(57)【要約】【課題】環境に優しく、良好な圧電特性を有する圧電素子を提供する。【解決手段】本発明に係る圧電素子１は，基板２と、基板の上方に形成され、（Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ）ＮｂＯ３からなる圧電体を少なくとも含む圧電体膜６と，を含む。【選択図】図１
2007165553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に形成され、（Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ）ＮｂＯ３からなる圧電体を少なくとも含む圧電体膜と、を含む、圧電素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧電体は、以下の式で示される、圧電素子。
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３
（但し、０．０５≦ｘ≦０．０６）
【請求項３】
請求項２において、
ｘは、前記圧電体の結晶構造の相境界における値である、圧電素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記圧電体は、酸化セリウムを含む、圧電素子。
【請求項５】
請求項４において、
前記圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下である、圧電素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記基板の上方であって、前記圧電体膜の下方に形成された第１導電層と、
前記圧電体膜の上方に形成された第２導電層と、を含む、圧電素子。
【請求項７】
基板の上方に、以下の式（１）で示される圧電体を含む第１圧電体膜を形成する工程と、
前記第１圧電体膜の上方に、以下の式（２）で示される圧電体を形成するための材料層を積層する工程と、
前記第１圧電体膜および前記材料層に対して熱処理を行い、以下の式（３）で示される圧電体を少なくとも含む第２圧電体膜を形成する工程と、を含む、圧電素子の製造方法。
（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３  ・・・式（１）
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３  ・・・式（２）
（但し、０．０８≦ｘ≦０．１０）
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３  ・・・式（３）
（但し、０．０５≦ｘ≦０．０６）
【請求項８】
請求項７において、
前記式（１）乃至（３）で示される圧電体は、酸化セリウムを含む、圧電素子の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
式（１）で示される圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下であり、
式（２）で示される圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下であり、
式（３）で示される圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下である、圧電素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の圧電素子を有する、圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれかに記載の圧電素子を有する、インクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子およびその製造方法、圧電アクチュエータ、並びに、インクジェット式記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
高画質、高速印刷を可能にするプリンタとして、インクジェットプリンタが知られている。インクジェットプリンタは、内容積が変化するキャビティを備えたインクジェット式記録ヘッドを備える。このようなインクジェット式記録ヘッドにおけるヘッドアクチュエータとしては、従来、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）に代表される圧電体膜を用いた圧電素子が用いられている（例えば特許第３６６６１７７号公報参照）。しかしながら、ＰＺＴなどは鉛（Ｐｂ）を含むため、環境上、非常に問題となる。
【特許文献１】特許第３６６６１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、環境に優しく、良好な圧電特性を有する圧電素子およびその製造方法を提供することにある。また本発明の他の目的は、上記圧電素子を用いた圧電アクチュエータおよびインクジェット式記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る圧電素子は、
基板と、
前記基板の上方に形成され、（Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ）ＮｂＯ３（以下「ＮＫＬＮ」とも言う）からなる圧電体を少なくとも含む圧電体膜と、を含む。
【０００５】
この圧電素子では、前記圧電体膜は、ＮＫＬＮからなる圧電体を少なくとも含んでいる。ＮＫＬＮは、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため、極めて有用である。さらに、ＮＫＬＮは、鉛フリーでありながら、例えば（Ｂｉ，Ｋ）ＴｉＯ３などに比べ、キュリー温度や脱分極温度（depolarization temperature）が高く、圧電素子を所定の温度範囲内で安定に動作させることができる。さらに、ＮＫＬＮは、鉛フリーでありながら、例えば（Ｂｉ，Ｋ）ＴｉＯ３などに比べ、圧電素子の圧電定数を高くすることができ、圧電素子の振動部の変位量を大きくすることができる。これにより、低電圧でもインク吐出能力の高いインクジェット式記録ヘッド用の微細な圧電素子を得ることができる。従って、本発明によれば、環境に優しく、良好な諸特性を有する圧電素子を提供することができる。
【０００６】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に形成された他の特定のもの（以下「Ｂ」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂが形成されているような場合と、Ａ上に他のものを介してＢが形成されているような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【０００７】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電体は、以下の式で示されることができる。
【０００８】
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３
（但し、０．０５≦ｘ≦０．０６）
本発明に係る圧電素子において、
ｘは、前記圧電体の結晶構造の相境界における値であることができる。
【０００９】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電体は、酸化セリウムを含むことができる。
【００１０】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下であることができる。
【００１１】
本発明に係る圧電素子において、
前記基板の上方であって、前記圧電体膜の下方に形成された第１導電層と、
前記圧電体膜の上方に形成された第２導電層と、を含むことができる。
【００１２】
本発明に係る圧電素子の製造方法は、
基板の上方に、以下の式（１）で示される圧電体を含む第１圧電体膜を形成する工程と、
前記第１圧電体膜の上方に、以下の式（２）で示される圧電体を形成するための材料層を積層する工程と、
前記第１圧電体膜および前記材料層に対して熱処理を行い、以下の式（３）で示される圧電体を少なくとも含む第２圧電体膜を形成する工程と、を含む。
【００１３】
（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３  ・・・式（１）
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３  ・・・式（２）
（但し、０．０８≦ｘ≦０．１０）
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３  ・・・式（３）
（但し、０．０５≦ｘ≦０．０６）
本発明に係る本発明に係る圧電素子の製造方法において、
前記式（１）乃至（３）で示される圧電体は、酸化セリウムを含むことができる。
【００１４】
本発明に係る本発明に係る圧電素子の製造方法において、
式（１）で示される圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下であり、
式（２）で示される圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下であり、
式（３）で示される圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下であることができる。
【００１５】
本発明に係る圧電アクチュエータは、上述の圧電素子を有する。
【００１６】
本発明に係るインクジェット式記録ヘッドは、上述の圧電素子を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
１．  第１の実施形態
１．１．  まず、第１の実施形態に係る圧電素子１について説明する。図１は、本発明に係る圧電素子を、特にインクジェット式記録ヘッド用のヘッドアクチュエータとなる圧電素子１に適用した場合の一実施形態を示す図である。
【００１９】
圧電素子１は、基板２と、基板２上に形成された弾性膜３と、弾性膜３上に形成された第１導電層（以下「下部電極」ともいう）４と、下部電極４上に形成された圧電体膜（以下「第２圧電体膜」ともいう）６と、第２圧電体膜６上に形成された第２導電層（以下「上部電極」ともいう）７と、を含む。
【００２０】
基板２としては、例えば、（１１０）配向の単結晶シリコン基板などを用いることができ、特に限定されない。弾性膜３は、インクジェット式記録ヘッド５０（図４参照）において弾性膜５５として適用されることができる。弾性膜３としては、例えば、酸化シリコン、酸化ジルコニウムをこの順に積層した膜などを用いることができ、特に限定されない。ここで、酸化シリコン層は、例えば、インクジェット式記録ヘッド５０のキャビティ５２１を形成するために基板２を裏面側からエッチングする工程において、エッチングストッパとして機能することができる。弾性膜３の膜厚は、例えば１μｍである。
【００２１】
下部電極４は、第２圧電体膜６に電圧を印加するための一方の電極である。下部電極４は、例えば第２圧電体膜６および上部電極７と同じ平面形状に形成されることができる。下部電極４としては、例えば、白金（Ｐｔ）の上にペロブスカイト構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉＯ３、ＳｒＲｕＯ３など）を積層した膜などを用いることができ、特に限定されない。下部電極４の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００２２】
第２圧電体膜６は、（Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ）ＮｂＯ３（ＮＫＬＮ）からなる圧電体を少なくとも含む。ＮＫＬＮからなる圧電体のキュリー温度は、３００℃以上である。
【００２３】
ＮＫＬＮからなる圧電体は、例えば、以下の式で示されることができる。
【００２４】
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３  ・・・式（ｉ）
（但し、０．０５≦ｘ≦０．０６）
例えば、式（ｉ）で示される圧電体は、酸化セリウムを含むことができる。酸化セリウムとしては、例えば、二酸化セリウム（ＣｅＯ２）などを挙げることができる。この場合、例えば、第２圧電体膜６は、以下の式（ii）で示される圧電体を少なくとも含むことができる。
【００２５】
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３−ＣｅＯ２  ・・・式（ii）
（但し、０．０５≦ｘ≦０．０６）
式（ii）で示される圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下であることが好ましく、より好ましくは、０．２重量％以上、０．８重量％以下である。これらの範囲で酸化セリウムを添加することにより、酸化セリウム添加の作用効果（後述する）を安定して発現させることができる。
【００２６】
式（ｉ）または式（ii）で示されるＮＫＬＮからなる圧電体において、ｘが０．０５以上０．０６以下であることによって、該圧電体は、結晶構造（斜方晶構造と三方晶構造）の相境界（ＭＰＢ：Morphotropic Phase Boundary）における組成を有することができる。即ち、ｘは、式（ｉ）または式（ii）で示される圧電体の結晶構造の相境界における値であることができる。
【００２７】
第２圧電体膜６は、例えば、式（ｉ）または式（ii）で示される圧電体が均一に分布した膜であることができる。また、第２圧電体膜６は、例えば、厚み方向に組成が連続して変化する傾斜組成構造を有し、該傾斜組成構造では、連続して変化する組成のうちの少なくとも１つは、式（ｉ）または式（ii）で示される圧電体の組成であることができる。
【００２８】
式（ｉ）および式（ii）で示される圧電体において、ＮａとＫの組成比は、例えば、０．５：０．５であることが好ましい。これにより、圧電体の圧電性を良好にすることができる。この場合、式（ｉ）および式（ii）で示される圧電体は、それぞれ以下の式（ｉ'）および式（ii'）で示される。
【００２９】
（１−ｘ）（Ｎａ０．５Ｋ０．５）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３  ・・・式（ｉ'）
（１−ｘ）（Ｎａ０．５Ｋ０．５）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３−ＣｅＯ２  ・・・式（ii'）
第２圧電体膜６の膜厚は特に限定されないが、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍである。
【００３０】
上部電極７は、第２圧電体膜６に電圧を印加するための他方の電極である。上部電極７としては、例えば、ペロブスカイト構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉＯ３、ＳｒＲｕＯ３など）の上に白金（Ｐｔ）を積層した膜などを用いることができ、特に限定されない。なお、下部電極４の層構成と上部電極７の層構成は、第２圧電体膜６に関してほぼ対称になるようにすることが好ましい。例えば、下部電極４として、白金の上にペロブスカイト構造の導電性酸化物を積層した膜を用いる場合には、上部電極７として、ペロブスカイト構造の導電性酸化物の上に白金を積層した膜を用いることが好ましい。これにより、圧電素子１の対称性を良くすることができる。また、このような層構成とすることにより、下部電極４の上部から上部電極７の下部までのすべての層をペロブスカイト構造にすることができる。上部電極７の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３１】
１．２．  次に、本実施形態に係る圧電素子１の製造方法について図１〜図３を参照しながら説明する。図２および図３は、図１に示す圧電素子１の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【００３２】
（Ａ）まず、図２に示すように、基板２上に弾性膜３を形成する。弾性膜３は、例えば、熱酸化法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、スパッタ法、蒸着法などにより形成されることができる。
【００３３】
（Ｂ）次に、弾性膜３上に下部電極４を形成する。下部電極４は、例えば、スパッタ法、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などにより形成されることができる。
【００３４】
（Ｃ）次に、図２に示すように、下部電極４上に以下の式（１）で示される斜方晶構造の圧電体を含む第１圧電体膜５を形成する。
【００３５】
（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３  ・・・式（１）
例えば、式（１）で示される圧電体は、酸化セリウムを含むことができる。酸化セリウムとしては、例えば、二酸化セリウム（ＣｅＯ２）などを挙げることができる。この場合、下部電極４上には、以下の式（ａ）で示される圧電体を含む第１圧電体膜５を形成することができる。
【００３６】
（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ＣｅＯ２  ・・・式（ａ）
式（ａ）で示される圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下であることが好ましく、より好ましくは、０．２重量％以上、０．８重量％以下である。これらの範囲で酸化セリウムを添加することにより、酸化セリウム添加の作用効果（後述する）を安定して発現させることができる。
【００３７】
式（１）および式（ａ）で示される圧電体において、ＮａとＫの組成比は、例えば、０．５：０．５であることが好ましい。これにより、後の工程で形成される第２圧電体膜６の圧電性を良好にすることができる。この場合、式（１）および式（ａ）で示される圧電体は、それぞれ以下の式（１'）および式（ａ'）で示される。
【００３８】
（Ｎａ０．５Ｋ０．５）ＮｂＯ３  ・・・式（１'）
（Ｎａ０．５Ｋ０．５）ＮｂＯ３−ＣｅＯ２  ・・・式（ａ'）
第１圧電体膜５の形成方法は、具体的には以下の通りである。
【００３９】
まず、例えば、スピンコート法などを用いて、第１圧電体膜５が所望の組成比となるように複数の原料溶液を所望の比で混合した溶液を下部電極４上に塗布する（混合溶液塗布工程）。原料溶液については、第１圧電体膜５となる圧電材料の構成金属（式（１）で示される圧電体の場合には、Ｎａ、Ｋ、Ｎｂ、式（ａ）で示される圧電体の場合には、Ｎａ、Ｋ、Ｎｂ、Ｃｅ）を含む有機金属または無機金属を各金属が所望のモル比となるように混合し、アルコール（ｎ−ブタノール等）などの有機溶媒を用いて、これを溶解または分散させることにより作製できる。圧電材料の構成金属を含む有機金属としては、例えば、金属アルコキシド、有機酸塩などを用いることができる。圧電材料の構成金属を含む有機金属または無機金属としては、例えば、以下のものが挙げられる。
【００４０】
ナトリウム（Ｎａ）を含む有機金属としては、例えばナトリウムエトキシドなどが挙げられる。カリウム（Ｋ）を含む有機金属としては、例えばカリウムエトキシドなどが挙げられる。ニオブ（Ｎｂ）を含む有機金属としては、例えばニオブエトキシドなどが挙げられる。セリウム（Ｃｅ）を含む無機金属としては、例えば硝酸セリウム(IV)アンモニウムなどが挙げられる。なお、圧電材料の構成金属を含んでなる有機金属または無機金属としては、これらに限定されるわけではない。
【００４１】
原料溶液には、必要に応じて安定化剤等の各種添加剤を添加することができる。原料溶液に加水分解・重縮合を起こさせる場合には、原料溶液に適当な量の水とともに、触媒として酸あるいは塩基を添加することができる。
【００４２】
スピンの回転数は、例えば、初期では５００ｒｐｍとし、続いて塗布ムラが起こらないように回転数を２０００ｒｐｍに上げることができる。
【００４３】
次に、大気雰囲気下でホットプレート等を用い、原料溶液に用いた溶媒の沸点よりも例えば１０℃高い温度（例えば１５０℃）で熱処理を行う（乾燥熱処理工程）。
【００４４】
次に、原料溶液に用いた有機金属や無機金属の配位子を分解、除去するべく、大気雰囲気下でホットプレート等を用い、例えば３００℃〜４００℃程度で熱処理を行う（脱脂熱処理工程）。
【００４５】
なお、上述した混合溶液塗布工程、乾燥熱処理工程、脱脂熱処理工程の一連の工程を所望の膜厚に応じて適宜回数繰り返すことができる。
【００４６】
次に、結晶化アニール、即ち結晶化のための焼成工程を行うことで第１圧電体膜５を得る。結晶化アニールは、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）等により、酸素雰囲気中にて、６００℃〜７５０℃程度で行うことができる。
【００４７】
第１圧電体膜５は、例えば、浸漬法、スパッタ法、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などを用いて形成されることもできる。
【００４８】
（Ｄ）次に、図３に示すように、第１圧電体膜５の上に、以下の式（２）で示される圧電体を形成するための材料層８を積層する。
【００４９】
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３  ・・・式（２）
（但し、０．０８≦ｘ≦０．１０）
式（２）で示される圧電体は、結晶化されると三方晶構造を有する。
【００５０】
例えば、式（２）で示される圧電体は、酸化セリウムを含むことができる。酸化セリウムとしては、例えば、二酸化セリウム（ＣｅＯ２）などを挙げることができる。この場合、第１圧電体膜５上には、以下の式（ｂ）で示される圧電体を形成するための材料層８を積層することができる。
【００５１】
（１−ｘ）（Ｎａ，Ｋ）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３−ＣｅＯ２  ・・・式（ｂ）
（但し、０．０８≦ｘ≦０．１０）
式（ｂ）で示される圧電体における酸化セリウムの添加量は、０．２重量％以上、１重量％以下であることが好ましく、より好ましくは、０．２重量％以上、０．８重量％以下である。これらの範囲で酸化セリウムを添加することにより、酸化セリウム添加の作用効果（後述する）を安定して発現させることができる。
【００５２】
式（２）および式（ｂ）で示される圧電体において、ＮａとＫの組成比は、例えば、０．５：０．５であることが好ましい。これにより、後の工程で形成される第２圧電体膜６の圧電性を良好にすることができる。この場合、式（２）および式（ｂ）で示される圧電体は、それぞれ以下の式（２'）および式（ｂ'）で示される。
【００５３】
（１−ｘ）（Ｎａ０．５Ｋ０．５）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３  ・・・式（２'）
（但し、０．０８≦ｘ≦０．１０）
（１−ｘ）（Ｎａ０．５Ｋ０．５）ＮｂＯ３−ｘＬｉＮｂＯ３−ＣｅＯ２  ・・・式（ｂ'）
（但し、０．０８≦ｘ≦０．１０）
材料層８の積層は、上述した第１圧電体膜５の形成工程における混合溶液塗布工程、乾燥熱処理工程、脱脂熱処理工程と同様にして行うことができる。なお、リチウム（Ｌｉ）を含む有機金属としては、例えばリチウムエトキシドなどが挙げられる。また、混合溶液塗布工程、乾燥熱処理工程、脱脂熱処理工程の一連の工程を所望の膜厚に応じて適宜回数繰り返すことができる。
【００５４】
材料層８は、例えば、浸漬法、スパッタ法、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などを用いて積層されることもできる。
【００５５】
（Ｅ）次に、第１圧電体膜５および材料層８に対して熱処理（結晶化アニール）、即ち結晶化のための焼成工程を行う。これにより、第１圧電体膜５および材料層８の中の物質が相互拡散して、図１に示すように、上述した式（ｉ）または式（ii）で示される圧電体を少なくとも含む第２圧電体膜６が形成される。
【００５６】
結晶化アニールは、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）等により、酸素雰囲気中にて、６００℃〜７５０℃程度で行うことができる。
【００５７】
（Ｆ）次に、図１に示すように、第２圧電体膜６上に上部電極７を形成する。上部電極７は、例えば、スパッタ法、スピンコート法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、レーザアブレーション法などにより形成されることができる。
【００５８】
以上の工程によって、本実施形態に係る圧電素子１を製造することができる。
【００５９】
１．３．  本実施形態に係る圧電素子１では、第２圧電体膜６は、ＮＫＬＮからなる圧電体を少なくとも含んでいる。ＮＫＬＮは、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため、極めて有用である。さらに、ＮＫＬＮは、鉛フリーでありながら、例えば（Ｂｉ，Ｋ）ＴｉＯ３などに比べ、キュリー温度や脱分極温度が高く、圧電素子１を所定の温度範囲内で安定に動作させることができる。さらに、ＮＫＬＮは、鉛フリーでありながら、例えば（Ｂｉ，Ｋ）ＴｉＯ３などに比べ、圧電素子１の圧電定数を高くすることができ、圧電素子１の振動部の変位量を大きくすることができる。これにより、低電圧でもインク吐出能力の高いインクジェット式記録ヘッド用の微細な圧電素子１を得ることができる。従って、本実施形態によれば、環境に優しく、良好な諸特性を有する圧電素子１を提供することができる。
【００６０】
また、本実施形態に係る圧電素子１では、第２圧電体膜６は、結晶構造の相境界組成であるＮＫＬＮを有することができる。相境界組成付近におけるＮＫＬＮの圧電性は良好であるため、本実施形態によれば、圧電素子１の圧電定数をより高くすることができる。
【００６１】
また、本実施形態に係る圧電素子１の製造方法によれば、結晶構造の相境界組成であるＮＫＬＮを少なくとも含む第２圧電体膜６を形成することができる。通常、結晶構造の相境界組成であるＮＫＬＮを、結晶性の良好な状態で、下部電極４上に直接形成することは難しい。しかしながら、本実施形態によれば、まず、下部電極４上に第１圧電体膜５、材料層８を形成し、次に、熱処理を行って、第１圧電体膜５および材料層８の中の物質を相互拡散させるという方法で、相境界組成であるＮＫＬＮを少なくとも含む第２圧電体膜６を確実に形成することができる。
【００６２】
また、本実施形態に係る圧電素子１では、第２圧電体膜６は、酸化セリウムを含むＮＫＬＮを有することができる。これにより、結晶化アニール工程における焼結性を改善し、結晶膜を緻密にすることができ、さらに、第２圧電体膜６の圧電性を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態に係る圧電素子１の製造方法によれば、第１圧電体膜５は、下部電極４と材料層８との間のバッファ層として機能することができる。例えば、下部電極４上に材料層８を直接積層して結晶化させる場合には、本実施形態のように下部電極４上に第１圧電体膜５を形成する場合に比べ、下部電極４上に良好な結晶性を有する膜を形成しにくい。これに対し、本実施形態によれば、第１圧電体膜５をバッファ層として、その上に材料層８を積層して結晶化させることで、材料層８を良好に結晶化させることができ、延いては、良好な結晶性を有する第２圧電体膜６を形成することができる。
【００６４】
２．  第２の実施形態
２．１．  次に、本発明に係る圧電素子を圧電アクチュエータとしてインクジェット式記録ヘッドに適用した例について説明する。図４は、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド５０の概略構成を示す側断面図であり、図５は、インクジェット式記録ヘッド５０の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下逆に示したものである。
【００６５】
図４および図５に示すように、インクジェット式記録ヘッド５０は、ヘッド本体５７と、ヘッド本体５７上に形成される圧電部５４と、を含む。圧電部５４は、図１に示す圧電素子１のうち、下部電極４、第２圧電体膜６、上部電極７が順に積層されて構成されている。なお、図４および図５において、圧電部５４の各層の図示は省略されている。インクジェット式記録ヘッド５０において、圧電部５４は、圧電アクチュエータとして機能する。
【００６６】
ヘッド本体５７は、ノズル板５１と、インク室基板５２と、弾性膜５５と、を含む。インク室基板５２および弾性膜５５は、図１に示す圧電素子１のうち、基板２および弾性膜３から構成されている。これらが筐体５６に収納されて、インクジェット式記録ヘッド５０が構成されている。
【００６７】
各圧電部５４は、圧電素子駆動回路（図示せず）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。即ち、各圧電部５４はそれぞれ振動源（ヘッドアクチュエータ）として機能する。弾性膜５５は、圧電部５４の振動（たわみ）によって振動し、キャビティ５２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
【００６８】
２．２．  本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド５０は、環境に優しく、低電圧でもインク吐出能力の高い微細な圧電素子１を有する。これにより、環境に優しいインクジェット式記録ヘッド５０を用いたデバイス（例えばインクジェットプリンタ等）を提供することができ、かつ、インクジェット式記録ヘッド５０を用いたデバイスの解像度を向上させることができる。
【００６９】
２．３．  なお、上述では、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、本実施形態は、圧電素子を用いた液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【００７０】
３．  上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【００７１】
例えば、本発明に係る圧電素子は、前述したデバイスに適用されるだけでなく、種々のデバイス（例えば、圧電ポンプ、表面弾性波素子、周波数フィルタ、薄膜圧電共振器、発振器、電子回路、電子機器など）に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１の実施形態に係る圧電素子を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係る圧電素子の一製造工程を模式的に示す断面図。
【図３】第１の実施形態に係る圧電素子の一製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】インクジェット式記録ヘッドの概略構成図。
【図５】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図。
【符号の説明】
【００７３】
１  圧電素子、２  基板、３  弾性膜、４  下部電極、５  第１圧電体膜、６  第２圧電体膜、７  上部電極、８  材料層、５０  インクジェット式記録ヘッド、５１  ノズル板、５２  インク室基板、５４  圧電部、５５  弾性膜、５６  筐体、５７  ヘッド本体，５２１  キャビティ
【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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