膜を形成できるために、本発明のインクジェットヘッドの製造にはより適している。以下に、メッキ法による圧力室部品３０７及び振動板膜３０６の形成方法について述べる。
【０１２４】
すなわち、第２電極膜３０５上に、先ず、レジスト３１６のパターンを形成し、このレジスト３１６が存在しない部分に振動板膜３０６を形成する（図８（ｄ）参照）。この振動板膜３０６は、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）が適当であり、本実施形態では、無電界メッキ法によりＮｉ製の厚さ６μｍの振動板膜３０６を形成した。
【０１２５】
続いて、上記振動板膜３０６を保護するようにレジスト３１６を塗布しパターン化する（図８（ｅ）参照）。その後、無電界メッキ法により、厚さ７０μｍのＮｉ製圧力室部品３０７を形成する（図８（ｆ）参照）。次いで、上記振動板膜３０６を保護していたレジスト３１６を剥離することにより圧力室部品３０７と振動板膜３０６とが形成される。この工法の場合には、圧力室部品３０７と振動板膜３０６との位置合わせが容易であるとともに、接着層を用いることなく圧力室部品３０７を圧電体薄膜素子（第２電極膜３０５）に接合できるので、圧電体薄膜３０３の変位バラツキを減少させることができるといった特徴がある。また、メッキ法により形成した膜の応力調整も可能である。
【０１２６】
次に、圧力室部品３０７を除いて予め作製しておいたヘッド本体３２０を、接着層３１８を介して圧力室部品３０７に固定する（図８（ｇ）参照）。この接着層３１８の材料も、上記実施形態１の接着層１１４と同様である。
【０１２７】
最後に、上記成膜基板３０１全体をエッチングにより除去する（図８（ｈ）参照）。この成膜基板３０１はステンレス基板であるので、５０℃に加熱した塩化第２鉄水溶液によりエッチングを行う。
【０１２８】
本実施形態の製造方法では、圧力室部品３０７と振動板膜３０６とを同プロセスにより形成するので、振動板膜３０６と圧電体薄膜３０３との位置合わせ精度が非常に高い。これにより、各圧電薄膜素子の変位量のバラツキを低減することができる。また、圧電体薄膜３０３形成後に振動板膜３０６を形成するために、振動板膜３０６の剥離や拡散による圧電特性の低下を防止することができる。インク吐出口１１３（ノズル）の高密度配置及び多ノズル化が可能となる。さらにまた、成膜基板３０１全体をエッチング除去するために、高温で形成された圧電体薄膜３０３の残留応力を緩和することができ、この結果、圧電体薄膜素子の信頼性が向上する。
【０１２９】
上記の様にして得られたインクジェットヘッドの第１電極膜３０２及び第２電極膜３０５の間に所定電圧を印加して、振動板膜３０６の膜厚方向の変位量を測定したところ、その変位量のバラツキは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。
【０１３０】
したがって、本実施形態においても、圧電体薄膜３０３を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ようにしたことにより、上記実施形態１又は２と同様の作用効果を得ることができる。
【０１３１】
（実施形態４）
図９は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置４０１を示し、このインクジェット式記録装置４０１は、上記実施形態１、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４０２を備えている。このインクジェットヘッド４０２において圧力室に連通するように設けたインク吐出口から該圧力室内のインクを記録媒体４０６（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。
【０１３２】
上記インクジェットヘッド４０２は、主走査方向Ｘに延びるキャリッジ軸４０３に設けられたキャリッジ４０４に搭載されていて、このキャリッジ４０４がキャリッジ軸４０３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４０４は、インクジェットヘッド４０１と記録媒体４０６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。
【０１３３】
また、このインクジェット式記録装置４０１は、上記記録媒体４０３をインクジェットヘッド４０２の主走査方向Ｘ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ー４０５を備えている。このことで、複数のローラー４０５は、インクジェットヘッド４０２と記録媒体４０６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。なお、図９中、Ｚは上下方向である。
【０１３４】
そして、インクジェットヘッド４０２がキャリッジ４０４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４０２のインク吐出口からインクを記録媒体４０６に吐出させ、この一走査の記録が終了すると、上記ローラー４０５により記録媒体４０６を所定量移動させて次の一走査を行う。
【０１３５】
したがって、このインクジェット式記録装置４０１は、上記実施形態１、２又は３と同様のインクジェットヘッド４０２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。
【０１３６】
（実施形態５）
図１０及び図１１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。
【０１３７】
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１０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１０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。
【０１３８】
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電極膜５０３と第１圧電体薄膜５０４と第２圧電体薄膜５０５と第２電極膜５０６とが順に積層されている。
【０１３９】
上記第１電極膜５０３、第１圧電体薄膜５０４、第２圧電体薄膜５０５及び第２電極膜５０６は、上記実施形態３で説明した第１電極膜３０２、第１圧電体薄膜３０３ａ、第２圧電体薄膜３０３ｂ及び第２電極膜３０５とそれぞれ同様の材料及び成膜条件で形成したものであり、圧電体薄膜が、第１圧電体薄膜５０４と第２圧電体薄膜５０５との２層構造となっている。
【０１４０】
上記第２電極膜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１０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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
尚、上記第１電極膜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。
【０１４４】
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電極膜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。
【０１４５】
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、第１圧電体薄膜５０４及び第２圧電体薄膜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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
次に、上記角速度センサの製造方法について図１２及び図１３に基づいて説明する。
【０１４８】
図１２（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１３参照）からなる基板５００を用意し、図１２（ｂ）に示すように、この基板５００上に、上記実施形態３と同様にして第１電極膜５０３をスパッタ法により形成する。
【０１４９】
続いて、図１２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、上記第１の電極層５０３上に、上記実施形態３と同様にして、第１圧電体薄膜５０４及び第２圧電体薄膜５０５をスパッタ法により形成する。これら第１圧電体薄膜５０４及び第２圧電体薄膜５０５は、（００１）面に優先配向する菱面体晶系であり、（００１）面配向度が９０％以上である。
【０１５０】
続いて、図１２（ｅ）に示すように、上記圧電体層５０５上に第２の電極層５０６をスパッタ法により形成する。
【０１５１】
次いで、図１２（ｆ）及び図１３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。
【０１５２】
上記第２の電極層５０６のパターンニング後、同様の工程により第２圧電体薄膜５０５、第１圧電体薄膜５０４及び第１電極膜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。
【０１５３】
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。また、第２の電極層５０６の成膜法は、ゾル・ゲル法等であってもよい。
【０１５４】
また、本実施形態では、圧電体薄膜が２層（第１及び第２圧電体薄膜５０４，５０５）に積層されている場合について例示したが、上記実施形態１又は２のように圧電体薄膜が１層であってもよく、或いは、圧電体薄膜が３層以上で構成されていてもよい。そして、圧電体薄膜を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ものであればよい。
【０１５５】
ところで、従来の角速度センサにおいては、水晶からなる圧電体を用いるので、その圧電定数は−３ｐＣ／Ｎとかなり低く、しかも固定部及び振動部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。
【０１５６】
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３と同様の構成の圧電体薄膜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。さらにまた、角速度を検出する部分が、低電界強度においても良好な圧電特性を示し、この結果、非常に小さい角速度であっても感度よく検知することができる。
【０１５７】
尚、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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
（実施形態６）
図１４は、本発明の実施形態に係る加速度センサを示し、図１５は、該加速度センサの製造方法を示す。
【０１６０】
この加速度センサの構成について説明する。すなわち、成膜基板６０１上に、共通電極である第１電極膜６０２が形成され、この第１電極膜６０２上の複数箇所に、圧電体薄膜６０３及び個別電極である第２電極膜６０４がこの順に積層されている。この各圧電体薄膜６０３とその両面の第１及び第２電極膜６０２，６０４とにより、各圧電体薄膜素子が構成されており、この各圧電体薄膜素子部分が、加速度を検出する検出部をそれぞれ構成する。
【０１６１】
上記成膜基板６０１における上記各圧電体薄膜６０３の下方位置には、該成膜基板６０１のエッチング加工により開口部６０５がそれぞれ形成されている。そして、上記各圧電体薄膜素子の第１電極膜６０２側の面（第１電極膜６０２の下面における上記各圧電体薄膜６０３に対応する部分）には、錘部６０６がそれぞれ形成されている。この各錘部６０６は、上記実施形態１で説明した振動板膜１０７と同様に、ヤング率が大きい金属（ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等）や絶縁体（ＳｉＯ2、ジルコニア）で構成され、その厚みは１５μｍに設定されている。
【０１６２】
上記圧電体薄膜６０３を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）。本実施形態では、上記実施形態１の圧電体薄膜１０３と同様の圧電材料を用いる。
【０１６３】
上記加速度センサの製造方法について図１５により説明する。
【０１６４】
先ず、成膜基板６０１上に第１電極膜６０２を形成する（図１５（ａ）参照）。この第１電極膜６０２は、上記実施形態１の第１電極膜１０２と同様にして作製すればよい。
【０１６５】
上記成膜基板６０１は、本実施形態では、（１００）Ｓｉ単結晶基板を用いる。尚、成膜基板６０１は、（１００）Ｓｉ単結晶基板に限らず、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。但し、低コスト化の観点からは、Ｓｉ単結晶基板やステンレス金属基板、ガラス基板等がよい。
【０１６６】
続いて、上記実施形態１と同様にして、上記第１電極膜６０２上に圧電体薄膜６０３を成膜してパターニングを行う（図１５（ｂ）参照）。その後、このパターニングした圧電体薄膜６０３上に第２電極膜６０４を形成する（図１５（ｃ）参照）。
【０１６７】
次いで、上記成膜基板６０１を８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液でエッチングして開口部６０５を形成する（図１５（ｄ）参照）。
【０１６８】
その後、上記各開口部６０５を通して、第１電極膜６０２の圧電体薄膜６０３とは反対側の面上に錘部６０６をそれぞれ形成する（図１５(ｅ)参照）。この錘部６０６の形成方法としては、上記実施形態１で説明したように、蒸着やスパッタリングによる物理的な方法と、メッキによる電気化学的な方法とがあり、物理的な手法では、導電体及び絶縁体のいずれも形成できる特徴がある。一方、電気化学的手法では、錘部６０６を短時間に形成できる特徴がある。さらに、メッキ膜の応力調節も可能である。いずれの方法においても、開口部６０５側から錘部６０６を形成するために、錘部６０６のパターン化工程が不要である。さらに、成膜基板６０１の圧電体薄膜６０３に対応する部分をエッチング除去したために、圧電体薄膜６０３は残留応力が緩和されて、圧電体薄膜６０３及び第１電極膜６０２には反りが発生しているが、物理的な方法や電気化学的方法を用いることにより、そのような反りの発生にも拘わらず錘部６０６を形成可能である。
【０１６９】
本実施形態の製造方法では、圧電体薄膜６０３と錘部６０６との接着工程が不要であり、接着不良や接着剤ムラ等に起因する感度バラツキを低減させることができ、信頼性が向上する。さらに、圧電体薄膜６０３と錘部６０６との位置精度も高く信頼性の点で有効である。また、薄膜構造により、圧電体薄膜素子の小型集積化が容易であり、図示したようにセンサの２次元化が容易になる。
【０１７０】
しかも、本実施形態の圧電体薄膜６０３を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）ので、圧電体薄膜６０３の分極が一方向に揃っており、低電界でも高い圧電特性を示す。この結果、検出感度が向上して、加速度の検出範囲が拡大する。さらに、圧電特性の電圧依存性が低下するので、センサ感度のリニアリティが向上し、センサの信頼性をも向上させることができる。
【０１７１】
尚、本実施形態では、複数（図１４では２個）の検出部を備えた加速度センサについて例示したが、検出部が１個のみの加速度センサにおいても本発明が有効であることは明らかである。
【０１７２】
（実施形態７）
図１６は、本発明の実施形態に係るマイクロスイッチを示し、図１７は、該マイクロスイッチの製造方法を示す。
【０１７３】
このマイクロスイッチの構成について説明する。すなわち、成膜基板７０１上に第１電極膜７０２が形成され、この第１電極膜７０２上に、圧電体薄膜７０３及び第２電極膜７０４がこの順に積層されている。この圧電体薄膜７０３とその両面の第１及び第２電極膜７０２，７０４とにより、圧電体薄膜素子が構成されている。
【０１７４】
上記圧電体薄膜素子部分は、上記成膜基板７０１にエッチング加工により形成された開口部７０５によって、片持ち梁形状の可動部とされており、この可動部は、基端部（図１６の右側端部）が成膜基板７０１に支持されかつ先端部（図１６の左側端部）が上下方向に変位可能に構成されている。この可動部の長さは、例えば５００μｍである。
【０１７５】
上記可動部の先端部における第２電極膜７０４の上側位置には、該第２電極膜７０４に対して隙間（隙間量：例えば３μｍ）があくように接点７０６が設けられている。この接点７０６は、例えば厚さ０.１μｍのＡｕ薄膜により構成されていて、成膜基板７０１において開口部７０５を挟んで上記可動部の基端部を支持する部分とは反対側に設けられた接点保持材７０７によって支持されている。
【０１７６】
そして、第１電極膜７０２及び第２電極膜７０４の間に電圧を印加すると、圧電体薄膜７０３の水平方向（厚み方向と垂直な方向）の収縮により上記可動部が上側に撓み、その結果、第２電極膜７０４と接点７０６とが接触して導通状態となる。一方、上記電圧の印加を停止すると、圧電体薄膜７０３の水平方向の伸長により可動部が元の状態に復帰し、第２電極膜７０４と接点７０６との間に隙間があき、非導通状態となる。
【０１７７】
上記圧電体薄膜７０３を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たしている）。本実施形態では、上記実施形態１の圧電体薄膜１０３と同様の圧電材料を用いる。
【０１７８】
上記マイクロスイッチの製造方法について図１７により説明する。
【０１７９】
先ず、上記実施形態１と同様にして、成膜基板７０１上に第１電極膜７０２を形成する（図１７（ａ）参照）。この成膜基板７０１は、この実施形態では、（１００）Ｓｉ単結晶基板を用いるが、（１００）ＭｇＯ単結晶基板、ステンレス金属基板、ガラス基板をはじめ、エッチング可能な基板であればどのようなものであってもよい。但し、低コスト化の観点からは、Ｓｉ単結晶基板やステンレス金属基板、ガラス基板等がよい。
【０１８０】
続いて、上記実施形態１と同様にして、上記第１電極膜７０２上に圧電体薄膜７０３を成膜してパターニングを行うことで可動部の形状に形成する（図１７（ｂ）参照）。
【０１８１】
続いて、上記圧電体薄膜７０３上に第２電極膜７０４を形成する（図１７（ｃ）参照）。この実施形態では、第２電極膜７０４を、電極の機能に加えて振動板として機能するように、厚さ８μｍのＣｒ薄膜で構成する。尚、第２電極膜７０４は、上記実施形態１で説明したように、ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｃｒ等のヤング率が大きい金属であればよい。
【０１８２】
その後、成膜基板７０１を、８０℃に加熱したＫＯＨ水溶液でエッチングして開口部７０５を形成する（図１７（ｄ）参照）。
【０１８３】
最後に、Ｓｉ単結晶からなる接点保持材７０７の所定位置に厚さ０.１μｍのＡｕ薄膜からなる接点７０６を設け、この接点保持材７０７を、成膜基板７０１上の第１電極膜７０２に接着することで、接点７０６が可動部の先端部の上側に位置するようにする（図１７（ｅ）参照）。
【０１８４】
したがって、本実施形態においても、上記実施形態１〜３のインクジェットヘッドと同様に、圧電体薄膜７０３を構成している圧電材料が、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ようにしたことにより、圧電体薄膜７０３の自発分極がほぼ一方向に揃い、これによって、分極処理が不要となるとともに、圧電特性の電界強度依存性が解消される。この結果、低電界における圧電特性が向上して省電力化を図ることができるとともに、マイクロスイッチの信頼性を向上させることができる。
【０１８５】
尚、本実施形態では、圧電体薄膜素子を構成する可動部を片持ち梁状に形成したが、両端支持梁状に形成するようにしてもよい。
【０１８６】
また、本実施形態では、第２電極膜７０４が振動板の機能を兼ねるようにしたが、第１電極膜７０２が振動板の機能を兼ねるようにしてもよい。さらに、ＳｉＯ2やアルミナ等の非導電材料からなる振動板膜を別途に設けるようにしても本発明を適用できることは明らかである。
【０１８７】
（実施形態８）
図１８及び図１９は、本発明の実施形態に係るディスク装置用圧電アクチュエータ１０を備えたディスク装置のヘッド支持機構８００を示す。
【０１８８】
このヘッド支持機構８００は、ヘッド１が取り付けられたスライダ２を先端部に支持するロードビーム４を有している。このロードビーム４は、ヘッドアクチュエータアーム（図示しない）に取り付けられる正方形状をなす基端部４Ａを有し、この基端部４Ａは、ビーム溶接等によってベースプレート５に固定されている。このベースプレート５も、上記ヘッドアクチュエータアームに取り付けられている。また、上記ロードビーム４には、上記基端部４Ａから先細状に延出するネック部４Ｂに連続して、ビーム部４Ｃが直線状に延出するように設けられている。上記ネック部４Ｂの中央部には、開口部４Ｄが設けられており、ネック部４Ｂにおける開口部４Ｄの両側部分が、それぞれ板バネ部４Ｅになっている。
【０１８９】
図２０に示すように、上記スライダ２には、ＭＲ素子を含むヘッド１が設けられている。また、このヘッド１が設けられた端面の下部には、４つの端子２Ａ〜２Ｄが横方向に並んだ状態で設けられている。さらに、スライダ２の上面には、回転駆動される磁気ディスクにより生じる空気流が該スライダ２のピッチ方向（磁気ディスクの接線方向）に沿って通流することによって磁気ディスクとの間にエア潤滑膜を形成するエアベアリング面２Ｅが設けられている。
【０１９０】
図１９に示すように、上記ロードビーム４のビーム部４Ｃ上には、ヘッド配線パターン６を有するフレクシャ７が該ロードビーム４の長さ方向に延びるように設けられている。このフレクシャ７は、ステンレス材をベースとしている。このフレクシャ７の一端部に位置するスライダ取付部７Ｘ上に、上記ヘッド１が搭載されたスライダ２が配置される。
【０１９１】
図２１に示すように、上記フレクシャ７のスライダ取付部７Ｘには、ステンレス等のフレクシャ基板３上においてパターン化されて上記端子２Ａ〜２Ｄにそれぞれ接続されるヘッド配線６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが形成されている。このスライダ取付部７Ｘにおけるスライダ取付面と反対側の面には、スライダ保持基板３Ａが貼り付けられている。このスライダ保持基板３Ａは、上記フレクシャ基板３と同時にエッチング加工により外形が形成されるものである。また、スライダ保持基板３Ａには、突起部３Ｂが形成され、この突起部３Ｂは、上記ロードビーム４の先端近傍に形成されたディンプル４Ｇ（図１９参照）に当接している。この突起部４Ｂがディンプル４Ｇによって押圧されることにより、スライダ保持基板３Ａは、ディンプル４Ｇを中心として全方位に亘って回動可能に保持されている。そして、上記スライダ２は、上記エアベアリング面２Ｅの中心位置が上記ロードビーム４のディンプル４Ｇに一致するように、スライダ保持板３Ａ上に接着される。
【０１９２】
上記ロードビーム４のビーム部４Ｃの先端部における両側縁部には、スライダ保持板３Ａの回動を若干の隙間をもって規制する規制部４Ｆがそれぞれ設けられている。この各規制部４Ｆは、ビーム部４Ｃの先端から基端部４Ａ側に向かって直線状に延出している。
【０１９３】
上記フレクシャ７の他端部には、図１９に示すように、外部接続用端子保持部７Ｙが形成されている。この端子保持部７Ｙは、ロードビーム４の基端部４Ａにおける一方の側縁部に配置されている。また、フレクシャ７におけるスライダ取付部７Ｘの端子保持部７Ｙ側には、左右に並んで配設された一対の圧電アクチュエータ１０（図２２および図２３では、それぞれ１０Ａ及び１０Ｂの符号を付している）が、それぞれ接着により取り付けられるアクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂが設けられている。
【０１９４】
図２２は、上記圧電アクチュエータ１０の平面図を、図２３はその断面図をそれぞれ示す。この各圧電アクチュエータ１０は、図２３に示すように、第１電極膜３１と、この第１電極膜３１上に形成された第１圧電体薄膜３２と、この第１圧電体薄膜３２上に形成された第２圧電体薄膜３３と、この第２圧電体薄膜３３上に形成された第２電極膜３４とからなる２つの圧電体薄膜素子３０を有している。これら２つの圧電体薄膜素子３０は、第２電極膜３４側の面同士が対向するように上下にそれぞれ配設されていて、その第２電極膜３４側の面同士が接着剤４１により接着されることで一体化されている。この接着剤４１は導電性のものであり、このことで、２つの第２電極膜３４は電気的に短絡されている。また、これら接着された２つの圧電体薄膜素子３０において一方（下側）の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１側の面を除く表面全体が、柔軟性のある絶縁樹脂からなる被覆材４２で覆われている。
【０１９５】
上記第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２、第２圧電体薄膜３３及び第２電極膜３４は、上記実施形態３で説明した第１電極膜３０２、第１圧電体薄膜３０３ａ、第２圧電体薄膜３０３ｂ及び第２電極膜３０５とそれぞれ同様の材料及び成膜条件で形成したものであり、圧電体薄膜が、第１圧電体薄膜３２と第２圧電体薄膜３３との２層構造となっている。
【０１９６】
ここで、上記圧電アクチュエータ１０の製造方法について図２８及び図２９を用いて説明する。
【０１９７】
先ず最初に、線膨張係数が上記第１及び第２圧電体薄膜３２，３３よりも小さい基板５１を用意する。すなわち、上記第１及び第２圧電体薄膜３２，３３の線膨張係数は５０×１０-7／℃程度であるので、基板５１の材料として、シリコン（２８×１０-7／℃）、石英（５×１０-7／℃）、バリウムホウ珪酸ガラス（４６×１０-7／℃）等を用いる。中でもシリコンは、安価で入手し易く、しかも後述のドライエッチングにより除去が可能であるので、非常に好ましい。
【０１９８】
そして、図２８（ａ）に示すように、上記基板５１上に第１電極膜３１をスパッタ法により形成する。続いて、図２８（ｂ）に示すように、上記第１電極膜３１上に第１圧電体薄膜３２をスパッタ法により形成する。
【０１９９】
その後、図２８（ｃ）に示すように、上記第１圧電体薄膜３２上に第２圧電体薄膜３３をスパッタ法により形成する。この第１及び第２圧電体薄膜３２，３３は、成膜後の冷却過程で基板５１から厚み方向と垂直な方向に引張応力を受け圧縮応力を受けることはない。すなわち、基板５１の線膨張係数が第１及び第２圧電体薄膜３２，３３よりも小さいので、基板５１を所定温度に加熱した状態で成膜した後に冷却すると、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３の方が基板５１よりも収縮量が大きくてより収縮しようとするが、その収縮が基板５１によって制限されるため、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３は基板５１から厚み方向と垂直な方向に引張応力を受けることになる。この引張応力を受けることとエピタキシャル成長とに起因して、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３は（１００）面配向（菱面体晶系の場合には、（００１）面配向）となる。
【０２００】
次いで、図２８（ｄ）に示すように、上記第２圧電体薄膜３３上に第２電極膜３４をスパッタ法により形成する。尚、上記圧電体薄膜素子３０の各層の形成は、スパッタ法に限らず、ＣＶＤ法やゾル・ゲル法等であってもよい。
【０２０１】
次に、図２９（ａ）に示すように、上記のようにして作製した圧電体薄膜素子３０を２つ用意して、該２つの圧電体薄膜素子３０における第２電極膜３４側の面同士を対向させ、その後、図２９（ｂ）に示すように、その第２電極膜３４側の面同士を接着剤４１により接着する。尚、この第２電極膜３４側の面同士を、超音波振動を用いた熱溶着により接着するようにしてもよい。
【０２０２】
続いて、図２９（ｃ）に示すように、上記接着した２つの圧電体薄膜素子３０のうちの一方の側に位置する基板５１を除去する。この基板５１の除去は、該基板５１がシリコンからなる場合には、ドライエッチング法で行うことが望ましい。こうすれば、エッチング液に対する第１及び第２圧電体薄膜３２，３３の保護膜を設けなくても済み、また、たとえ第１電極膜３１にピンホールが存在していたとしても、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３にダメージを与えることもない。
【０２０３】
次いで、図２９（ｄ）に示すように、上記接着した２つの圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２、第２圧電体薄膜３３及び第２電極膜３４を、ドライエッチング法により所定の形状に加工し、その後、その加工した２つの圧電体薄膜素子３０において他方の側に位置する基板５１との接合面を除く表面全体を被覆材４２で覆う。
【０２０４】
続いて、上記他方の側に位置する基板５１をドライエッチング法により除去することで、圧電アクチュエータ１０が完成する。尚、ここでは省略したが、後述するように、グランド取出部２０及び電極取出部２２，２３（図２２及び図３０参照）の形成を行う必要がある。
【０２０５】
上記のようにして作製した圧電アクチュエータ１０における２つの圧電体薄膜素子３０の各第１圧電体薄膜３２及び各第２圧電体薄膜３３において厚み方向と垂直な方向に作用している残留応力は、圧電体薄膜素子３０を作製したときに第１及び第２圧電体薄膜３２，３３が基板５１から受ける引張応力が残留するために、引張応力となっている（２つの圧電体薄膜素子３０同士を接着したり被覆材４２で覆ったりしたとき等において応力が緩和されて０になってもよい）。
【０２０６】
図２４は、フレクシャ７をスライダ２側から見た平面図であり、図２５は、図２４のＸ−Ｘ線断面図であり、図２６は、フレクシャ７をスライダ保持基板３Ａ側から見た底面図である。図２５に示すように、上記アクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂにおける基板１５Ａ，１５Ｂは、配線６をエッチング加工等でパターン形成するときに同時に形成するため、材質及び厚みは配線６と同一でかつ同一平面に形成される。この基板１５Ａ，１５Ｂは、配線６と共にポリイミド樹脂等の絶縁材料１６でコーティングされている。尚、基板１５Ａ，１５Ｂにおいて圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ接着する面には、絶縁材料１６はなくて基板１５Ａ，１５Ｂが露出して、圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂと基板１５Ａ，１５Ｂとの接着強度を確保している。図２７は、フレクシャ７のアクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂに圧電アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ接着剤１７により接着した状態を示す。
【０２０７】
上記フレクシャ７におけるアクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂの端子保持部７Ｙ側には、アクチュエータ用端子９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄが設けられており、この端子９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄは、端子保持部７Ｙに一方の端部が設けられて外部の駆動回路に接続されている。
【０２０８】
上記フレクシャ７におけるアクチュエータ保持部８Ａ，８Ｂとスライダ取付部７Ｘとの間のつなぎ部分は、局部的に狭い幅で形成された弾性ヒンジ部１９Ａ，１９Ｂとされている。
【０２０９】
ここで、図３０を参照して、圧電アクチュエータ１０（１０Ａ，１０Ｂ）の電極の取り方について説明する。図３０は、図２２及び図２４のＹ−Ｙ線に相当する位置における圧電アクチュエータ１０Ａ、１０Ｂとアクチュエータ用端子９との接合状態を示す断面図である。
【０２１０】
各圧電アクチュエータ１０において２つの圧電体薄膜素子３０の各第１電極膜３１には、電極取出部２２，２３を介してプラス電圧がそれぞれ印加され、２つの第２電極膜３４はグランド取出部２０を介してグランドレベルになるように設定される。
【０２１１】
上記圧電アクチュエータ１０のグランド取出部２０の加工方法を説明する。図３０に示すように、グランド取出部２０において上側の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２及び第２圧電体薄膜３３を第１のエッチング加工で第２電極膜３４上面まで加工する。その後、第１のエッチング加工範囲の内側で上記第２電極膜３４を一部残した状態で、該第２電極膜３４、接着剤１３及び下側の圧電体薄膜素子３０の第２電極膜３４を第２のエッチング加工で取り除く。次いで、グランド取出部２０における上側の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２及び第２圧電体薄膜３３を、被覆材４２で覆う。最後に２つの圧電体薄膜素子３０の第２電極膜３４同士を短絡するグランド金属端子膜２１を形成してグランド電極を構成する。このグランド金属端子膜２１（２箇所）は、ボンディングワイヤ２４で上記アクチュエータ用端子９Ｂ，９Ｃに接続されている。
【０２１２】
上記電極取出部２２では、被覆材４２が一部取り除かれて、上側の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１が露出している。一方、電極取出部２３では、被覆材４２が一部取り除かれており、この取り除かれた部分から下側の圧電体薄膜素子３０の第１電極膜３１が側方に突出している。そして、電極取出部２２，２３における２つの第１電極膜３１がボンディングワイヤ２４により上記アクチュエータ用端子９Ａ，９Ｄに接続されている。
【０２１３】
このような構成のヘッド支持機構８００の動作について、図３１〜図３３を用いて説明する。図３１はヘッド支持機構８００を横方向から見た側面図であり、図３２（ａ）は、図３１中の圧電アクチュエータ１０Ａ（１０Ｂ）の一部を拡大して示す、フレクシャ７の長さ方向に沿って切断した断面図であり、図３２（ｂ）及び（ｃ）は、アクチュエータ用端子９Ａ，９Ｄに印加する電圧の波形を示す。
【０２１４】
アクチュエータ用端子９Ｂ，９Ｃはグランドレベルに設定され、アクチュエータ用端子９Ａ，９Ｄには、図３２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、バイアス電圧Ｖ０を中心として互いに逆位相のプラスの駆動電圧が印加される。この駆動電圧が印加されると、図３２（ａ）に示すように、各圧電アクチュエータ１０において２つの圧電体薄膜素子３０の第１及び第２圧電体薄膜３２，３３は矢印Ｂの方向に収縮したり矢印Ｃの方向に伸長したりするが、基板１５Ａ（１５Ｂ）があるために、圧電アクチュエータ１０Ａ（１０Ｂ）は反りを持った状態になる（図３２（ａ）は、第１及び第２圧電体薄膜３２，３３が収縮した状態を示す）。
【０２１５】
上記第１及び第２圧電体薄膜３２，３３の伸縮によりフレクシャ７のアクチュエータ保持部８Ａ（８Ｂ）も伸縮して、フレクシャ基板３のアクチュエータ保持部８Ａ（８Ｂ）との境界部３Ｘ（図２６参照）とフレクシャ７の弾性ヒンジ部１９Ａ（１９Ｂ）との間の平面距離Ｌ（図２６参照）が変化する。また、これと同時にアクチュエータ保持部８Ａ（８Ｂ）の反り状態も変化し、この反りに起因してアクチュエータ保持部８Ａ（８Ｂ）の曲率が変化する。この曲率変化によっても上記平面距離Ｌが変化する。したがって、上記平面距離Ｌの変化には、反りに起因する曲率変化による効果が加算されることになる。
【０２１６】
図３３（ａ）は、圧電アクチュエータ１０Ａが矢印Ｃ方向に伸長しかつアクチュエータ１０Ｂが矢印Ｂ方向に収縮したときのスライダ２の回転動作を説明する図であり、図３３（ｂ）は、その模式図である。アクチュエータ保持部８Ａと圧電アクチュエータ１０Ａとからなる第１のビーム１６１と、アクチュエータ保持部８Ｂと圧電アクチュエータ１０Ｂとからなる第２のビーム１６２とが、ディンプル４Ｇを中心として回動するスライダ保持基板３Ａに回動自在に連結され、ヘッド１はディンプル４Ｇから距離Ｄを置いて、スライダ保持基板３Ａに固定されたスライダ２上に設けられていることになる。このことより、圧電アクチュエータ１０Ａが矢印Ｃ方向に伸長しかつ圧電アクチュエータ１０Ｂが矢印Ｂ方向に収縮すると、スライダ２及びスライダ保持基板３Ａは、突起部３Ｂに当接するディンプル４Ｇを中心に矢印Ｅ方向に回動する。したがって、スライダ２に設けられたヘッド１は、磁気ディスクに同心状態で設けられた各トラックの幅方向に移動することになる。これにより、ヘッド１をトラックに追従させるオントラック性を高精度で実施することができる。
【０２１７】
尚、弾性ヒンジ部１９Ａ，１９Ｂの幅寸法は、ヘッド配線６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが配置されるために必要な最小限の幅寸法としておけば、スライダ保持基板３Ａの回動時における負荷が低減されて、スライダ保持基板３Ａが確実に回動する。また、弾性ヒンジ部１９Ａ，１９Ｂは、スライダ２のロール方向及びピッチ方向に柔軟な構成となっているため、ディスクに対するスライダ２の良好な浮上特性を与える。
【０２１８】
上記スライダ２には、ロードビーム４の板バネ部４Ｅによりロード荷重（２０〜３０ｍＮ）が加えられており、スライダ保持基板３Ａが回動するときに、このロード荷重が、スライダ保持基板３Ａの突出部３Ｂとディンプル４Ｇとの間に作用する。したがって、スライダ保持基板３Ａには、スライダ保持基板３Ａの突出部３Ｂとディンプル４Ｇとの間の摩擦係数にて決定される摩擦力が作用し、この摩擦力により、スライダ保持基板３Ａの突出部３Ｂとディンプル４Ｇとの間に位置ずれが生じることはない。
【０２１９】
尚、本実施形態では、２つの圧電体薄膜素子３０の圧電体薄膜が２層（第１及び第２圧電体薄膜３２，３３）に積層されている場合について例示したが、上記実施形態１又は２のように圧電体薄膜が圧電体薄膜が１層であってもよく、或いは、圧電体薄膜が３層以上で構成されていてもよい。そして、２つの圧電体薄膜素子３０の圧電体薄膜を構成している圧電材料は、１／３≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１の関係を満たす（好ましくは３／７≦||Ec+|−|Ec-||／(|Ec+|＋|Ec-|)＜１を満たす）ものであればよい。
【０２２０】
上記圧電アクチュエータ１０の圧電体薄膜素子における圧電体薄膜の圧電特性の電界強度依存性を表す指標Δｄ31は９４％であり、この値は、成膜基板５１にＭｇＯ単結晶基板を用いた場合とほぼ同等の値である。この結果、成膜基板５１としてシリコン基板やガラス基板等のような安価な基板を使用することで、成膜基板５１の低コスト化が図れる。
【０２２１】
したがって、本実施形態では、線膨張係数が圧電体薄膜（第１及び第２圧電体薄膜３２，３３）よりも小さい基板５１を用いて、該基板５１上に、第１電極膜３１、第１圧電体薄膜３２、第２圧電体薄膜３３及び第２電極膜３４をこの順に形成して圧電体薄膜素子３０を作製することで、該圧電体薄膜素子３０の圧電体薄膜において厚み方向と垂直な方向に作用している残留応力が、０ないし引張応力となるようにしたことにより、圧電体薄膜の圧電定数が圧縮応力により低下するのを抑制することができるとともに、シリコン基板やガラス基板等のような安価な基板を使用することができる。
【０２２２】
しかも、本実施形態では、圧電アクチュエータ１０が、上記実施形態３と同様の構成の圧電体薄膜素子で構成されていることになるので、圧電体薄膜の自発分極がほぼ一方向に揃っており、これによって、分極処理が不要となるとともに、圧電特性の電界強度依存性が解消される。この結果、圧電体薄膜の変位量を制御する回路が複雑にならず、基板に加えて回路の低コスト化を図ることができる。また、低電界における圧電特性も向上し、省電力化が可能となるとともに、圧電アクチュエータ１０の信頼性を向上させることができる。
【０２２３】
尚、上記実施形態では、本発明の圧電薄膜素子を、インクジェットヘッド、インクジェット式記録装置、角速度センサ、加速度センサ、マイクロスイッチ及びディスク装置用圧電アクチュエータに適用した場合を示したが、本発明の圧電薄膜素子は、これらのデバイスに限定されるわけではなく、これ以外にも、薄膜コンデンサー、不揮発性メモリ素子の電化蓄積キャパシタ、各種アクチュエータ、赤外線センサ、超音波センサ、圧力センサ、流量センサ、ショックセンサ、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、音叉発信子、遅延線等にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２２４】
本発明の圧電薄膜素子は、インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドにおけるインク吐出用アクチュエータ等のような各種アクチュエータや、角速度センサー、加速度センサー等の各種センサを含む圧電体デバイスに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２２５】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図３】図１のインクジェットヘッドにおける圧電体薄膜のＰ−Ｅヒステリシス曲線を示す図である。
【図４】図１のインクジェットヘッドにおける圧電体薄膜の圧電定数ｄ31の電界強度依存性を示す特性図である。
【図５】本発明の実施形態に係る別のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図６】図５のインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る更に別のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図８】図７のインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。
【図９】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１０】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１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】図１０の角速度センサの製造工程を示す図である。
【図１３】図１０の角速度センサの製造工程において、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１４】本発明の実施形態に係る加速度センサを示す断面図である。
【図１５】図１４の加速度センサの製造工程を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るマイクロスイッチを示す断面図である。
【図１７】図１６のマイクロスイッチの製造工程を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態に係るディスク装置用圧電アクチュエータを備えたディスク装置のヘッド支持機構を示す斜視図である。
【図１９】図１８のヘッド支持機構の分解斜視図である。
【図２０】図１８のヘッド支持機構に使用されるスライダの斜視図である。
【図２１】図１８のヘッド支持機構に使用されるフレクシャの要部を示す斜視図である。
【図２２】本発明の実施形態に係るディスク装置用圧電アクチュエータの平面図である。
【図２３】図２２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２４】図２１のフレクシャの要部の平面図である。
【図２５】図２４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２６】図２１のフレクシャの要部の底面図である。
【図２７】フレクシャに圧電アクチュエータを接着したときの図２２及び図２４のＸ−Ｘ線に相当する位置における断面図である。
【図２８】圧電アクチュエータの圧電体薄膜素子の製造工程を示す図である。
【図２９】圧電アクチュエータの製造工程を示す図である。
【図３０】フレクシャに圧電アクチュエータを接着したときの図２２及び図２３のＹ−Ｙ線に相当する位置における断面図である。
【図３１】図１８のヘッド支持機構の側面図である。
【図３２】（ａ）は、ヘッド支持機構の動作を説明するための圧電アクチュエータの一部を拡大した断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、アクチュエータ用端子に印加する電圧を示す図である。
【図３３】（ａ）は、ヘッド支持機構の動作を説明するための要部平面図であり、（ｂ）は、その模式図である。
【符号の説明】
【０２２６】
１０      ディスク装置用圧電アクチュエータ
３０      圧電体薄膜素子
３１      第１電極膜
３２      第１圧電体薄膜
３３      第２圧電体薄膜
３４      第２電極膜
４１      接着剤
４２      被覆材
１０２    第１電極膜
１０３    圧電体薄膜
１０５    第２電極膜
１０７    振動板膜
１１３    インク吐出口
１１７    圧力室
２０２    第１電極膜
２０３    圧電体薄膜
２０５    第２電極膜
２０６    振動板膜
２１２    インク吐出口
２１７    圧力室
３０２    第１電極膜
３０３    圧電体薄膜
３０３ａ  第１圧電体薄膜
３０３ｂ  第２圧電体薄膜
３０５    第２電極膜
３０６    振動板膜
３１２    インク吐出口
３１７    圧力室
４０１    インクジェット式記録装置
４０２    インクジェットヘッド
４０３    キャリッジ軸（相対移動手段）
４０４    キャリッジ（相対移動手段）
４０６    記録媒体
５００    基板
５００ａ  固定部
５００ｂ  振動部
５０３    第１電極膜
５０４    第１圧電体薄膜
５０５    第２圧電体薄膜
５０６    第２電極膜
５０７    駆動電極
５０８    検出電極
６０２    第１電極膜
６０３    圧電体薄膜
６０４    第２電極膜
７０２    第１電極膜
７０３    圧電体薄膜
７０４    第２電極膜
【図１】
2005123421.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005123421.tif 000018
【図６】
2005123421.tif 000019
【図７】
2005123421.tif 000020
【図８】
2005123421.tif 000021
【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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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