(57)【要約】【課題】  高湿度環境下において高電圧で駆動しても絶縁性の低下が生じない、高い信頼性を有する圧電体素子が容易に得られるようにする。【解決手段】  圧電体素子２０の圧電体薄膜３に含まれる鉛量を化学量論組成よりも少なくする。すなわち、圧電体薄膜３を、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物で構成し、Ｐｂ組成欠損量を示すｘの値を０を超え０．１５以下とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極膜と圧電体薄膜と第２の電極膜とがこの順に積層されてなる積層体を備えた圧電体素子であって、
上記圧電体薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物であって化学組成式が、
Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、
（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物からなっており、
上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下であることを特徴とする圧電体素子。
【請求項２】
チタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式中のＡは、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）及びカルシウム（Ｃａ）の群から選ばれた少なくとも１種の金属イオンであり、
上記化学組成式中のＢは、ニオブ（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）及び鉄（Ｆｅ）の群から選ばれた少なくとも１種の金属イオンであることを特徴とする請求項１記載の圧電体素子。
【請求項３】
圧電体薄膜の厚みが２μｍ以上６μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の圧電体素子。
【請求項４】
圧電体薄膜は、（００１）面に優先配向していることを特徴とする請求項１記載の圧電体素子。
【請求項５】
積層体の積層方向一方側の面に、振動板が配設されていることを特徴とする請求項１記載の圧電体素子。
【請求項６】
振動板は、シリコン、ガラス、セラミック材料及び金属材料の群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする請求項５記載の圧電体素子。
【請求項７】
基板上に、第１の電極膜を形成する工程と、該第１の電極膜上に、圧電体薄膜をスパッタ法により形成する工程と、該圧電体薄膜上に、第２の電極膜を形成する工程とを含む圧電体素子の製造方法であって、
上記圧電体薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物であって化学組成式が、
Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、
（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物からなっており、
上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下であり、
上記圧電体薄膜を形成する工程は、上記第１の電極膜を形成した基板を接地電位から電気的に浮かせた電位状態にしかつスパッタガス圧力を０．０５Ｐａ以上０．１５Ｐａ以下としたスパッタリング条件で圧電体薄膜を形成する工程であることを特徴とする圧電体素子の製造方法。
【請求項８】
基板上に、第１の電極膜を形成する工程と、該第１の電極膜上に、圧電体薄膜をスパッタ法により形成する工程と、該圧電体薄膜上に、第２の電極膜を形成する工程とを含む圧電体素子の製造方法であって、
上記圧電体薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物であって化学組成式が、
Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、
（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物からなっており、
上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下であり、
上記圧電体薄膜を形成する工程は、上記第１の電極膜を形成した基板に、該基板が接地電位と同じか又は接地電位よりも低い負の電位状態になるようにバイアス電圧を印加したスパッタリング条件で圧電体薄膜を形成する工程であることを特徴とする圧電体素子の製造方法。
【請求項９】
第１の電極膜、圧電体薄膜及び第２の電極膜がこの順に積層されてなる積層体と該積層体の積層方向一方側の面に配設された振動板とを有する圧電体素子と、インクを収容する圧力室と、該圧力室に連通するノズルとを備え、上記圧電体素子の圧電体薄膜の圧電効果により上記振動板を厚み方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記ノズル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、
上記圧電体素子の圧電体薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物であって化学組成式が、
Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、
（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物からなっており、
上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項９記載のインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、
上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、該インクジェットヘッドのノズル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１１】
相対移動手段は、インクジェットヘッドを所定方向に往復動させるヘッド移送手段と、上記記録媒体を上記所定方向と略垂直な方向に移送する記録媒体移送手段とで構成され、
上記相対移動手段のヘッド移送手段により上記インクジェットヘッドが上記所定方向に移動しているときに、該インクジェットヘッドのノズル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請求項１０記載のインクジェット式記録装置。
【請求項１２】
複数のインクジェットヘッドが所定方向に並んだ状態で互いに連結されており、
相対移動手段は、記録媒体を上記所定方向と略垂直な方向に移送することで、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ように構成されていることを特徴とする請求項１０記載のインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換機能を呈する圧電体素子及びその製造方法、並びに該圧電体素子を用いたインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧電体素子は、圧電体をその厚み方向に２つの電極で挟んでなる積層体を備えている。ここで、圧電体の材料は、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。圧電体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酸化物であるチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）(ＰＺＴ)や、このＰＺＴにマグネシウム、マンガン、ニッケル、ニオブ等を添加したもの等がある。
【０００３】
特にペロブスカイト型正方晶系結晶構造のＰＺＴの場合には、＜００１＞軸方向（ｃ軸方向）に最も大きな圧電変位が得られる。しかし、多くの圧電体材料は、結晶粒子の集合体からなる多結晶体であり、各結晶粒子の結晶軸はでたらめな方向を向いている。このため、自発分極Ｐｓもでたらめに配列しているが、圧電体素子の場合には、それらのベクトルの総和が、電界と平行な方向になるように作られている。そして、この圧電体素子の１つの形態である圧電アクチュエータ（上記積層体に振動板を設ける）においては、両電極間に電圧を印加すると、その電圧の大きさに比例した機械的変位が得られる。
【０００４】
ところが、上記圧電体素子を、湿度の高い雰囲気に長時間さらした状態で高電圧を印加すると、圧電体の電気絶縁性が低下して絶縁破壊が起こり、このような現象は圧電体素子の信頼性の大きな問題の１つとされてきた。
【０００５】
そこで、このような現象の発生を防止する目的で、従来よりいろいろな工夫がなされてきた。なかでも絶縁破壊に最も関係深いとされている電極材のマイグレーションの発生を防止するために、マイグレーションの起こりにくい金や白金を電極材料に選択することが考えられた。
【０００６】
しかし、電極材料に金や白金を用いて電極材のマイグレーションを防止しても、圧電体の絶縁抵抗は低下することが明らかになった。すなわち、この絶縁抵抗の低下の原因は、水分が直接的に圧電体材料を攻撃することによるものであり、この低下を防止する方法として、例えば、内部に乾燥剤を入れた金属性密閉容器に圧電体素子全体を収納して該容器を完全に密閉するようにすれば、圧電体が絶縁劣化しないことが実証されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところで、近年の電子機器の小型化に伴って、圧電体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た。そして、その要求を満たすために、圧電体素子は、従来から多く使用されてきた焼結体に比べて著しく体積の小さい薄膜の形態で使用されるようになりつつあり、圧電体素子に対する薄膜化の研究開発が盛んになってきた。例えばＰＺＴ膜を形成する方法としては、スパッタ法やＣＶＤ法、ゾルゲル法等があるが、それぞれ、酸素濃度の調節や熱処理条件の工夫によって、高特性の圧電体薄膜が得られるようになってきた。
【０００８】
そして、小型化のために、圧電体素子は、上記のように金属製の密閉容器に入れずに剥き出しの状態で使われることが要望され、このため、密閉容器に入れずに高湿度環境下で使用しても劣化しないようにする工夫もなされている。例えば、圧電体素子を構成する圧電体層の傍に発熱膜を設けて、この発熱膜により圧電体層を積極的に加熱することで、圧電体層への湿気の吸収を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
ここで、ＰＺＴ等の鉛化合物を含む圧電体は高温で合成される。これは薄膜形態であっても同様であり、高温時の鉛の蒸気圧が高いため、例えばＰＺＴ薄膜の場合、化学量論組成のＰＺＴ（化学組成式がＰｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3（０＜ｘ＜１）であり、化学組成比Ｐｂ：Ｚｒ＋Ｔｉ：Ｏ＝１：１：３である）よりも幾分、鉛過剰の組成にすることが通常になっている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平４−３４９６７５号公報（第２頁）
【特許文献２】特開２０００−４３２５９号公報
【特許文献３】特開平１０−２９００３３号公報（第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、上記鉛過剰の圧電体薄膜を用いた圧電体素子において、湿気の高い環境下で高電圧を印加したときに絶縁破壊が起こる原因について検討した結果、次のようなメカニズムを見出した。すなわち、圧電体薄膜は、例えばスパッタ法で作製された圧電体薄膜の厚み方向一方側から他方側に向いている複数の柱状結晶粒子によって構成された集合体から成る場合が多く、それらの柱状結晶粒子同士の境界部分が結晶粒界として存在する。また、柱状結晶の集合体の形態を示さない場合であっても、多くの結晶粒界を有している。そして、この圧電体の結晶粒界には、過剰の鉛が酸化物の形態で存在し、この結晶粒界に存在する鉛酸化物が、湿気として吸収された水分と電気化学的な反応を起こして変質することを突き止め、従来の圧電体素子において絶縁破壊が発生した原因は、水分が電極膜のピンホールを通って圧電体薄膜の結晶粒界に浸入して、その結晶粒界に存在している酸化鉛が、その水分により水酸化鉛を経て導電性を有する二酸化鉛に変質するためであると考えた。
【００１１】
この考え方から、ＰＺＴ等の鉛化合物を含む圧電体材料への水分による直接的なアタックを無くすようにすればよく、そのための方法として、圧電体素子を製造する際に、圧電体と第１電極と第２電極との積層体を作製した後に、第１電極と第２電極のいずれか一方の電極を、ジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムアセチルアセトネート、ジルコニウムカルボキシレート等の化学物質に曝して、その化学物質を電極より圧電体薄膜に吸収させて、その圧電体薄膜の結晶粒界に存在している酸化鉛や水酸化鉛を、電気化学的に安定な酸化ジルコニウムで被覆することで、リーク電流が結晶粒界を通って流れることを防ぐ方法が考えられる。このように結晶粒界を酸化ジルコニウムから成る絶縁膜で覆うので、結晶粒界の電気化学的な性質は、結晶粒界に存在している酸化ジルコニウムに支配される。それゆえに、結晶粒界を電気化学的に安定した状態にすることができるので、リーク電流が結晶粒界を通って流れる絶縁破壊の発生を防ぐことができる。これによって、高湿度下においても絶縁破壊の発生を防ぐことができる。
【００１２】
しかしながら、上記の方法では、積層体を作製した後にジルコニア処理等を行う必要があり、このため、製造工程が複雑になってしまうという問題がある。
【００１３】
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、高湿度環境下において高電圧で駆動しても絶縁性の低下が生じない、高い信頼性を有する圧電体素子が容易に得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、この発明では、圧電体薄膜に含まれる鉛量を化学量論組成よりも少なくなるようにした。
【００１５】
具体的には、請求項１の発明では、第１の電極膜と圧電体薄膜と第２の電極膜とがこの順に積層されてなる積層体を備えた圧電体素子を対象とする。
【００１６】
そして、上記圧電体薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物であって化学組成式が、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物からなっており、上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下であるものとする。
【００１７】
上記の構成により、圧電体素子を構成する圧電体薄膜に含まれる鉛組成は化学量論組成よりも少ない量になって、大気中の水分により化学反応を起こす鉛酸化物が圧電体薄膜の結晶粒界に存在しなくなり、この結果、高湿度環境下で電圧印加による駆動を行っても絶縁性低下による劣化が生じることはない。しかも、このような低鉛組成の圧電体薄膜は、スパッタリング条件を適切に設定するだけで容易に得られ（請求項７及び８参照）、ジルコニア処理等を行う必要はない。よって、高い信頼性を有する圧電体素子が容易に得られる。
【００１８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、チタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式中のＡは、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）及びカルシウム（Ｃａ）の群から選ばれた少なくとも１種の金属イオンであり、上記化学組成式中のＢは、ニオブ（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）及び鉄（Ｆｅ）の群から選ばれた少なくとも１種の金属イオンであるものとする。
【００１９】
このことにより、種々の性質を有する圧電体薄膜が得られ、特徴のある圧電特性をもつ圧電体素子を実現することができる。
【００２０】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、圧電体薄膜の厚みが２μｍ以上６μｍ以下であるものとする。
【００２１】
このことで、通常の使用において、安定した変位と信頼性とを有する圧電体薄膜が容易に得られる。
【００２２】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、圧電体薄膜は、（００１）面に優先配向しているものとする。
【００２３】
こうすることで、圧電体薄膜の結晶粒子の分極方向が一方向に揃うために、電圧印加に対して安定した変位を示すようになる。
【００２４】
請求項５の発明では、請求項１の発明において、積層体の積層方向一方側の面に、振動板が配設されているものとする。
【００２５】
また、請求項６の発明では、請求項５の発明において、振動板は、シリコン、ガラス、セラミック材料及び金属材料の群から選ばれた少なくとも１種からなるものとする。
【００２６】
これら請求項５及び６の発明により、第１及び第２の電極膜間への電圧の印加により積層体の積層方向に変位する高信頼性の圧電体素子（圧電アクチュエータ）が容易に得られる。
【００２７】
請求項７の発明は、基板上に、第１の電極膜を形成する工程と、該第１の電極膜上に、圧電体薄膜をスパッタ法により形成する工程と、該圧電体薄膜上に、第２の電極膜を形成する工程とを含む圧電体素子の製造方法の発明である。
【００２８】
そして、この発明では、上記圧電体薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物であって化学組成式が、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物からなっており、上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下であり、上記圧電体薄膜を形成する工程は、上記第１の電極膜を形成した基板を接地電位から電気的に浮かせた電位状態にしかつスパッタガス圧力を０．０５Ｐａ以上０．１５Ｐａ以下としたスパッタリング条件で圧電体薄膜を形成する工程であるものとする。
【００２９】
すなわち、圧電体薄膜の形成工程において、鉛組成が少ない圧電体薄膜を形成するためには、スパッタ成膜時に、スパッタガスによってターゲットからはじき出されて基板に飛来する組成構成元素の粒子のうち、蒸気圧の高い鉛元素の粒子の着膜率を下げればよく、このためには、基板に、スパッタ粒子をたたきつけるイオン衝撃を加えることが有効であることを本発明者らは見出した。この具体的な方法としては、基板が接地電位から電気的に浮いた電位状態にある（つまり基板が接地されずかつ電気的に他と接続されていない状態にある）場合には、スパッタ成膜時の真空度を高めて（スパッタガス圧力を低くして）、スパッタ粒子が、基板とターゲットとの間の空間に存在するガス分子と衝突する確率を減らすことで、基板にイオン衝撃を加える方法、又は、基板の電位を接地電位と同じか又は接地電位よりも低い負の電位状態にすることにより、基板にスパッタ粒子を電気的に引き付けることで、基板にイオン衝撃を加える方法がある。この請求項７の発明では、スパッタガス圧力を０．１５Ｐａ以下と低く設定することで、基板にイオン衝撃を加えることができ、これにより、鉛組成が少ない圧電体薄膜を容易に形成することができる。よって、請求項１の発明に係る高い信頼性を有する圧電体素子を容易に量産することができる。尚、スパッタガス圧力を０．０５Ｐａ以上とするのは、０．０５Ｐａよりも小さいと、スパッタ装置で成膜する際にプラズマを生成することが困難になるからである。
【００３０】
請求項８の発明では、基板上に、第１の電極膜を形成する工程と、該第１の電極膜上に、圧電体薄膜をスパッタ法により形成する工程と、該圧電体薄膜上に、第２の電極膜を形成する工程とを含む圧電体素子の製造方法を対象とする。
【００３１】
そして、上記圧電体薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物であって化学組成式が、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物からなっており、上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下であり、上記圧電体薄膜を形成する工程は、上記第１の電極膜を形成した基板に、該基板が接地電位と同じか又は接地電位よりも低い負の電位状態になるようにバイアス電圧を印加したスパッタリング条件で圧電体薄膜を形成する工程であるものとする。
【００３２】
このことにより、基板にスパッタ粒子を電気的に引き付けることで、基板にイオン衝撃を加えることができ、上記の如く、鉛組成が少ない圧電体薄膜を形成することができる。特に基板を接地電位よりも低い負の電位状態とすれば、基板にスパッタ粒子を電気的により強く引き付けることができ、この結果、基板にかなり大きなイオン衝撃を加えることができて、鉛組成が少ない圧電体薄膜をより確実にかつ容易に形成することができる。よって、請求項７の発明と同様に、高い信頼性を有する圧電体素子を容易に量産することができる。
【００３３】
請求項９の発明は、第１の電極膜、圧電体薄膜及び第２の電極膜がこの順に積層されてなる積層体と該積層体の積層方向一方側の面に配設された振動板とを有する圧電体素子と、インクを収容する圧力室と、該圧力室に連通するノズルとを備え、上記圧電体素子の圧電体薄膜の圧電効果により上記振動板を厚み方向に変位させて上記圧力室内のインクを上記ノズル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。
【００３４】
そして、この発明では、上記圧電体素子の圧電体薄膜は、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物であって化学組成式が、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物からなっており、上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下であるものとする。
【００３５】
この発明により、信頼性及び耐久性が極めて良好なインクジェットヘッドが容易に得られる。
【００３６】
請求項１０の発明は、インクジェット式記録装置の発明であり、この発明では、請求項９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ノズル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。
【００３７】
この発明により、吐出性能のばらつきが少なくかつ高い信頼性を有するインクジェット式記録装置が容易に得られる。
【００３８】
請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、相対移動手段は、インクジェットヘッドを所定方向に往復動させるヘッド移送手段と、上記記録媒体を上記所定方向と略垂直な方向に移送する記録媒体移送手段とで構成され、上記相対移動手段のヘッド移送手段により上記インクジェットヘッドが上記所定方向に移動しているときに、該インクジェットヘッドのノズル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。
【００３９】
このことで、インクジェットヘッドが往復動するタイプのインクジェット式記録装置が容易に得られる。
【００４０】
請求項１２の発明では、請求項１０の発明において、複数のインクジェットヘッドが所定方向に並んだ状態で互いに連結されており、相対移動手段は、記録媒体を上記所定方向と略垂直な方向に移送することで、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ように構成されているものとする。
【００４１】
このことにより、ラインヘッドタイプのインクジェット式記録装置が容易に得られる。
【発明の効果】
【００４２】
以上説明したように、本発明によると、圧電体薄膜に含まれる鉛組成を化学量論組成よりも少なくするようにしたことにより、大気中の水分の影響を受けて絶縁性低下による劣化が生じることはなくなり、高い信頼性を有する圧電体素子、インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置が容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
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。
【００４４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る圧電体素子を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の圧電体素子２０は、長さ１１．０ｍｍ、幅３．０ｍｍ、厚さ０．３０ｍｍの短冊平板形状のシリコン（Ｓｉ）からなる基板１と、この基板１上に配設された積層体１０とを備えている。この圧電体素子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、圧電体素子２０と垂直な方向（図１に示す座標軸のＹ軸方向）に延びる長さ１０．０ｍｍ、幅３．０ｍｍ、厚み１．０ｍｍのステンレス支持基板５に固定されており、このステンレス支持基板５により、圧電体素子２０は片持ち梁状に支持されている。
【００４５】
上記積層体１０は、第１の電極膜２と圧電体薄膜３と第２の電極膜４とがこの順に積層されてなっており、基板１上に、第１の電極膜２、圧電体薄膜３及び第２の電極膜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、第１及び第２の電極膜２，４の成膜法については、どのような方法であってもよく、例えばＣＶＤ法やゾル・ゲル法等であってもよい。
【００４６】
上記基板１は、積層体１０の積層方向一方側（第１の電極膜２側）の面に配設された振動板の役割を有している。すなわち、積層体１０の圧電体薄膜３の圧電効果によって該圧電体薄膜３がその厚み方向と垂直な方向に伸縮するが、この伸縮を振動板としての基板１が阻止することで、圧電体素子２０の先端側（自由端側）がその厚み方向（積層体１０の積層方向）に変位することになる。尚、基板１は、シリコンに限らず、ガラスや、セラミックス材料、金属材料等からなっていてもよい。
【００４７】
上記第１の電極膜２は、膜厚が０．１０μｍであってコバルト（Ｃｏ）を６モル％含むイリジウム（Ｉｒ）合金薄膜とされていて、上記基板１における厚み方向一方の側の面全体に設けられている。尚、第１の電極膜２は、このようなＣｏを含むイリジウム合金で構成する必要はなく、どのような金属で構成してもよいが、後述の如く該第１の電極膜２上に上記圧電体薄膜３を形成する際に該圧電体薄膜３の結晶配向を良好に制御できるようにするために、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｔ）、バリウム（Ｂａ）及びこれらの酸化物の群から選ばれた少なくとも１種の添加物が添加された貴金属からなっていることが好ましい。
【００４８】
上記圧電体薄膜３は、上記第１の電極膜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８．０ｍｍの部分）に設けられていて、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物からなっている。具体的には、化学組成式が、
Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、又は、Ａをペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンとし、Ｂをペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンとして、
（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）
で表記されるチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物（ＰＺＴ系酸化物）からなっている。そして、上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下とされている。このことで、圧電体薄膜３に含まれる鉛組成は化学量論組成よりも少ないことになる。これにより、大気中の水分により化学反応を起こす鉛酸化物が圧電体薄膜３の結晶粒界に存在していない。この結果、高湿度環境下で電圧印加による駆動を行っても絶縁性低下による劣化が生じなくなる。このような効果は、圧電体薄膜３に含まれる鉛組成が少ないほど（ｘの値が大きいほど）確実に得られることになるが、ｘの値が０．１５よりも大きいと、圧電体薄膜３の成膜自体が困難になったり、成膜できたとしても圧電特性が不十分となったりするので、０．１５以下としている。尚、ｘの値としてより好ましいのは、０．０３以上０．１５以下である。
【００４９】
上記チタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式中のＡは、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）及びカルシウム（Ｃａ）の群から選ばれた少なくとも１種の金属イオンであることが好ましく、上記化学組成式中のＢは、ニオブ（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）及び鉄（Ｆｅ）の群から選ばれた少なくとも１種の金属イオンであることが好ましい。
【００５０】
また、上記圧電体薄膜３は、（００１）面に優先配向していることが好ましく、該圧電体薄膜３の厚みは、２μｍ以上６μｍ以下であることが好ましい。
【００５１】
上記第２の電極膜４は、膜厚０．２５μｍの白金（Ｐｔ）薄膜とされていて、上記圧電体薄膜３の上全体に設けられており、上記第１の電極膜２及び第２の電極膜４には、それぞれリード線７，８が接続されている。尚、第２の電極膜４は、白金で構成する必要はなく、どのような金属で構成してもよい。
【００５２】
そして、上記リード線７，８を介して圧電体素子２０の第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に電圧を印加すると、圧電体薄膜３は、図１に示す座標軸のＸ軸方向（圧電体薄膜３の長さ方向）に伸びる。このとき、圧電体薄膜３の伸びの変化量ΔＬ（ｍ）は、印加電圧をＥ（Ｖ）、圧電体薄膜３の厚さをｔ（ｍ）、圧電体薄膜３の長さをＬ（ｍ）、圧電体薄膜３の圧電定数をｄ31（ｐｍ／Ｖ）とすると、
ΔＬ＝ｄ31×Ｌ×Ｅ／ｔ
となる。
【００５３】
ここで、圧電体薄膜３において膜厚の薄い第２の電極膜４と接合された上側部分はＸ軸方向へ伸びるが、第１の電極膜２を介して基板１と接合された下側部分は、厚い基板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体素子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、圧電体素子２０の先端が所定の変位幅で上下運動する。そして、上記印加電圧と圧電体素子２０の先端の変位幅との関係を測定することにより、圧電体素子２０の変位特性を評価することができる。
【００５４】
次に、上記圧電体素子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。
【００５５】
まず、図２（ａ）に示すように、表面が鏡面研磨された２０ｍｍ角で厚み０．３０ｍｍの基板１を用意し、この基板１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第１の電極膜２を形成する。
【００５６】
続いて、幅５．０ｍｍで長さ８．０ｍｍ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の電極膜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、上記ＰＺＴ又はＰＺＴ系酸化物からなる圧電体薄膜３を形成する。このとき、ＰＺＴ又はＰＺＴ系酸化物の焼結体ターゲットを用いる。そして、第１の電極膜２を形成した基板１を接地電位から電気的に浮かせた電位状態にし（つまり基板が接地されずかつ電気的に他と接続されていない状態にし）かつスパッタガス圧力を０．０５Ｐａ以上０．１５Ｐａ以下としたスパッタリング条件で圧電体薄膜３を形成するか、又は、第１の電極膜２を形成した基板１に、該基板１が接地電位と同じか又は接地電位よりも低い負の電位状態になるようにバイアス電圧を印加したスパッタリング条件で圧電体薄膜３を形成する。
【００５７】
このようなスパッタリング条件で圧電体薄膜３を形成することで、基板１にイオン衝撃を加えることができる。すなわち、基板が接地電位から電気的に浮いた電位状態にある場合には、スパッタ成膜時の真空度が高くなるようにスパッタガス圧力を０．１５Ｐａ以下と低くして（但し、プラズマを生成するために０．０５Ｐａ以上とする）、スパッタ粒子が、基板１とターゲットとの間の空間に存在するガス分子と衝突する確率を減らすか、又は、基板１の電位を接地電位と同じか又は接地電位よりも低い負の電位状態にすることにより、基板１にスパッタ粒子を電気的に引き付けることで、基板１にイオン衝撃を加えることができる。これにより、スパッタ成膜時に、スパッタガスによってターゲットからはじき出されて基板１に飛来する組成構成元素の粒子のうち、蒸気圧の高い鉛元素の粒子の着膜率を下げることができ、この結果、上記化学組成式で表記されるような鉛組成が少ない圧電体薄膜３を容易に形成することができる。
【００５８】
尚、上記の如く、第１の電極膜２を、チタン等の添加物が添加された貴金属（本実施形態では、コバルトが添加されたイリジウム）で構成することで、圧電体薄膜３を（００１）面に優先配向させるようにすることが容易となる。すなわち、第１の電極膜２の表面部には、添加物が島状に点在しており、この添加物であるチタン等は酸化し易くて酸化物の形態で含有していなくても、圧電体薄膜３を形成する際等において酸素が存在すれば、その表面部に点在する添加物は酸化物となる。そして、圧電体薄膜３は、この島状に点在する添加物（酸化物）を核にしてその上側に結晶成長し、これにより、添加物上において（００１）面に配向し易くなる。一方、第１の電極膜２は、シリコン等の基板を用いる場合には、通常、（１１１）面配向になっており、このため、圧電体薄膜３において第１の電極膜２の表面部における添加物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、このような（００１）面配向になっていない領域は、圧電体薄膜３における第１の電極膜２側の表面近傍部（当該表面からせいぜい２０ｎｍ程度までの範囲）にしか存在しない。つまり、上記添加物上の（００１）面配向の領域がその結晶成長に連れて広がるため、膜厚方向と垂直な断面における該領域の面積が、第１の電極膜２側からその反対側（第２の電極膜４側）に向かって大きくなり、これにより、（００１）面配向になっていない領域は小さくなって、圧電体薄膜３の厚みが２０ｎｍ程度となった段階では略全体が（００１）面配向の領域となる。
【００５９】
次いで、上記圧電体薄膜３の形成時と同じ形状のステンレス製マスクを用いて、圧電体薄膜３の表面上に第２の電極膜４をＲＦスパッタ法によって形成する。これにより、図２（ｂ）に示すような基板１上に圧電体薄膜３を含む積層体１０が設けられた構造体２１が得られる。
【００６０】
次に、図２（ｃ）に示すように、幅３．０ｍｍで長さ１１．０ｍｍ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の電極膜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の電極膜４が残りの幅３．０ｍｍで長さ８．０ｍｍの上面部分において露出している圧電体素子構造体部品２２が得られる。
【００６１】
続いて、図２（ｄ）に示すように、上記圧電体素子構造体部品２２における基板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。
【００６２】
次いで、図２（ｅ）に示すように、上記圧電体素子構造体部品２２において露出している第１の電極膜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の電極膜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、圧電体素子２０が完成する。
【００６３】
したがって、本実施形態では、圧電体薄膜３に含まれる鉛組成を化学量論組成よりも少なくしたので、大気中の水分により化学反応を起こす鉛酸化物が圧電体薄膜３の結晶粒界に存在しなくなり、この結果、高湿度環境下で電圧印加による駆動を行っても絶縁性低下による劣化が生じることはない。しかも、このような低鉛組成の圧電体薄膜３は、スパッタリング条件を上記の如く適切に設定するだけで容易に得られる。よって、高い信頼性を有する圧電体素子２０が容易に得られる。
【００６４】
ここで、具体的に実施した実施例について説明する。
【００６５】
（実施例１）
基板１を、上記実施形態と同じ形状のシリコン基板とし、第１の電極膜２を、上記実施形態と同じく、厚さ０．１０μｍのコバルトを６モル％含むイリジウム合金薄膜とした。このイリジウム合金薄膜は、ＲＦマグネトロンスパッタ装置で、シリコン基板を予め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、スパッタ装置のターゲットとして６モル％のコバルトを含むイリジウム板を用いて、２００Ｗの高周波電力を印加して１６分間スパッタリングすることによって膜形成した。この成膜の際、スパッタ装置の中で、シリコン基板を、接地電位から電気的に浮かせた電位状態になるように保持した。
【００６６】
また、圧電体薄膜３を、（００１）面に優先配向したＰＺＴ薄膜とした。このＰＺＴ薄膜は、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて形成した。具体的には、ターゲットとして、化学量論組成のＰＺＴの６インチ径焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．００：０．５３：０．４７）を用いた。そして、このＰＺＴのターゲットを取り付けた成膜室の中で、上記イリジウム合金薄膜を形成したシリコン基板を、予め５８０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素との混合ガスを用い、その混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に、流量を毎分４０ｍｌに、そのスパッタガス圧力を０．１５Ｐａにして、プラズマ発生電力を３ｋＷにして、５０分間、ＰＺＴ薄膜を成膜した。この成膜の際、スパッタ装置の中で、シリコン基板を、接地電位から電気的に浮かせた電位状態になるように保持した。
【００６７】
さらに、第２の電極膜４を、上記実施形態と同じ厚み０．２５μｍの白金薄膜として、ＲＦスパッタ法によって形成した。
【００６８】
尚、上記ＰＺＴ薄膜の膜厚と結晶構造を正確に求めるために、ＰＺＴ薄膜を形成した後に第２の電極膜４を形成せずに成膜工程を打ち切った積層膜試料も同時に作製した。この試料についてＸ線回折及びＸ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った後、それを破壊してその破断面を走査型電子顕微鏡で観察することによって膜厚も正確に測定した。
【００６９】
上記試料をＸ線回折法によって解析した結果、ＰＺＴ薄膜は、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９６％）したペロブスカイト型結晶構造の膜であった（＜００１＞軸が膜表面に垂直な方向を向いた構造の薄膜）。ここで、（００１）面結晶配向率は、薄膜のＸ線回折パターンの（００１）面、（１００）面、（０１０）面、（１１０）面、（０１１）面、（１０１）面及び（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。
【００７０】
また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、ＰＺＴ薄膜の組成は、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝０．９９：０．５３：０．４７であった。つまり、化学組成式で表記すると、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．０１（すなわち、Ｐｂ0.99（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）となり、ターゲット組成に比較してＺｒ及びＴｉの組成は変わらず、Ｐｂ組成は、１．００よりも低い状態になっていることが分かった。
【００７１】
さらに、上記試料の破断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．５μｍであった。
【００７２】
上記のようにして作製した圧電体素子２０の評価を行った。すなわち、圧電体素子２０の第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、リード線７，８を介して最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加し、レーザードップラ振動変位測定装置を用いて、圧電体素子２０の先端のＺ軸方向における上下運動の変位量を測定した。
【００７３】
図３に、周波数２ｋＨｚの三角波電圧を印加した場合における圧電体素子２０の先端のＺ軸方向の上下運動変位量を示す。同図に示すように、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、この圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−７．２μｍまで変位した。
【００７４】
また、上記作製した圧電体素子２０を、温度３５℃で相対湿度８０％の雰囲気に保持した恒温高湿容器に入れて、第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に３５Ｖの直流電圧を印加して、２００時間の耐久試験を行った。そして、電圧印加開始からの経過時間とそのときのリーク電流値とを測定した。
【００７５】
この耐久試験の結果、リーク電流値は、測定開始時は０．３ｎＡ、１時間後は０．８ｎＡ、１００時間後は３ｎＡ、２００時間後は３ｎＡとなり、３ｎＡを越えるリーク電流値は見られず、信頼性が極めて良好であることが分かった。
【００７６】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【００７７】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【００７８】
（実施例２）
本実施例では、圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）形成の際のスパッタリングによる成膜条件のスパッタガス圧力を０．１２Ｐａに変更して、その他は上記実施例１と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【００７９】
こうして得られた圧電体素子２０のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９６％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．０３（すなわち、Ｐｂ0.97（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．５μｍであった。
【００８０】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−７．２μｍまで変位した。
【００８１】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．３ｎＡ、０．８ｎＡ、３ｎＡ及び３ｎＡであり、実施例１の圧電体素子２０と同等の信頼性があることが分かった。
【００８２】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【００８３】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【００８４】
（実施例３）
本実施例では、圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）形成の際のスパッタリングによる成膜条件のスパッタガス圧力を０．０９Ｐａに変更して、その他は上記実施例１と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【００８５】
こうして得られた圧電体薄膜３のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９６％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．０４（すなわち、Ｐｂ0.96（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．７μｍであった。
【００８６】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−７．０μｍまで変位した。
【００８７】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．４ｎＡ、０．８ｎＡ、３ｎＡ及び３ｎＡであり、実施例１の圧電体素子２０と同等の信頼性があることが分かった。
【００８８】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【００８９】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【００９０】
（実施例４）
本実施例では、圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）形成の際のスパッタリングによる成膜条件のスパッタガス圧力を、使用したＲＦマグネトロンスパッタ装置において安定したプラズマ発生の限界に近い値である０．０７Ｐａに変更して、その他は上記実施例１と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【００９１】
こうして得られた圧電体素子２０のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９６％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．０４（すなわち、Ｐｂ0.96（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．８μｍであった。
【００９２】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−６．９μｍまで変位した。
【００９３】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．３ｎＡ、０．８ｎＡ、３ｎＡ及び３ｎＡであり、実施例１の圧電体素子２０と同等の信頼性があることが分かった。
【００９４】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【００９５】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【００９６】
（実施例５）
本実施例では、圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）のスパッタリングでの成膜におけるスパッタ時間を３０分間に変更して、その他は上記実施例１と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【００９７】
こうして得られた圧電体素子２０のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９５％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．０１（すなわち、Ｐｂ0.99（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は２．０μｍであった。
【００９８】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−１５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−１５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−４．０μｍまで変位した。
【００９９】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．５ｎＡ、２．２ｎＡ、５ｎＡ及び５ｎＡであり、信頼性が良好であることが分かった。
【０１００】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１０１】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１０２】
（実施例６）
本実施例では、圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）のスパッタリングでの成膜におけるスパッタ時間を８５分間に変更して、その他は上記実施例１と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【０１０３】
こうして得られた圧電体素子２０のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９６％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．０１（すなわち、Ｐｂ0.99（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は６．０μｍであった。
【０１０４】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−４０Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−４０Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−１１．６μｍまで変位した。
【０１０５】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．３ｎＡ、１．０ｎＡ、３ｎＡ及び３ｎＡであり、信頼性が極めて良好であることが分かった。
【０１０６】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１０７】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１０８】
（実施例７）
本実施例では、圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）のスパッタリングでの成膜方法を以下のようにして、その他は上記実施例１と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【０１０９】
すなわち、本実施例では、ＰＺＴ薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて形成する際、ターゲットとして、６インチ径で化学量論組成よりもＰｂ過剰のＰＺＴからなる焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．２０：０．５３：０．４７）を用いた。そして、このＰＺＴのターゲットを取り付けた成膜室の中で、第１の電極膜２（イリジウム合金薄膜）を形成したシリコン基板を、金属製の基板ホルダーに取り付け、この基板ホルダーにアース線を取り付けて接地電位にした。これにより、ＰＺＴ薄膜を形成するシリコン基板を接地電位と同じ電位状態にした。続いて、シリコン基板を予め５６０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素との混合ガスを用い、その混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に、流量を毎分４０ｍｌに、そのスパッタガス圧力を０．３０Ｐａにして、プラズマ発生電力を３ｋＷにして、５０分間、ＰＺＴ薄膜を成膜した。
【０１１０】
このようにして作製した圧電体素子２０のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９０％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．０８（すなわち、Ｐｂ0.92（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．２μｍであった。
【０１１１】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−６．５μｍまで変位した。
【０１１２】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．３ｎＡ、０．９ｎＡ、２ｎＡ及び２ｎＡであり、信頼性が極めて良好であることが分かった。
【０１１３】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１１４】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１１５】
（実施例８）
本実施例では、基板１をパイレックスガラス基板（コーニング＃７０５９）に変更して、その他は上記実施例７と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【０１１６】
こうして得られた圧電体素子２０の圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９２％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．０８（すなわち、Ｐｂ0.92（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．３μｍであった。
【０１１７】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−９．３μｍまで変位した。
【０１１８】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．３ｎＡ、０．８ｎＡ、２ｎＡ及び２ｎＡであり、信頼性が極めて良好であることが分かった。
【０１１９】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１２０】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１２１】
（実施例９）
本実施例では、基板１を、鏡面研磨された、セラミック材料であるアルミナ焼結体基板に変更して、その他は上記実施例７と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【０１２２】
こうして得られた圧電体素子２０の圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９２％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．０８（すなわち、Ｐｂ0.92（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．２μｍであった。
【０１２３】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−５．０μｍまで変位した。
【０１２４】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．３ｎＡ、０．８ｎＡ、２ｎＡ及び２ｎＡであり、信頼性が極めて良好であることが分かった。
【０１２５】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１２６】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１２７】
（実施例１０）
本実施形態では、圧電体薄膜３を、ＰＺＴにＬａ、Ｓｒ、Ｍｇ及びＮｂが添加されたＰＺＴ系酸化物とし、この圧電体薄膜３（ＰＺＴ系酸化物）形成の際のスパッタターゲットに、Ｌａ、Ｓｒ、Ｍｇ及びＮｂが添加された化学量論組成のＰＺＴ系酸化物の焼結体ターゲット（６インチ径）を用いて、その他は上記実施例２と同様にして圧電体素子２０を作製した。上記ターゲットは、（Ｐｂ0.94Ｌａ0.01Ｓｒ0.05）（Ｚｒ0.50Ｔｉ0.46Ｍｇ0.02Ｎｂ0.02）Ｏ3なる化学組成のものである。
【０１２８】
こうして得られた圧電体素子２０のＰＺＴ系酸化物薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率８９％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3表記（Ａはペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンであり、Ｂはペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンである）で、ｘ＝０．０３（すなわち、（Ｐｂ0.91Ｌａ0.01Ｓｒ0.05）（Ｚｒ0.50Ｔｉ0.46Ｍｇ0.02Ｎｂ0.02）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ系酸化物薄膜の膜厚は３．４μｍであった。
【０１２９】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−８．５μｍまで変位した。
【０１３０】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．４ｎＡ、１．２ｎＡ、５ｎＡ及び５ｎＡであり、信頼性が良好であることが分かった。
【０１３１】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１３２】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１３３】
（実施例１１）
本実施例では、圧電体薄膜３を、ＰＺＴにＣａ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＮｂが添加されたＰＺＴ系酸化物とし、この圧電体薄膜３（ＰＺＴ系酸化物）形成の際のスパッタターゲットに、Ｃａ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＮｂが添加された化学量論組成のＰＺＴ系酸化物の焼結体ターゲット（６インチ径）を用いて、その他は上記実施例２と同様にして圧電体素子２０を作製した。上記ターゲットは、（Ｐｂ0.98Ｃａ0.02）（Ｚｒ0.50Ｔｉ0.46Ｎｉ0.01Ｍｎ0.01Ｎｂ0.02）Ｏ3なる化学組成のものである。
【０１３４】
こうして得られた圧電体素子２０のＰＺＴ系酸化物薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率８５％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3表記（Ａはペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンであり、Ｂはペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンである）で、ｘ＝０．０２（すなわち、（Ｐｂ0.96Ｃａ0.02）（Ｚｒ0.50Ｔｉ0.46Ｎｉ0.01Ｍｎ0.01Ｎｂ0.02）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ系酸化物薄膜の膜厚は３．３μｍであった。
【０１３５】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−８．２μｍまで変位した。
【０１３６】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．４ｎＡ、１．２ｎＡ、５ｎＡ及び５ｎＡであり、信頼性が良好であることが分かった。
【０１３７】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１３８】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１３９】
（実施例１２）
本実施例では、圧電体薄膜３を、ＰＺＴにＢｉ、Ｆｅ及びＮｂが添加されたＰＺＴ系酸化物とし、この圧電体薄膜３（ＰＺＴ系酸化物）形成の際のスパッタターゲットに、Ｂｉ、Ｆｅ及びＮｂが添加された化学量論組成のＰＺＴ系酸化物の焼結体ターゲット（６インチ径）を用いて、その他は上記実施例７と同様にして圧電体素子２０を作製した。上記ターゲットは、（Ｐｂ0.99Ｂｉ0.01）（Ｚｒ0.50Ｔｉ0.46Ｆｅ0.02Ｎｂ0.02）Ｏ3なる化学組成のものである。
【０１４０】
こうして得られた圧電体素子２０のＰＺＴ系酸化物薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９３％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3表記（Ａはペロブスカイト型結晶構造のＡサイトに入る添加金属イオンであり、Ｂはペロブスカイト型結晶構造のＢサイトに入る添加金属イオンである）で、ｘ＝０．０８（すなわち、（Ｐｂ0.91Ｂｉ0.01）（Ｚｒ0.50Ｔｉ0.46Ｆｅ0.02Ｎｂ0.02）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ系酸化物薄膜の膜厚は３．４μｍであった。
【０１４１】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−８．４μｍまで変位した。
【０１４２】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、１．０ｎＡ、３．２ｎＡ、６ｎＡ及び６ｎＡであり、信頼性が良好であることが分かった。
【０１４３】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１４４】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１４５】
（実施例１３）
本実施例では、圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）のスパッタリングでの成膜方法を以下のようにして、その他は上記実施例１と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【０１４６】
すなわち、本実施例では、ＰＺＴ薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて形成する際、ターゲットとして、化学量論組成よりもＰｂ過剰のＰＺＴからなる６インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．２０：０．５３：０．４７）を用いた。そして、このＰＺＴのターゲットを取り付けた成膜室の中で、第１の電極膜２（イリジウム合金薄膜）を形成したシリコン基板を金属製の基板ホルダーに取り付け、この基板ホルダーにリード線の一端部を取り付け、このリード線の他端部を直流電源に接続して、この直流電源により、基板ホルダー（つまりシリコン基板）に、接地電位に対して−２００Ｖの負バイアス電圧を印加するようにした。これにより、ＰＺＴ薄膜を形成するシリコン基板を、接地電位に対して−２００Ｖの電位状態に保持した。続いて、シリコン基板を予め５６０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素との混合ガスを用い、その混合比をアルゴン：酸素＝７９：１にし、その流量を毎分４０ｍｌにし、そのスパッタガス圧力を０．３０Ｐａにし、プラズマ発生電力を３ｋＷにして、５０分間、ＰＺＴ薄膜を成膜した。
【０１４７】
このようにして作製した圧電体素子２０のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９６％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．１３（すなわち、Ｐｂ0.87（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．１μｍであった。
【０１４８】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−６．２μｍまで変位した。
【０１４９】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．３ｎＡ、０．８ｎＡ、２ｎＡ及び２ｎＡであり、信頼性が極めて良好であることが分かった。
【０１５０】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１５１】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１５２】
（実施例１４）
本実施例では、上記実施例１３において、圧電体薄膜３（ＰＺＴ薄膜）のスパッタリング成膜時の基板に印加する負バイアス電圧を−３００Ｖに変えて、その他は実施例１３と同様にして圧電体素子２０を作製した。
【０１５３】
このようにして作製した圧電体素子２０のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９７％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．１５（すなわち、Ｐｂ0.85（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は２．９μｍであった。
【０１５４】
そして、上記圧電体素子２０における第１の電極膜２と第２の電極膜４との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子２０の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子２０の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−６．４μｍまで変位した。
【０１５５】
また、上記圧電体素子２０を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時、１時間後、１００時間後及び２００時間後のリーク電流値は、それぞれ、０．３ｎＡ、０．８ｎＡ、２ｎＡ及び２ｎＡであり、信頼性が極めて良好であることが分かった。
【０１５６】
さらに、上記の２００時間耐久試験後における圧電体素子２０の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、クラックや着色等の変化は見られなかった。
【０１５７】
さらにまた、２００時間耐久試験後における圧電体素子２０を、耐久試験前と同じ三角波電圧を印加して駆動させ、印加電圧と変位量との関係を確認したところ、耐久試験前と同じ特性が得られ、劣化のないことが確認できた。
【０１５８】
（比較例１）
ここで、比較のために、Ｐｂ組成が化学量論組成よりも過剰であるＰＺＴからなる圧電体薄膜を備えた圧電体素子を作製した。すなわち、圧電体薄膜（ＰＺＴ薄膜）形成の際のスパッタターゲットに、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．２０：０．５３：０．４７のモル比の組成（Ｐｂ過剰組成）のＰＺＴ焼結体ターゲットを用い、スパッタ時間を５０分間にして、その他は上記実施例１と同様にして圧電体素子を作製した。
【０１５９】
こうして得られた圧電体素子のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９９％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝−０．１０（すなわち、Ｐｂ1.1（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．８μｍであった。
【０１６０】
そして、上記圧電体素子における第１の電極膜と第２の電極膜との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−８．７μｍまで変位した。
【０１６１】
また、上記圧電体素子を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時のリーク電流値は、０．５ｎＡであったが、１時間後の測定では、リーク電流値は、１００００ｎＡ（＝１０ｍＡ）であり、１００時間後は１００ｍＡ以上を示して絶縁性が破壊されていた。
【０１６２】
さらに、上記の１００時間耐久試験後における圧電体素子の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、表面の至る所が黒色に着色しており、その黒色着色部分に無数の凹部が観察された。また、この１００時間耐久試験後における圧電体素子は、上記の如く電流リークが激しいために、駆動試験を行うことができなかった。
【０１６３】
（比較例２）
この比較例２では、圧電体薄膜（ＰＺＴ薄膜）形成の際のスパッタリングによる成膜条件のスパッタガス圧力を０．２Ｐａに変更して、その他は上記実施例１と同様にして圧電体素子を作製した。
【０１６４】
こうして得られた圧電体素子のＰＺＴ薄膜は、Ｘ線回折法による解析の結果、（００１）面に優先配向（（００１）面結晶配向率９７％）したペロブスカイト型の結晶構造膜であった。また、Ｘ線マイクロアナライザーによる組成分析の結果、Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3表記で、ｘ＝０．００（すなわち、Ｐｂ1.00（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3）であった。さらに、走査型電子顕微鏡観察の結果、ＰＺＴ薄膜の膜厚は３．５μｍであった。
【０１６５】
そして、上記圧電体素子における第１の電極膜と第２の電極膜との間に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖの三角波電圧を印加して、圧電体素子の先端の上下運動の変位量を測定したところ、印加電圧が０Ｖから−２５Ｖまで変化すると、圧電体素子の先端は印加電圧に比例して直線的に０μｍから−７．６μｍまで変位した。
【０１６６】
また、上記圧電体素子を、上記実施例１と同様に、温度３５℃で相対湿度８０％の恒温高湿容器での耐久試験を行った結果、測定開始時のリーク電流値は、０．５ｎＡであったが、１時間後の測定では、リーク電流値は、１００００ｎＡ（＝１０ｍＡ）であり、１００時間後は１００ｍＡ以上を示して絶縁性が破壊されていた。
【０１６７】
さらに、上記の１００時間耐久試験後における圧電体素子の電極膜面の外観を光学顕微鏡で観察したところ、上記比較例１と同様に、表面の至る所が黒色に着色しており、その黒色着色部分に無数の凹部が観察された。また、この１００時間耐久試験後における圧電体素子は、上記の如く電流リークが激しいために、駆動試験を行うことができなかった。
【０１６８】
したがって、上記実施例１〜１４のように圧電体薄膜３の鉛量を化学量論組成よりも少なくする（０＜ｘ≦０．１５）ことで、絶縁破壊が生じず、高い信頼性を有することが分かる。
【０１６９】
尚、本実施形態及び実施例では、基板１が、成膜用基板と振動板とを兼用するものであるとしたが、成膜用基板と振動板とを別個のものとしてもよい。この場合、基板１上に第１の電極膜２を形成し、この第１の電極膜２上に圧電体薄膜３を形成し、この圧電体薄膜３上に第２の電極膜４を形成し（基板１上に積層体１０を形成し）、この第２の電極膜４上に振動板を形成し、これら全ての膜の成膜後に、上記基板１を除去するようにする。こうすると、振動板は、積層体１０における第２の電極膜４側の面に配設されることになる。
【０１７０】
（実施形態２）
次に、本発明の圧電体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。
【０１７１】
図４は、本発明の実施形態におけるインクジェットヘッド２０１を示す概略構成図である。図４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。
【０１７２】
図５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５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。
【０１７３】
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の電極膜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を介して圧力室３２に連通するノズル３８（直径３０μｍのノズル孔）が設けられている。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が互いに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。
【０１７４】
この実施形態では、上記圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂ（第１の電極膜３３及び圧電体薄膜４１（図６参照）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３８、第１の電極膜３３及び圧電体薄膜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。
【０１７５】
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の電極膜３３にそれぞれ連結されており、この駆動電源素子２０３から各第１の電極膜３３に電圧を供給するようになっている。
【０１７６】
次に、上記アクチュエータ部Ｂの構成について、図６を参照しながら説明する。図６は、図５で示すインク吐出素子２０２のアクチュエータ部ＢのVI−VI線断面図である。図６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の電極膜３３と、この各第１の電極膜３３上（同図では下側）に設けられた圧電体薄膜４１と、この圧電体薄膜４１上（同下側）に設けられ、全圧電体薄膜４１（全インク吐出素子２０２）に共通となる第２の電極膜４２（共通電極）と、この第２の電極膜４２上（同下側）全体に設けられ、上記圧電体薄膜４１の圧電効果により厚み方向に変位し振動する振動板４３（この実施形態では、振動板膜）とを有している。この振動板４３も、第２の電極膜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）。
【０１７７】
上記第１の電極膜３３、圧電体薄膜４１及び第２の電極膜４２は、これらが順に積層されてなる積層体を構成し、この積層体と、該積層体の積層方向一方側（第２の電極膜４２）の面に配設された振動板４３とが、圧電体素子（圧電アクチュエータ）を構成することになる。
【０１７８】
上記第１の電極膜３３は、上記実施形態１と同様に、膜厚が０．１０μｍであってコバルト（Ｃｏ）を６モル％含むイリジウム合金薄膜とされている。尚、本実施形態においても、第１の電極膜３３は、どのような金属で構成してもよいが、後述の如く該第１の電極膜３３上に上記圧電体薄膜４１を形成する際に該圧電体薄膜４１の結晶配向を良好に制御できるようにするために、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｔ）、バリウム（Ｂａ）及びこれらの酸化物の群から選ばれた少なくとも１種の添加物が添加された貴金属からなっていることが好ましい。
【０１７９】
上記圧電体薄膜４１は、本実施形態では、Ｐｂ0.97（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3で表記されるＰＺＴ薄膜とされている。尚、上記実施形態１で説明したように、圧電体薄膜４１は、ペロブスカイト型結晶構造を示す酸化物であって化学組成式が、
Ｐｂ(1-x)（Ｚｒ(1-s)Ｔｉs）Ｏ3（０＜ｓ＜１）
で表記されるＰＺＴ、又は、
（Ｐｂ(1-x-y)Ａy）（Ｚｒ(1-s-t)ＴｉsＢt）Ｏ3（０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１−ｓ）
で表記されるＰＺＴ系酸化物からなっていればよく、上記チタン酸ジルコン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式において化学量論組成からのＰｂ組成欠損量を示すｘの値が、０を超え０．１５以下（好ましくは０．０３以上０．１５以下）とされていればよい。
【０１８０】
また、上記チタン酸ジルコン酸鉛系酸化物の化学組成式中のＡは、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）及びカルシウム（Ｃａ）の群から選ばれた少なくとも１種の金属イオンであることが好ましく、上記化学組成式中のＢは、ニオブ（Ｎｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）及び鉄（Ｆｅ）の群から選ばれた少なくとも１種の金属イオンであることが好ましい。
【０１８１】
さらに、上記圧電体薄膜４１は、（００１）面に優先配向していることが好ましく（本実施形態では、（００１）面結晶配向率９６％）、該圧電体薄膜４１の厚みは、２μｍ以上６μｍ以下であることが好ましい（本実施形態では、５μｍとする）。
【０１８２】
上記第２の電極膜４２は、膜厚０．１５μｍの白金薄膜とされている。尚、本実施形態においても、第２の電極膜４２は、どのような金属で構成してもよい。
【０１８３】
上記振動板４３は、本実施形態では、厚さ３．５μｍのクロム（Ｃｒ）膜からなっている。尚、この振動板４３の材料は、Ｃｒに限らず、ニッケル等の金属材料やシリコンであってもよく、ガラスやセラミックス材料であってもよい。
【０１８４】
上記第２の電極膜４２上における上記第１の電極膜３３及び圧電体薄膜４１の周囲には、上面が第１の電極膜３３の高さと略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の電極膜３３から延びるリード線形状の金薄膜（膜厚０．１μｍ）の引き出し電極膜４５が形成されている。
【０１８５】
次に、上記インクジェットヘッド２０１の製造方法を図７により説明する。
【０１８６】
すなわち、まず、図７（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の実施例３と同様にして、シリコン基板５１上に第１の電極膜３３と圧電体薄膜４１と第２の電極膜４２とを順次積層して、構造体５４を得る。
【０１８７】
続いて、図７（ｂ）に示すように、上記構造体５４の第２の電極膜４２上に、ＲＦスパッタ法を用い、室温でクロム膜からなる振動板４３を形成する。
【０１８８】
次いで、図７（ｃ）に示すように、上記振動板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。すなわち、上記振動板４３の第２の電極膜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。
【０１８９】
その後、図７（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。
【０１９０】
次に、図７（ｅ）に示すように、第１の電極膜３３及び圧電体薄膜４１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）にパターニングするために、第１の電極膜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。
【０１９１】
そして、図７（ｆ）に示すように、Ａｒガスのドライエッチングと弱フッ酸のウェットエッチングを用いてエッチング処理を行うことで、第１の電極膜３３と圧電体薄膜４１とをパターン化して個別化し、その後、図７（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。
【０１９２】
続いて、図７（ｈ）に示すように、上記のパターン化により露出した第２の電極膜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７（ｉ）に示すように、この電気絶縁有機膜４４の上面に、ＤＣスパッタ法により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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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の電極膜３３に電圧が供給され、圧電体薄膜４１の圧電効果によって共通電極である第２の電極膜４２と接合された振動板４３が厚み方向に変位し振動することにより、圧力室３２の容積が増減し、圧力室３２の容積が減少するときには該圧力室３２内のインクがインク流路３７を経由してノズル３８から吐出される一方、圧力室３２の容積が増大するときには共通液室３５内のインクが供給口３６を介して圧力室３２に供給される。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を構成する圧電体薄膜４１は、鉛量が化学量論組成よりも少ないことで、高湿度環境下で電圧を印加しても、電気絶縁性の劣化を起こさない。この結果、高い電圧を加えて駆動させても電気絶縁性の劣化に起因する故障が起こりにくく、これにより、圧電変位が低下することが少なく、信頼性の高い安定した駆動が可能になる。そして、圧電変位量が直接的にインク液の吐出能力に影響するので、電源電圧の調整により、複数個のインク吐出素子２０２の個々のインク液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。
【０１９５】
ここで、上記の製造方法によって、３０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、３５℃８０％の高湿度環境下において、圧電体薄膜４１を挟む２つの電極膜３３，４２に、最大電圧０Ｖ及び最小電圧−２５Ｖのサイン波形電圧（２００Ｈｚ）を印加して、振動板４３を１０億回振動させたところ、全てのインク吐出素子２０２において不良の発生は見られなかった。
【０１９６】
尚、本実施形態では、基板５１を成膜用基板のみとして用い、成膜後に除去するようにしたが、圧力室部材Ａを成膜用基板と兼用するようにすることもできる。この場合、圧力室用開口部３１を形成していない圧力室部材Ａ上に、振動板４３、第１の電極膜３３（共通電極に相当）、圧電体薄膜４１及び第２の電極膜４２（個別電極に相当）を、この順に成膜し、成膜後に圧力室部材Ａに圧力室用開口部３１を形成するすればよい。こうすると、振動板４３は、積層体における第１の電極膜３３側の面に配設されることになる。
【０１９７】
（実施形態３）
図８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２で説明した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３２に連通するように設けたノズル３８から該圧力室３２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。
【０１９８】
上記インクジェットヘッド２０１は、主走査方向（図８に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸８３に摺動可能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８４は、インクジェットヘッド２０１と記録媒体８２とを相対移動させる相対移動手段を構成するとともに、インクジェットヘッド２０１を所定方向（主走査方向Ｘ）に往復動させるヘッド移送手段を構成することになる。
【０１９９】
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と略垂直方向の副走査方向（図８に示すＹ方向）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とを相対移動させる相対移動手段を構成するとともに、記録媒体８２を上記所定方向と略垂直な方向（副走査方向Ｙ）に移送する記録媒体移送手段を構成することになる。尚、図８中、Ｚは上下方向である。
【０２００】
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３８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。
【０２０１】
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２の耐環境信頼性が高い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とともに、信頼性の向上化を図ることができる。
【０２０２】
（実施形態４）
図９は、本発明の実施形態に係る別のインクジェット式記録装置９１を示す。このインクジェット式記録装置９１は、上記実施形態２で説明したインクジェットヘッド２０１を複数（この実施形態では、１３個）備えている。これら複数のインクジェットヘッド２０１が、所定方向（図９のＸ方向）に並んだ状態で互いに連結されて、インクジェットヘッド群からなるラインヘッド８６を構成している。このラインヘッド８６は、上記所定方向に延びる支持部材８７によって支持されていて、記録媒体８２の幅方向略全体に亘って設けられて、記録媒体８２の幅方向略全体に同時にインクを吐出できるようになっている。
【０２０３】
また、このインクジェット式記録装置９１は、記録媒体８２を上記所定方向と略垂直な方向（図９に示すＹ方向）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、記録媒体８２を上記所定方向と略垂直な方向に移送することで、インクジェットヘッド２０１と記録媒体８２とを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９中、Ｚは上下方向である。
【０２０４】
そして、このインクジェット式記録装置９１は、記録媒体８２がローラ８５により移動しているときに、各インクジェットヘッド２０１のノズル３８からインクを記録媒体８２に吐出させて記録を行うように構成されている。
【０２０５】
したがって、本実施形態においても、上記実施形態３と同様に、上記実施形態２の耐環境信頼性が高いインクジェットヘッド２０１を用いるので、ラインヘッド８６の各インクジェットヘッド２０１における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でき、これにより、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とともに、信頼性の向上化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０６】
本発明の圧電体素子は、インクジェットヘッド（インクジェット式記録装置）を初め、ジャイロ素子や、光スイッチ部品を代表とするＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイス等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２０７】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電体素子を示す斜視図である。
【図２】図１の圧電体素子の製造方法を示す工程図である。
【図３】実施例１の圧電体素子において第１の電極膜と第２の電極膜との間に三角波電圧を印加したときの、圧電体素子の先端の変位量を示す特性図である。
【図４】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５】図４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６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】図４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８】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９】本発明の実施形態に係る別のインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【０２０８】
１      基板
２      第１の電極膜
３      圧電体薄膜
４      第２の電極膜
１０    積層体
２０    圧電体素子
３２    圧力室
３３    第１の電極膜（個別電極）
３８    ノズル
４１    圧電体薄膜
４２    第２の電極膜（共通電極）
４３    振動板
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、ヘッド移送手段）
８５    ローラ（相対移動手段、記録媒体移送手段）
８６    ラインヘッド
２０１  インクジエツトヘツド
【図１】
2005244174.tif 000003
【図２】
2005244174.tif 000004
【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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