(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極膜と、該第１の電極膜上に設けられた第１の圧電体薄膜と該第１の圧電体薄膜上に設けられた第２の圧電体薄膜とからなる圧電体積層膜と、該圧電体積層膜上に設けられた第２の電極膜とを備えた圧電体素子であって、
上記圧電体積層膜は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、
上記第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体であり、
上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きく、
上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する上記圧電体積層膜の厚みの比が２０以上６０以下である圧電体素子。
【請求項２】
請求項１記載の圧電体素子において、
上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である圧電体素子。
【請求項３】
請求項１記載の圧電体素子において、
上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である圧電体素子。
【請求項４】
請求項１記載の圧電体素子において、
上記第１及び第２の圧電体薄膜はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、
上記第１の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上８０％以下であり、
上記第２の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が９５％以上１００％以下である圧電体素子。
【請求項５】
請求項１記載の圧電体素子において、
上記圧電体積層膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、
上記第１及び第２の圧電体薄膜のｂ値が０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、
上記第１の圧電体薄膜のＰｂ含有量が上記第２の圧電体薄膜のＰｂ含有量よりも多く、
上記第１の圧電体薄膜のａ値が０．０５以上０．１５以下であり、
上記第２の圧電体薄膜のａ値が０以上０．１０以下である圧電体素子。
【請求項６】
請求項１記載の圧電体素子において、
上記圧電体積層膜はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下である圧電体素子。
【請求項７】
請求項１記載の圧電体素子において、
上記第１の電極膜は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体である圧電体素子。
【請求項８】
第１の電極膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子と、該圧電体素子の上記第２の電極膜側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記第２の電極膜とは反対側の面に接合され、かつ、インクを収容する圧力室が形成された圧力室部材とを備え、上記圧電体積層膜の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドであって、
上記圧電体素子は、請求項１記載の圧電体素子であるインクジェットヘッド。
【請求項９】
第１の電極膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子と、該圧電体素子の上記第１の電極膜側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記第１の電極膜とは反対側の面に接合され、かつ、インクを収容する圧力室が形成された圧力室部材とを備え、上記圧電体積層膜の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドであって、
上記圧電体素子は、請求項１記載の圧電体素子であるインクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項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機構とを備え、
上記相対移動機構により上記インクジェットヘッドと上記記録媒体とを相対移動させているときに、上記圧力室内のインクを該圧力室と連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット式記録装置。
【請求項１１】
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機構とを備え、
上記相対移動機構により上記インクジェットヘッドと上記記録媒体とを相対移動させているときに、上記圧力室内のインクを該圧力室と連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット式記録装置。
【請求項１２】
固定部と該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子が設けられ、上記各振動部上の第２の電極膜が、該振動部をその幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と上記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、
上記圧電体素子は、請求項１記載の圧電体素子である角速度センサ。
【請求項１３】
請求項１２記載の角速度センサにおいて、
上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である角速度センサ。
【請求項１４】
請求項１２記載の角速度センサにおいて、
上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、その長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である角速度センサ。
【請求項１５】
請求項１２記載の角速度センサにおいて、
上記第１及び第２の圧電体薄膜はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、
上記第１の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上８０％以下であり、
上記第２の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が９５％以上１００％以下である角速度センサ。
【請求項１６】
請求項１２記載の角速度センサにおいて、
上記圧電体積層膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、
上記第１及び第２の圧電体薄膜のｂ値が０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、
上記第１の圧電体薄膜のＰｂ含有量が上記第２の圧電体薄膜のＰｂ含有量よりも多く、
上記第１の圧電体薄膜のａ値が０．０５以上０．１５以下であり、
上記第２の圧電体薄膜のａ値が０以上０．１０以下である角速度センサ。
【請求項１７】
請求項１２記載の角速度センサにおいて、
上記圧電体積層膜はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下である角速度センサ。
【請求項１８】
請求項１２記載の角速度センサにおいて、
上記第１の電極膜は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体である角速度センサ。
【請求項１９】
請求項１２記載の角速度センサにおいて、
上記基板はＳｉからなる角速度センサ。
【請求項２０】
請求項１記載の圧電体素子の製造方法であって、
基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記第１の電極膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、
上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程とを備え、
上記圧電体積層膜を形成する工程は、該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含む圧電体素子の製造方法。
【請求項２１】
請求項８記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、
基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記第１の電極膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、
上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、
上記第２の電極膜上に振動層を形成する工程と、
上記振動層の上記第２の電極膜とは反対側の面に、圧力室を形成するための圧力室部材を接合する工程と、
上記接合工程後に、上記基板を除去する工程とを備え、
上記圧電体積層膜を形成する工程は、該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２２】
請求項９記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、
圧力室が形成される圧力室基板上に振動層を形成する工程と、
上記振動層上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記第１の電極膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、
上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、
上記圧力室基板に圧力室を形成する工程とを備え、
上記圧電体積層膜を形成する工程は、該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２３】
請求項１２記載の角速度センサの製造方法であって、
基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記第１の電極膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、
上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、
上記第２の電極膜をパターニングして駆動電極及び検出電極を形成する工程と、
上記圧電体積層膜及び上記第１の電極膜をパターニングする工程と、
上記基板をパターニングして固定部及び振動部を形成する工程とを備え、
上記圧電体積層膜を形成する工程は、該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含む角速度センサの製造方法。
【請求項２４】
請求項１記載の圧電体素子において、
上記第１の電極膜と上記第１の圧電体薄膜との間に設けられた配向制御膜をさらに備え、
上記配向制御膜は、立方晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなる圧電体素子。
【請求項２５】
請求項２４記載の圧電体素子において、
上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である圧電体素子。
【請求項２６】
請求項２４記載の圧電体素子において、
上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である圧電体素子。
【請求項２７】
請求項２４記載の圧電体素子において、
上記第１及び第２の圧電体薄膜はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、
上記第１の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上８０％以下であり、
上記第２の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が９５％以上１００％以下である圧電体素子。
【請求項２８】
請求項２４記載の圧電体素子において、
上記圧電体積層膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、
上記第１及び第２の圧電体薄膜のｂ値が０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、
上記第１の圧電体薄膜のＰｂ含有量が上記第２の圧電体薄膜のＰｂ含有量よりも多く、
上記第１の圧電体薄膜のａ値が０．０５以上０．１５以下であり、
上記第２の圧電体薄膜のａ値が０以上０．１０以下である圧電体素子。
【請求項２９】
請求項２４記載の圧電体素子において、
上記配向制御膜はペロブスカイト型のチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、
上記配向制御膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上である圧電体素子。
【請求項３０】
請求項２４記載の圧電体素子において、
上記配向制御膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｌａ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝ｘ×(１−ｚ)：ｚ：ｙ：(１−ｙ)で表され、
上記ｘ値が１．０以上１．２０以下であり、
上記ｙ値が０以上０．２０以下の値であり、
上記ｚ値が０を越え０．３０以下である圧電体素子。
【請求項３１】
請求項２４記載の圧電体素子において、
上記配向制御膜はチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下である圧電体素子。
【請求項３２】
請求項２４記載の圧電体素子において、
上記圧電体積層膜はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下である圧電体素子。
【請求項３３】
請求項２４記載の圧電体素子において、
上記第１の電極膜は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体である圧電体素子。
【請求項３４】
第１の電極膜と配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子と、該圧電体素子の上記第２の電極膜側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記第２の電極膜とは反対側の面に接合され、かつ、インクを収容する圧力室が形成された圧力室部材とを備え、上記圧電体積層膜の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドであって、
上記圧電体素子は、請求項２４記載の圧電体素子であるインクジェットヘッド。
【請求項３５】
第１の電極膜と配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子と、該圧電体素子の上記第１の電極膜側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記第１の電極膜とは反対側の面に接合され、かつ、インクを収容する圧力室が形成された圧力室部材とを備え、上記圧電体積層膜の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドであって、
上記圧電体素子は、請求項２４記載の圧電体素子であるインクジェットヘッド。
【請求項３６】
請求項３４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機構とを備え、
上記相対移動機構により上記インクジェットヘッドと上記記録媒体とを相対移動させているときに、上記圧力室内のインクを該圧力室と連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット式記録装置。
【請求項３７】
請求項３５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機構とを備え、
上記相対移動機構により上記インクジェットヘッドと上記記録媒体とを相対移動させているときに、上記圧力室内のインクを該圧力室と連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット式記録装置。
【請求項３８】
固定部と該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極膜と配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子が設けられ、上記各振動部上の第２の電極膜が、該振動部をその幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と上記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、
上記圧電体素子は、請求項２４記載の圧電体素子である角速度センサ。
【請求項３９】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である角速度センサ。
【請求項４０】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である角速度センサ。
【請求項４１】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記第１及び第２の圧電体薄膜はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、
上記第１の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上８０％以下であり、
上記第２の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が９５％以上１００％以下である角速度センサ。
【請求項４２】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記圧電体積層膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、
上記第１及び第２の圧電体薄膜のｂ値が０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、
上記第１の圧電体薄膜のＰｂ含有量が上記第２の圧電体薄膜のＰｂ含有量よりも多く、
上記第１の圧電体薄膜のａ値が０．０５以上０．１５以下であり、
上記第２の圧電体薄膜のａ値が０以上０．１０以下である角速度センサ。
【請求項４３】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記配向制御膜はペロブスカイト型のチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、
上記配向制御膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上である角速度センサ。
【請求項４４】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記配向制御膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｌａ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝ｘ×(１−ｚ)：ｚ：ｙ：(１−ｙ)で表され、
上記ｘ値が１．０以上１．２０以下であり、
上記ｙ値が０以上０．２０以下であり、
上記ｚ値が０を越え０．３０以下である角速度センサ。
【請求項４５】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記配向制御膜はチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下である角速度センサ。
【請求項４６】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記圧電体積層膜はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下である角速度センサ。
【請求項４７】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記第１の電極膜は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体である角速度センサ。
【請求項４８】
請求項３８記載の角速度センサにおいて、
上記基板はＳｉからなる角速度センサ。
【請求項４９】
請求項２４記載の圧電体素子の製造方法であって、
基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記第１の電極膜上に立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記配向制御膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、
上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程とを備え、
上記配向制御膜を形成する工程は、該配向制御膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含み、
上記圧電体積層膜を形成する工程は、上記配向制御膜により該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含む圧電体素子の製造方法。
【請求項５０】
請求項３４記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、
基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記第１の電極膜上に立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記配向制御膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、
上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、
上記第２の電極膜上に振動層を形成する工程と、
上記振動層の上記第２の電極膜とは反対側の面に、圧力室を形成するための圧力室部材を接合する工程と、
上記接合工程後に、上記基板を除去する工程とを備え、
上記配向制御膜を形成する工程は、該配向制御膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含み、
上記圧電体積層膜を形成する工程は、上記配向制御膜により該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５１】
請求項３５記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、
圧力室が形成される圧力室基板上に振動層を形成する工程と、
上記振動層上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記第１の電極膜上に立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記配向制御膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、
上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、
上記圧力室基板に圧力室を形成する工程とを備え、
上記配向制御膜を形成する工程は、該配向制御膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含み、
上記圧電体積層膜を形成する工程は、上記配向制御膜により該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５２】
請求項３８記載の角速度センサの製造方法であって、
基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記第１の電極膜上に立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御膜をスパッタ法で形成する工程と、
上記配向制御膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、
上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、
上記第２の電極膜をパターニングして駆動電極及び検出電極を形成する工程と、
上記圧電体積層膜、上記配向制御膜及び上記第１の電極膜をパターニングする工程と、
上記基板をパターニングして固定部及び振動部を形成する工程とを備え、
上記配向制御膜を形成する工程は、該配向制御膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含み、
上記圧電体積層膜を形成する工程は、上記配向制御膜により該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含む角速度センサの製造方法。
【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、この圧電体素子を用いたインクジェットヘッド及び角速度センサ、これらの製造方法、並びに上記インクジェットヘッドを用いたインクジェット式記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電材料は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換し、また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，以下、ＰＺＴ)がある。このペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴは、ＺｒとＴｉの比率Ｚｒ／Ｔｉ＝５３／４７ａｔ％付近を境として、Ｚｒが多い場合は菱面体晶系に、Ｚｒが少ない場合は正方晶系になる。そして、菱面体晶系の場合は＜１１１＞軸方向に、正方晶系の場合は＜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。したがって、自発分極Ｐｓもでたらめに配列している。
【０００３】
ところで、近年の電子機器の小型化に伴って、圧電素子に対しても小型化が強く要求されるようになってきている。そして、その要求を満たすため、圧電素子は、従来から多用されてきた焼結体の態様ではなく、その焼結体に比べて著しく体積の小さい薄膜の態様で使用されるようになりつつあり、圧電素子の薄膜化の研究開発が盛んになってきている。
【０００４】
ここで、ＰＺＴ系の圧電材料からなる圧電体薄膜は、通常（１１１）面に配向しやすいが、その配向率は低く、他の配向面と共存しており、それゆえに、圧電特性が圧電素子としては低く、そのばらつきも大きい。
【０００５】
そこで、基板や電極等を工夫して、以下のような（００１）面又は（１００）面配向の圧電体薄膜の製造が行われてきた。
【０００６】
例えばＰＺＴの自発分極Ｐｓは、菱面体晶系の場合は＜１１１＞軸方向を、正方晶系の場合は＜００１＞軸方向を向いている。そのため、薄膜化しても高い圧電特性を実現するためには、菱面体晶系の場合は＜１１１＞軸方向を、正方晶系の場合は＜００１＞軸を基板表面と垂直な方向に揃える必要がある。そして、その配向度をほぼ１００％にするため、従来は、正方晶系ペロブスカイト結晶構造の場合、６００〜７００℃の温度下、正方晶系ＰＺＴ組成のターゲットを用いたスパッタ法で、表面に結晶方位（１００）面が出るように切り出した、岩塩型結晶構造の酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯ）からなる単結晶の基板上に、その表面と垂直な方向に＜００１＞軸配向した結晶性良好なＰＺＴ薄膜を直接形成していた（例えば特許文献１及び非特許文献１を参照）。この場合、（１００）面に配向したＰｔ電極上に、Ｚｒを含まないＰｂＴｉＯ3や（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3からなる厚み０．１μｍの圧電体層をＰＺＴ薄膜の下地層として形成し、その上に厚み２．５μｍのＰＺＴ薄膜をスパッタ法で形成すると、ＰＺＴ薄膜の形成の初期に、Ｚｒ酸化物からなる結晶性の低い層が形成され難くなり、結晶性のより高いＰＺＴ薄膜が得られる。つまり、（００１）面配向度（α(００１)）が略１００％のＰＺＴ薄膜が得られる。ここで、配向度α(００１)は、
α(００１)＝Ｉ（００１）／ΣＩ（ｈｋｌ）
で定義している。ΣＩ（ｈｋｌ）は、Ｘ線回折法において、Ｃｕ−Ｋα線を用いたときの２θが１０〜７０°でのペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴにおける各結晶面からの回折ピーク強度の総和である。尚、（００２）面及び（２００）面は（００１）面及び（１００）面とそれぞれ等価な面であるため、ΣＩ（ｈｋｌ）には含まない。
【０００７】
しかし、この場合、下地基板としてＭｇＯ単結晶基板を用いるため、圧電素子が高価になってしまい、ひいては、この圧電素子を用いたインクジェットヘッドも高価になってしまうという問題がある。また、基板材料もＭｇＯ単結晶だけに制限されてしまうという欠点もある。
【０００８】
そこで、シリコン等の安価な基板上に、ＰＺＴ等のペロブスカイト型圧電材料の（００１）面又は（１００）面結晶配向膜を形成するため、以下のような様々な方法が開発されている。
【０００９】
例えば、特許文献２には、（１１１）面に配向したＰｔ電極上に、ＰＺＴ又はランタンを含むＰＺＴの前駆体溶液を塗布し、まずこの前駆体溶液を１５０〜５５０℃で熱分解して、その後５５０〜８００℃で加熱処理して結晶化させる（ゾル・ゲル法）ことで、ＰＺＴの（１００）面優先配向膜が生成可能であることが示されている。
【００１０】
また、特許文献３には、イリジウム下部電極上に極薄のチタン層を形成することで、その上に形成するＰＺＴ膜の結晶配向性を制御する方法が示されている。この方法は、シリコン等の基板上に酸化ジルコニウムを主成分とする下地層を形成し、この下地層上にイリジウムを含む下部電極を形成し、この下部電極上に極薄のチタン層を形成し、このチタン層上に、金属元素及び酸素元素を含む非晶質の圧電体前駆体薄膜を形成し、この非晶質の薄膜を高温で熱処理して結晶化させる（ゾル・ゲル法）ことで、ペロブスカイト型の圧電体薄膜が生成されるものである。この方法では、チタン層の厚みによりＰＺＴ等の圧電体薄膜の結晶配向性の制御が可能であり、チタン層の厚みを１０〜２０ｎｍとすると、（１１１）面配向膜が得られる。
【００１１】
また、特許文献４には、圧電体薄膜をゾル・ゲル法で形成する際、（１１１）面配向のＰｔ電極上に４〜６ｎｍのチタン層を形成し、このチタン層のチタンが酸化した酸化チタンを核にすることで、（１００）面配向のＰＺＴ膜が得られることが示されている。
【００１２】
また、特許文献５には、ＳｒＴｉＯ3基板上にスパッタ法で形成したＲｕＯ2下部電極上に、ＺｒとＴｉの濃度比Ｚｒ／Ｔｉ＝７５／２５のゾル液をスピンコートで塗布して過熱乾燥させて前駆体膜を形成し、その上にさらに、ＺｒとＴｉの濃度比Ｚｒ／Ｔｉ＝５２／４８のゾル液を用いて前駆体膜を数層形成し、その後、９００℃で高温焼成することで、柱状構造の（００１）結晶配向のＰＺＴ系圧電酸化物薄膜が、クラックが発生することなく合成されることが示されている。
【００１３】
しかし、上述のいずれの方法も、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いない点で優れているものの、ゾル・ゲル法で圧電体薄膜を形成するため、ＭｇＯ単結晶基板上に圧電体薄膜を形成する場合のように、膜形成時に結晶配向した結晶性の良好な膜を得ることは困難である。このため、まず非晶質の圧電体薄膜を形成し、その後この圧電体薄膜を含む積層膜を基板ごと熱処理することで、結晶軸を相応しい方向に優先配向するようにしている。
【００１４】
また、ゾル・ゲル法で圧電素子を量産すると、有機物を取り除く脱脂工程で、非晶質の圧電体前駆体薄膜に体積変化によるクラックが生じ易く、さらに、非晶質の圧電体前駆体薄膜を高温加熱して結晶化させる工程でも、結晶変化によりクラックや下部電極との膜剥離が生じ易い。
【００１５】
また、ゾル・ゲル法では、１回の工程（前駆体溶液の塗布及びその後の熱処理）で形成されるＰＺＴ膜の厚みが１００ｎｍ程度であるため、圧電素子に必要な１μｍ以上の厚みを得るためには、上記工程を１０回以上繰り返し行う必要があり、歩留まりが低くなってしまうという問題がある。
【００１６】
そこで、ゾル・ゲル法におけるこれらの課題を解決する方法として、特許文献６及び７には、下部電極にチタンや酸化チタンを添加することが有効であることが示されている。特に、特許文献７では、スパッタ法でも、（１００）面配向のＰＺＴ膜が得られることが示されている。
【００１７】
しかし、下部電極上に直接ペロブスカイト型のＰＺＴ膜が得られるのではなくて、最初に２００℃以下の低温でアモルファス又はパイロクロア型結晶構造のＰＺＴ膜を形成し、その後このＰＺＴ膜を酸素雰囲気中において５００〜７００℃の高温で熱処理することで結晶化させているため、ゾル・ゲル法と同様に、高温加熱して結晶化させる工程で、結晶変化によりクラックや下部電極との膜剥離が生じ易いという欠点がある。また、ゾル・ゲル法やスパッタ法で形成したＰＺＴ膜の（００１）面配向度又は（１００）面配向度は、いずれの方法でも８５％以下である。
【００１８】
一方、特許文献３では、非晶質薄膜を一旦形成して熱処理等の後処理で結晶性薄膜に変化させるゾル・ゲル法（ＭＯＤ法も含む）以外の方法、つまり熱処理による結晶化工程がなく直接結晶性薄膜を形成する成膜法、例えばスパッタ法、レーザーアブレーション法又はＣＶＤ法で、表面に極薄のチタン層が形成されたＩｒ下地電極上へのＰＺＴ膜の配向制御を試みているが、ゾル・ゲル法以外では配向膜は得られなかったとしている。その理由は、ゾル・ゲル法では、ＰＺＴ膜の結晶化は下部電極側から上部電極側に向かって徐々に進行するのに対し、ＣＶＤ法やスパッタ法等では、ＰＺＴ膜の結晶化はランダムに進行して規則性がなく、これにより、配向制御が困難になっているからであるとしている。
【００１９】
また、特許文献８には、ポストアニールを必要としない方法として、下地電極として、チタンを含む白金やイリジウムなどの貴金属合金の電極薄膜をスパッタ法で形成し、その上にさらに、初期層として、ペロブスカイト型結晶構造の酸化物であるチタン酸ランタン鉛（ＰＬＴ）などの、Ｚｒを組成に含まない（００１）面に結晶配向した酸化物薄膜をスパッタ法で形成し、それを下地としてその上にＰＺＴ薄膜をスパッタ法で形成することで、（００１）面に結晶配向したＰＺＴ薄膜が得られることが示されている。さらに、特許文献９には、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、又は銅を含む貴金属合金の電極薄膜を用いると、その上に直接（００１）結晶配向したＰＺＴ膜が得られることが示されている。以上のように、圧電定数の大きい結晶方位である(００１)面に結晶配向したＰＺＴ膜を形成することで、圧電特性の高い圧電体薄膜が作製される。この圧電体薄膜は、基板表面と垂直な方向に（００１）面に優先配向するため、正方晶系のペロブスカイト構造の場合、分極方向が（００１）面であり、この分極方向と結晶の優先配向が同一となり、高い圧電定数を示す。そのため、上記圧電体薄膜は、小さい印加電圧で大きな変位を発生し、様々な分野で用いられるアクチュエータとして期待される。
【特許文献１】特開平１０−２０９５１７号公報
【特許文献２】特許第３０２１９３０号公報
【特許文献３】特開２００１−８８２９４号公報
【特許文献４】特開平１１−１９１６４６号公報
【特許文献５】特開２０００−２０８８２８号公報（第３―４頁）
【特許文献６】特開２０００−２５２５４４号公報
【特許文献７】特開平１０−８１０１６号公報
【特許文献８】特許第３４８１２３５公報
【特許文献９】特開平２００４−７９９９１号公報
【非特許文献１】「ジャーナルオブアプライドフィジックス（Journal of Applied Physics）」，米国，アメリカ物理学会，１９８９年２月１５日，第６５巻，第４号，p.１６６６−１６７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、成膜時の基板に、膨張係数が圧電体薄膜よりも小さい基板、例えばシリコン単結晶基板を用いると、上記圧電体薄膜は、基板から引張り応力を受け、結晶軸の長い（００１）面、すなわち、分極軸が基板表面と平行な方向に向く。この状態で、電圧を膜厚方向に印加すると、分極軸が９０゜回転しようとする。ここで、印加電圧が小さい場合、分極軸が容易に回転しないので、所望の圧電特性は得られず、また、印加電圧が大きいと、分極軸が回転して基板表面と垂直な方向を向き、圧電特性が高くなる。このように、上記圧電体薄膜は、圧電特性の電圧依存性が高かった。
【００２１】
また、分極軸が９０゜回転するとき、結晶に大きな歪みが発生するため、基板との間で膜剥離が発生し、大きなアクチュエータ変位を得るためのアクチュエータとしては、耐久性が低いという問題があった。
【００２２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的にするところは、圧電特性の電圧依存性が低く、大きなアクチュエータ変位を得るために高電圧で駆動したときでも膜剥離が発生しない、高い耐久性を示す、信頼性の高い圧電体素子、この圧電体素子を用いたインクジェットヘッド及び角速度センサ、これらの製造方法、並びにこのインクジェットヘッドを用いたインクジェット式記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するため、本発明では、貴金属からなる電極膜上に、２層構成の圧電体積層膜を形成した。このとき、まず（１１１）面に優先配向した第１の圧電体薄膜を形成し、その上に組成が若干異なる第２の圧電体薄膜を形成することで、全体として（１１１）面配向度の高い圧電体積層膜を形成した。
【００２４】
具体的には、第１の発明は、 第１の電極膜と、該第１の電極膜上に設けられた第１の圧電体薄膜と該第１の圧電体薄膜上に設けられた第２の圧電体薄膜とからなる圧電体積層膜と、該圧電体積層膜上に設けられた第２の電極膜とを備えた圧電体素子を対象とするものである。すなわち、第１の発明は、第１及び第２の電極膜と、該第１及び第２電極膜に挟まれた、第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜とを備えた圧電体素子を対象とするものである。
【００２５】
そして、本発明は、上記圧電体積層膜は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体であり、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きく、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する上記圧電体積層膜の厚みの比が２０以上６０以下であるものである。
【００２６】
このことにより、第１の電極膜上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させることができる。そのため、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。すなわち、この圧電体素子は、その圧電体積層膜の膜表面と垂直な方向に電界を印加して用いられるため、特に菱面体晶系のペロブスカイト型のＰＺＴ膜では、（１１１）面配向により、＜１１１＞分極軸方向が電界方向と平行になり、大きな圧電特性が得られる。また、電界印加による分極の回転が起きないため、印加電圧が小さい場合においても圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。
【００２７】
一方、正方晶系のペロブスカイト型のＰＺＴ膜では、分極軸方向が＜００１＞方向であるため、（１１１）面配向により、分極軸方向と電界方向とが約５４°の角度をなすものの、（１１１）面配向性を向上させることで、分極軸を電界方向に対して常に一定の角度に保つことができる。そのため、この場合も、電界印加による分極の回転が起きず、これにより、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる（例えば、無配向のＰＺＴ膜では、特定の結晶軸である分極軸が様々な方向を向いているため、電界を印加すると、分極軸がそれぞれ電界と平行な方向に向こうとする。そのため、圧電特性が高い電圧依存性を有し、特に印加電圧が小さい場合、そのばらつきが大きくなる。また、電圧を繰り返し印加した時には、経時変化が生じて信頼性に問題が生じたりする）。
【００２８】
また、圧電体積層膜の第１及び第２の圧電体薄膜を互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体とし、第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径を第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きくし、第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比を２０以上６０以下にしたことで、圧電材料の性能指数である圧電定数の非常に大きい圧電体積層膜が得られるとともに、大きなアクチュエータ変位を得るために高電圧で駆動したときでも、膜剥離の発生を抑制できる。
【００２９】
また、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いなくても、配向性の良好な圧電体積層膜が容易に得られるので、安価なガラス基板、金属基板、セラミックス基板、Ｓｉ基板等を用いることで、製造コストを低減できる。
【００３０】
また、圧電体積層膜の厚みが１μｍ以上であっても、ゾル・ゲル法のように同じ工程を何回も繰り返す必要がなく、圧電体積層膜をスパッタ法等で容易に形成でき、歩留まりの低下を抑制できる。
【００３１】
以上のように、（１１１）面に配向した圧電体素子が容易に得られる。また、（１１１）面は本来配向しやすい面であるため、成膜のマージンが広く、圧電特性のばらつきを低く抑え、歩留まりも向上させやすい。さらに、（１１１）面配向度が高いため、圧電特性を高く、電圧依存性を低くすることができる。
【００３２】
第２の発明は、第１の発明において、上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるものである。
【００３３】
第３の発明は、第１の発明において、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であるものである。
【００３４】
第２及び第３の発明により、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できるとともに、大きなアクチュエータ変位を得るために高電圧で駆動したときでも、膜剥離の発生を抑制できる。
【００３５】
第４の発明は、第１の発明において、上記第１及び第２の圧電体薄膜はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、上記第１の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上８０％以下であり、上記第２の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が９５％以上１００％以下であるものである。
【００３６】
このことにより、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できるとともに、圧電特性のばらつきを低く抑えることができ、信頼性を向上させることができる。
【００３７】
第５の発明は、第１の発明において、上記圧電体積層膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、上記第１及び第２の圧電体薄膜のｂ値が０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、上記第１の圧電体薄膜のＰｂ含有量が上記第２の圧電体薄膜のＰｂ含有量よりも多く、上記第１の圧電体薄膜のａ値が０．０５以上０．１５以下であり、上記第２の圧電体薄膜のａ値が０以上０．１０以下であるものである。
【００３８】
このことにより、圧電体積層膜にチタン酸ジルコン酸鉛を用い、ジルコニウムの含有量を４０モル％以上６０モル％以下とすることで、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できる。また、鉛の含有量を化学量論組成と比較して０を越え１５モル％以下過剰にすることで、圧電体積層膜の結晶性を向上させて圧電定数を大きくできる。さらに、過剰鉛の含有量を１５モル％以下とすることで、耐電圧を向上させることができ、高性能の圧電体素子が得られる。
【００３９】
第６の発明は、第１の発明において、上記圧電体積層膜はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下であるものである。
【００４０】
このことにより、圧電体積層膜の結晶性を向上させることができ、圧電特性をより一層向上させることができる。
【００４１】
第７の発明は、第１の発明において、上記第１の電極膜は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体であるものである。
【００４２】
このことにより、第１の電極膜は、圧電体素子の各膜をスパッタ法等で形成する際の温度に十分に耐えることができるとともに、第１の電極膜の平均断面径を制御することで、基板との密着性を向上させることができ、圧電体素子の製造時における膜剥離を確実に抑制できる。
【００４３】
第８の発明は、第１の電極膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子と、該圧電体素子の上記第２の電極膜側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記第２の電極膜とは反対側の面に接合され、かつ、インクを収容する圧力室が形成された圧力室部材とを備え、上記圧電体積層膜の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドを対象とするものである。
【００４４】
そして、本発明は、上記圧電体素子は、第１の発明の圧電体素子であるものである。すなわち、上記圧電体積層膜は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続してに繋がった柱状粒子の集合体であり、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きく、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する上記圧電体積層膜の厚みの比が２０以上６０以下であるものである。
【００４５】
このことにより、基板上に、第１の電極膜、圧電体積層膜、第２の電極膜及び振動層をスパッタ法等で順に形成して、この振動層に圧力室部材を接合した後に基板を除去することで、第１の発明と同様の構成の圧電体素子を備えたインクジェットヘッドが得られ、その圧電体素子の第２の圧電体薄膜の（１１１）面配向度を９５％以上にできる。そのため、インク吐出性能のばらつきが少なく、耐久性に優れたインクジェットヘッドが得られる。
【００４６】
第９の発明は、第１の電極膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子と、該圧電体素子の上記第１の電極膜側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記第１の電極膜とは反対側の面に接合され、かつ、インクを収容する圧力室が形成された圧力室部材とを備え、上記圧電体積層膜の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドを対象とするものである。
【００４７】
そして、本発明は、上記圧電体素子は、第１の発明の圧電体素子であるものである。すなわち、上記圧電体積層膜は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体であり、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きく、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する上記圧電体積層膜の厚みの比が２０以上６０以下であるものである。
【００４８】
このことにより、圧力室部材を基板として、その上に、振動層、第１の電極膜、圧電体積層膜及び第２の電極膜をスパッタ法等で順に形成することで、第８の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドが得られる。
【００４９】
第１０の発明は、第８の発明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機構とを備え、上記相対移動機構により上記インクジェットヘッドと上記記録媒体とを相対移動させているときに、上記圧力室内のインクを該圧力室と連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット式記録装置であるものである。
【００５０】
第１１の発明は、第９の発明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機構とを備え、上記相対移動機構により上記インクジェットヘッドと上記記録媒体とを相対移動させているときに、上記圧力室内のインクを該圧力室と連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット式記録装置であるものである。
【００５１】
第１０及び第１１の発明により、印字性能及び耐久性の極めて良好なインクジェット式記録装置が容易に得られる。
【００５２】
第１２の発明は、固定部と該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子が設けられ、上記各振動部上の第２の電極膜が、該振動部をその幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と上記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を対象とするものである。
【００５３】
そして、本発明は、上記圧電体素子は、第１の発明の圧電体素子であるものである。すなわち、上記圧電体積層膜は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体であり、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きく、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する上記圧電体積層膜の厚みの比が２０以上６０以下であるものである。
【００５４】
このことにより、第２の電極膜の駆動電極と第１の電極膜との間に電圧を印加することで、基板の各振動部をその幅方向に振動させ、この振動時にコリオリ力によって振動部がその厚み方向に変形すると、第２の電極膜の検出電極と第１の電極膜との間に電圧が発生し、この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度を検出できる。そして、角速度を検出する部分（振動部）を、第１の発明と同様の構成の圧電体素子によって構成しているので、圧電定数を、水晶を用いた従来の角速度センサに対して４０倍程度大きくでき、相当小型化できる。
【００５５】
また、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性の良好な角速度センサが得られる。
【００５６】
また、圧電体積層膜が、分極軸である（１１１）面に配向するので、基板の膨張係数の影響を受け難い。
【００５７】
第１３の発明は、第１２の発明において、上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるものである。
【００５８】
第１４の発明は、第１２の発明において、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であるものである。
【００５９】
第１３及び第１４の発明により、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成でき、センサの感度を向上させることができるとともに、小型化できる。
【００６０】
第１５の発明は、第１２の発明において、上記第１及び第２の圧電体薄膜はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、上記第１の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上８０％以下であり、上記第２の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が９５％以上１００％以下であるものである。
【００６１】
このことにより、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できるとともに、圧電特性のばらつきを低く抑えることができ、かつ、信頼性を向上させることができる。
【００６２】
第１６の発明は、第１２の発明において、上記圧電体積層膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、上記第１及び第２の圧電体薄膜のｂ値が０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、上記第１の圧電体薄膜のＰｂ含有量が上記第２の圧電体薄膜のＰｂ含有量よりも多く、上記第１の圧電体薄膜のａ値が０．０５以上０．１５以下であり、上記第２の圧電体薄膜のａ値が０以上０．１０以下であるものである。
【００６３】
このことにより、圧電体積層膜にチタン酸ジルコン酸鉛を用い、ジルコニウムの含有量を４０モル％以上６０モル％以下とすることで、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できる。また、鉛の含有量を化学量論組成と比較して０を越え１５モル％以下過剰とすることで、圧電体積層膜の結晶性を向上させて圧電定数を大きくできる。さらに、過剰鉛の含有量を１５モル％以下とすることで、耐電圧を向上させることができ、高性能の圧電体素子が得られる。
【００６４】
第１７の発明は、第１２の発明において、上記圧電体積層膜はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下であるものである。
【００６５】
このことにより、圧電体積層膜の結晶性を向上させることができ、圧電特性をより一層向上させることができる。
【００６６】
第１８の発明は、第１２の発明において、上記第１の電極膜は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体であるものである。
【００６７】
このことにより、第１の電極膜は、圧電体素子の各膜をスパッタ法等で形成する際の温度に十分に耐えることができるとともに、第１の電極膜の平均断面径を制御することで、基板との密着性を向上させることができ、圧電体素子の製造時における膜剥離を確実に抑制できる。
【００６８】
第１９の発明は、第１２の発明において、上記基板はＳｉからなるものである。
【００６９】
このことにより、製造コストを低減できる。
【００７０】
第２０の発明は、第１の発明に係る圧電体素子の製造方法を対象とするものである。
【００７１】
そして、本発明は、基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、上記第１の電極膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程とを備え、上記圧電体積層膜を形成する工程は、該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むものである。
【００７２】
このことにより、第１の発明と同様の作用効果を有する圧電体素子を容易に製造できる。
【００７３】
第２１の発明は、第８の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法を対象とするものである。
【００７４】
そして、本発明は、基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、上記第１の電極膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、上記第２の電極膜上に振動層を形成する工程と、上記振動層の第２の電極膜とは反対側の面に、圧力室を形成するための圧力室部材を接合する工程と、上記接合工程後に、上記基板を除去する工程とを備え、上記圧電体積層膜を形成する工程は、該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むものである。
【００７５】
このことにより、第８の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドを容易に製造できる。
【００７６】
第２２の発明は、第９の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法を対象とするものである。
【００７７】
そして、本発明は、圧力室が形成される圧力室基板上に振動層を形成する工程と、上記振動層上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、上記第１の電極膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、上記圧力室基板に圧力室を形成する工程とを備え、上記圧電体積層膜を形成する工程は、該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むものである。
【００７８】
このことにより、第９の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドを容易に製造できる。
【００７９】
第２３の発明は、第１２の発明に係る角速度センサの製造方法を対象とするものである。
【００８０】
そして、本発明は、基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、上記第１の電極膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、上記第２の電極膜をパターニングして駆動電極及び検出電極を形成する工程と、上記圧電体積層膜及び上記第１の電極膜をパターニングする工程と、上記基板をパターニングして固定部及び振動部を形成する工程とを備え、上記圧電体積層膜を形成する工程は、該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むものである。
【００８１】
このことにより、第１２の発明と同様の作用効果を有する角速度センサを容易に製造できる。
【００８２】
また、上記目的を達成するため、本発明の別の発明では、貴金属からなる電極膜上に、配向制御膜を形成し、この配向制御膜上に、２層構成の圧電体積層膜を形成した。このとき、まず（１１１）面に優先配向した配向制御膜を形成し、その上に２層構造の圧電体積層膜を形成することで、全体として（１１１）面配向度の高い圧電体積層膜を形成した。
【００８３】
具体的には、第２４の発明は、第１の発明において、上記第１の電極膜と上記第１の圧電体薄膜との間に設けられた配向制御膜をさらに備え、上記配向制御膜は、立方晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなるものである。
【００８４】
すなわち、第１の電極膜と、該第１の電極膜上に設けられた配向制御膜と、該配向制御膜上に設けられた第１の圧電体薄膜と該第１の圧電体薄膜上に設けられた第２の圧電体薄膜とからなる圧電体積層膜と、該圧電体積層膜上に設けられた第２の電極膜とを備えた圧電体素子を対象とするものである。そして、本発明は、上記配向制御膜は、立方晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記圧電体積層膜は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体であり、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きく、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する上記圧電体積層膜の厚みの比が２０以上６０以下であるものである。
【００８５】
このことにより、第１の電極膜上に、立方晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物の配向制御膜を設けることで、その上に、菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体積層膜を、同じ（１１１）面に優先配向させることができる。そのため、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。すなわち、この圧電体素子は、その圧電体積層膜の膜表面と垂直な方向に電界を印加して用いられるため、特に菱面体晶系のペロブスカイト型のＰＺＴ膜では、（１１１）面配向により、＜１１１＞分極軸方向が電界方向と平行になり、大きな圧電特性が得られる。また、電界印加による分極の回転が起きないため、印加電圧が小さい場合においても圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる。
【００８６】
一方、正方晶系のペロブスカイト型のＰＺＴ膜では、分極軸方向が＜００１＞方向であるため、（１１１）面配向により、分極軸方向と電界方向とが約５４°の角度をなすものの、（１１１）面配向性を向上させることで、分極軸を電界方向に対して常に一定の角度に保つことができる。そのため、この場合も、電界印加による分極の回転が起きず、これにより、圧電特性のばらつきを低く抑えることができるとともに、信頼性を向上させることができる（例えば、無配向のＰＺＴ膜では、特定の結晶軸である分極軸が様々な方向を向いているため、電界を印加すると、分極軸がそれぞれ電界と平行な方向に向こうとする。そのため、圧電特性が高い電圧依存性を有し、特に印加電圧が小さい場合、そのばらつきが大きくなる。また、電圧を繰り返し印加した時には、経時変化が生じて信頼性に問題が生じたりする）。
【００８７】
また、圧電体積層膜の第１及び第２の圧電体薄膜を互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体とし、第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径を第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きくし、第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比を２０以上６０以下にしたことで、圧電定数の非常に大きい圧電体積層膜が得られるとともに、大きなアクチュエータ変位を得るために高電圧で駆動したときでも、膜剥離の発生を抑制できる。
【００８８】
また、高価なＭｇＯ単結晶基板を用いなくても、配向性の良好な圧電体積層膜が容易に得られるので、安価なガラス基板、金属基板、セラミックス基板、Ｓｉ基板等を用いることで、製造コストを低減できる。
【００８９】
また、圧電体積層膜の厚みが１μｍ以上であっても、ゾル・ゲル法のように同じ工程を何回も繰り返す必要がなく、圧電体積層膜をスパッタ法等で容易に形成でき、歩留まりの低下を抑制できる。
【００９０】
以上のように、（１１１）面に配向した圧電体素子が容易に得られる。また、（１１１）面は本来配向しやすい面であるため、成膜のマージンが広く、圧電特性のばらつきを低く抑え、歩留まりも向上させやすい。さらに、（１１１）面配向度が高いため、圧電特性を高く、電圧依存性を低くすることができる。
【００９１】
第２５の発明は、第２４の発明において、上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるものである。
【００９２】
第２６の発明は、第２４の発明において、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であるものである。
【００９３】
第２５及び第２６の発明により、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できるとともに、大きなアクチュエータ変位を得るために高電圧で駆動したときでも、膜剥離の発生を抑制できる。
【００９４】
第２７の発明は、第２４の発明において、上記第１及び第２の圧電体薄膜はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、上記第１の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上８０％以下であり、上記第２の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が９５％以上１００％以下であるものである。
【００９５】
このことにより、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できるとともに、圧電特性のばらつきを低く抑えることができ、かつ、信頼性を向上させることができる。
【００９６】
第２８の発明は、第２４の発明において、上記圧電体積層膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、上記第１及び第２の圧電体薄膜のｂ値が０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、上記第１の圧電体薄膜のＰｂ含有量が上記第２の圧電体薄膜のＰｂ含有量よりも多く、上記第１の圧電体薄膜のａ値が０．０５以上０．１５以下であり、上記第２の圧電体薄膜のａ値が０以上０．１０以下であるものである。
【００９７】
このことにより、圧電体積層膜にチタン酸ジルコン酸鉛を用い、ジルコニウムの含有量を４０モル％以上６０モル％以下とすることで、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できる。また、鉛の含有量を化学量論組成と比較して０を越え１５モル％以下過剰とすることで、圧電体積層膜の結晶性を向上させて圧電定数を大きくできる。さらに、過剰鉛の含有量を１５モル％以下とすることで、耐電圧を向上させることができ、高性能の圧電体素子が得られる。
【００９８】
第２９の発明は、第２４の発明において、上記配向制御膜はペロブスカイト型のチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、上記配向制御膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上であるものである。
【００９９】
第３０の発明は、第２４の発明において、上記配向制御膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｌａ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝ｘ×(１−ｚ)：ｚ：ｙ：(１−ｙ)で表され、上記ｘ値が１．０以上１．２０以下であり、上記ｙ値が０以上０．２０以下の値であり、上記ｚ値が０を越え０．３０以下であるものである。
【０１００】
このことにより、配向制御膜にチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ，ジルコニウムの含有量が０であるもの、すなわち、チタン酸ランタン鉛（ＰＬＴ）を含む）を用いることで、配向制御膜を（１１１）面に一層容易に配向させることができ、ひいては、圧電体積層膜の配向性を向上させることができる。しかも、ジルコニウムの含有量を２０モル％以下とすることで、結晶成長初期にＺｒ酸化物からなる結晶性が低い層が形成され難い。また、鉛の含有量を化学量論組成と比較して０を越え２０モル％以下過剰とすることで、配向制御膜の結晶性の低下を確実に抑制でき、そのため、その上に形成する圧電体積層膜の結晶性を向上させることができる。よって、圧電体積層膜の結晶性や配向性を確実に向上させることができ、圧電特性をより一層向上させることができる。
【０１０１】
第３１の発明は、第２４の発明において、上記配向制御膜はチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下であるである。
【０１０２】
第３２の発明は、第２４の発明において、上記圧電体積層膜はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下である圧電体素子。
【０１０３】
第３１及び第３２の発明により、配向制御膜及び圧電体積層膜の結晶性を向上させることができ、圧電特性をより一層向上させることができる。
【０１０４】
第３３の発明は、第２４の発明において、上記第１の電極膜は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体であるものである。
【０１０５】
このことにより、第１の電極膜は、圧電体素子の各膜をスパッタ法等で形成する際の温度に十分に耐えることができるとともに、第１の電極膜の平均断面径を制御することで、基板との密着性を向上させることができ、圧電体素子の製造時における膜剥離を確実に抑制できる。
【０１０６】
第３４の発明は、第１の電極膜と配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子と、該圧電体素子の上記第２の電極膜側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記第２の電極膜とは反対側の面に接合され、かつ、インクを収容する圧力室が形成された圧力室部材とを備え、上記圧電体積層膜の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドを対象とするものである。
【０１０７】
そして、本発明は、上記圧電体素子は、第２４の発明の圧電体素子であるものである。すなわち、上記配向制御膜は、立方晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記圧電体積層膜は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体であり、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きく、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する上記圧電体積層膜の厚みの比が２０以上６０以下であるものである。
【０１０８】
このことにより、基板上に、第１の電極膜、配向制御膜、圧電体積層膜、第２の電極膜及び振動層をスパッタ法等で順に形成して、この振動層に圧力室部材を接合した後に基板を除去することで、第２４の発明と同様の構成の圧電体素子を備えたインクジェットヘッドが得られ、その圧電体素子の第２の圧電体薄膜の（１１１）面配向度を９５％以上にできる。そのため、インク吐出性能のばらつきが少なく、耐久性に優れたインクジェットヘッドが得られる。
【０１０９】
第３５の発明は、第１の電極膜と配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子と、該圧電体素子の上記第１の電極膜側の面に設けられた振動層と、該振動層の上記第１の電極膜とは反対側の面に接合され、かつ、インクを収容する圧力室が形成された圧力室部材とを備え、上記圧電体積層膜の圧電効果により上記振動層を層厚方向に変位させて上記圧力室内のインクを吐出させるインクジェットヘッドを対象とするものである。
【０１１０】
そして、本発明は、上記圧電体素子は、第２４の発明の圧電体素子であるものである。すなわち、上記配向制御膜は、立方晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記圧電体積層膜は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体であり、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きく、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する上記圧電体積層膜の厚みの比が２０以上６０以下であるものである。
【０１１１】
このことにより、圧力室部材を基板として、その上に、振動層、第１の電極膜、配向制御膜、圧電体積層膜及び第２の電極膜をスパッタ法等で順に形成することで、第３４の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドが得られる。
【０１１２】
第３６の発明は、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機構とを備え、上記相対移動機構により上記インクジェットヘッドと上記記録媒体とを相対移動させているときに、上記圧力室内のインクを該圧力室と連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット式記録装置を対象とするものである。
【０１１３】
そして、本発明は、上記インクジェットヘッドは、第３４の発明のインクジェットヘッドであるものである。
【０１１４】
第３７の発明は、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機構とを備え、上記相対移動機構により上記インクジェットヘッドと上記記録媒体とを相対移動させているときに、上記圧力室内のインクを該圧力室と連通するノズル孔から上記記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット式記録装置を対象とするものである。
【０１１５】
そして、本発明は、上記インクジェットヘッドは、第３５の発明のインクジェットヘッドであるものである。
【０１１６】
第３６及び第３７の発明により、印字性能及び耐久性の極めて良好なインクジェット式記録装置が容易に得られる。
【０１１７】
第３８の発明は、固定部と該固定部から所定の方向に延びる少なくとも一対の振動部とを有する基板を備え、該基板の少なくとも各振動部上に、第１の電極膜と配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜からなる圧電体積層膜と第２の電極膜とが順に積層されてなる圧電体素子が設けられ、上記各振動部上の第２の電極膜が、該振動部をその幅方向に振動させるための少なくとも１つの駆動電極と上記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を対象とするものである。
【０１１８】
そして、本発明は、上記圧電体素子は、第２４の発明の圧電体素子であるものである。すなわち、上記配向制御膜は、立方晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記圧電体積層膜は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなり、上記第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体であり、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径よりも大きく、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する上記圧電体積層膜の厚みの比が２０以上６０以下であるものである。
【０１１９】
このことにより、第２の電極膜の駆動電極と第１の電極膜との間に電圧を印加することで、基板の各振動部をその幅方向に振動させ、この振動時にコリオリ力によって振動部がその厚み方向に変形すると、第２の電極膜の検出電極と第１の電極膜との間に電圧が発生し、この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度を検出できる。そして、角速度を検出する部分（振動部）を、第２４の発明と同様の構成の圧電体素子によって構成しているので、圧電定数を、水晶を用いた従来の角速度センサに対して４０倍程度大きくでき、相当小型化できる。
【０１２０】
また、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性の良好な角速度センサが得られる。
【０１２１】
また、圧電体積層膜が、分極軸である（１１１）面に配向するので、基板の膨張係数の影響を受け難い。
【０１２２】
第３９の発明は、第３８の発明において、上記第１の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるものである。
【０１２３】
第４０の発明は、第３８の発明において、上記第２の圧電体薄膜の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であるものである。
【０１２４】
第３９及び第４０の発明により、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成でき、センサの感度を向上させることができるとともに、小型化できる。
【０１２５】
第４１の発明は、第３８の発明において、上記第１及び第２の圧電体薄膜はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、上記第１の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上８０％以下であり、上記第２の圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が９５％以上１００％以下であるものである。
【０１２６】
このことにより、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できるとともに、圧電特性のばらつきを低く抑えることができ、かつ、信頼性を向上させることができる。
【０１２７】
第４２の発明は、第３８の発明において、上記圧電体積層膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、上記第１及び第２の圧電体薄膜のｂ値が０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、上記第１の圧電体薄膜のＰｂ含有量が上記第２の圧電体薄膜のＰｂ含有量よりも多く、上記第１の圧電体薄膜のａ値が０．０５以上０．１５以下であり、上記第２の圧電体薄膜のａ値が０以上０．１０以下であるものである。
【０１２８】
このことにより、圧電体積層膜にチタン酸ジルコン酸鉛を用い、ジルコニウムの含有量を４０モル％以上６０モル％以下とすることで、圧電特性の高い圧電体積層膜を形成できる。また、鉛の含有量を化学量論組成と比較して０を越え１５モル％以下過剰とすることで、圧電体積層膜の結晶性を向上させて圧電定数を大きくできる。さらに、過剰鉛の含有量を１５モル％以下とすることで、耐電圧を向上させることができ、高性能の圧電体素子が得られる。
【０１２９】
第４３の発明は、第３８の発明において、上記配向制御膜はペロブスカイト型のチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、上記配向制御膜の（１１１）結晶配向率が５０％以上であるものである。
【０１３０】
第４４の発明は、第３８の発明において、上記配向制御膜の化学組成比が［Ｐｂ］：［Ｌａ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝ｘ×(１−ｚ)：ｚ：ｙ：(１−ｙ)で表され、上記ｘ値が１．０以上１．２０以下であり、上記ｙ値が０以上０．２０以下であり、上記ｚ値が０を越え０．３０以下であるものである。
【０１３１】
第４３及び第４４の発明により、配向制御膜にチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ，ジルコニウムの含有量が０であるもの、すなわち、チタン酸ランタン鉛（ＰＬＴ）を含む）を用いることで、第２９及び第３０の発明と同様の作用効果が得られる。
【０１３２】
第４５の発明は、第３８の発明において、上記配向制御膜はチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下であるものである。
【０１３３】
第４６の発明は、第３８の発明において、上記圧電体積層膜はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下であるものである。
【０１３４】
第４５及び第４６の発明により、配向制御膜及び圧電体積層膜の結晶性を向上させることができ、圧電特性をより一層向上させることができる。
【０１３５】
第４７の発明は、第３８の発明において、上記第１の電極膜は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体であるものである。
【０１３６】
このことにより、第１の電極膜は、圧電体素子の各膜をスパッタ法等で形成する際の温度に十分に耐えることができるとともに、第１の電極膜の平均断面径を制御することで、基板との密着性を向上させることができ、圧電体素子の製造時における膜剥離を確実に抑制できる。
【０１３７】
第４８の発明は、第３８の発明において、上記基板はＳｉからなるものである。
【０１３８】
このことにより、製造コストを低減できる。
【０１３９】
第４９の発明は、第２４の発明に係る圧電体素子の製造方法を対象とするものである。
【０１４０】
そして、本発明は、基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、上記第１の電極膜上に立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御膜をスパッタ法で形成する工程と、上記配向制御膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程とを備え、上記配向制御膜を形成する工程は、該配向制御膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含み、上記圧電体積層膜を形成する工程は、上記配向制御膜により該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むものである。
【０１４１】
このことにより、第２４の発明と同様の作用効果を有する圧電体素子を容易に製造できる。
【０１４２】
第５０の発明は、第３４の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法を対象とするものである。
【０１４３】
そして、本発明は、基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、上記第１の電極膜上に立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御膜をスパッタ法で形成する工程と、上記配向制御膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、上記第２の電極膜上に振動層を形成する工程と、上記振動層の上記第２の電極膜とは反対側の面に、圧力室を形成するための圧力室部材を接合する工程と、上記接合工程後に、上記基板を除去する工程とを備え、上記配向制御膜を形成する工程は、該配向制御膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含み、上記圧電体積層膜を形成する工程は、上記配向制御膜により該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むものである。
【０１４４】
このことにより、第３４の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドを容易に製造できる。
【０１４５】
第５１の発明は、第３５の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法を対象とするものである。
【０１４６】
そして、本発明は、圧力室が形成される圧力室基板上に振動層を形成する工程と、上記振動層上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、上記第１の電極膜上に立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御膜をスパッタ法で形成する工程と、上記配向制御膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、上記圧力室基板に圧力室を形成する工程とを備え、上記配向制御膜を形成する工程は、該配向制御膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含み、上記圧電体積層膜を形成する工程は、上記配向制御膜により該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むものである。
【０１４７】
このことにより、第３５の発明と同様の作用効果を有するインクジェットヘッドを容易に製造できる。
【０１４８】
第５２の発明は、第３８の発明に係る角速度センサの製造方法を対象とするものである。
【０１４９】
そして、本発明は、基板上に第１の電極膜をスパッタ法で形成する工程と、上記第１の電極膜上に立方晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる配向制御膜をスパッタ法で形成する工程と、上記配向制御膜上に菱面体晶系又は正方晶系のペロブスカイト型酸化物からなる第１及び第２の圧電体薄膜をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成する工程と、上記圧電体積層膜上に第２の電極膜を形成する工程と、上記第２の電極膜をパターニングして駆動電極及び検出電極を形成する工程と、上記圧電体積層膜、上記配向制御膜及び上記第１の電極膜をパターニングする工程と、上記基板をパターニングして固定部及び振動部を形成する工程とを備え、上記配向制御膜を形成する工程は、該配向制御膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含み、上記圧電体積層膜を形成する工程は、上記配向制御膜により該圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含むものである。
【０１５０】
このことにより、第３８の発明と同様の作用効果を有する角速度センサを容易に製造できる。
【発明の効果】
【０１５１】
本発明の圧電体素子によれば、大きな圧電変位特性と高い耐久性を実現できる。
【０１５２】
本発明の圧電体素子の製造方法によれば、大きな圧電変位特性と高い耐久性を持つ圧電体素子を容易に量産できる。そのため、工業的に量産しても、圧電特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性の良好な圧電体素子が得られる。
【０１５３】
本発明の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よれば、インク吐出性能のばらつきを少なくでき、高い耐久性を実現できる。
【０１５４】
本発明の角速度センサによれば、小型化と高い寸法精度を実現でき、また、工業的に量産しても、特性の再現性が良好で、ばらつきが少なく、耐電圧及び信頼性の良好な角速度センサが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１５５】
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。
【０１５６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の圧電体素子２０の斜視図である。図１に示すように、圧電体素子２０は、長さ１５．０ｍｍ、厚み０．４０ｍｍ、幅３．０ｍｍの短冊平板形状の基板１と、その基板１上に配置された積層体１１とを備えている。この基板１は、積層体１１の圧電効果による伸縮を阻害する効果を持つ振動板の役割を有している。圧電体素子２０は、幅が３．０ｍｍである。圧電体素子２０は、幅３．０ｍｍ、長さ３．０ｍｍの一端部（図１では左端部）が、厚み１．０ｍｍのステンレス支持基板７（幅３．０ｍｍ、奥行１０．０ｍｍ）にエポキシ系接着剤８で固定され、これにより、圧電体素子２０が片持ち梁を構成する。
【０１５７】
基板１上には第１の電極膜２が設けられている。第１の電極膜２の一端部（図１では左端部）以外の残りの部分の上（つまり、第１の電極膜２における幅３．０ｍｍ、長さ１２．０ｍｍの部分）には、（１１１）優先結晶配向のペロブスカイト型結晶構造のジルコン酸チタン酸鉛（以下、ＰＺＴ）系酸化物薄膜からなる圧電体積層膜１０が設けられている。この圧電体積層膜１０は、第１の圧電体薄膜４と、その第１の圧電体薄膜４上に設けられた第２の圧電体薄膜５とによって構成されている。この第２の圧電体薄膜５は、第１の圧電体薄膜４により結晶配向性を制御される。圧電体積層膜１０上には厚み１００ｎｍの第２の電極膜６が設けられている。第１及び第２の電極膜２，６には、厚み０．１ｍｍの金製のリード線９ａ，９ｂがそれぞれ接続されている。尚、図１に示すように、積層体１１は、第１の電極膜２、圧電体積層膜１０及び第２の電極膜６によって構成されている。
【０１５８】
以下、本実施形態の特徴について説明する。
【０１５９】
圧電体積層膜１０は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなる。第１及び第２の圧電体薄膜４，５は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体である（図３参照）。第２の圧電体薄膜５の柱状粒子の平均断面径は、第１の圧電体薄膜４の柱状粒子の平均断面径（平均粒子径，平均直径）よりも大きい。第２の圧電体薄膜５の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜１０の厚みの比は、２０以上６０以下である。
【０１６０】
第１の圧電体薄膜４の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。第２の圧電体薄膜５の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１６１】
第１及び第２の圧電体薄膜４，５はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、第１の圧電体薄膜４の（１１１）結晶配向率は５０％以上８０％以下であり、第２の圧電体薄膜５の（１１１）結晶配向率は９５％以上１００％以下であることが好ましい。
【０１６２】
圧電体積層膜１０の化学組成比は［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、第１及び第２の圧電体薄膜４，５のｂ値は０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、第１の圧電体薄膜４のＰｂ含有量は第２の圧電体薄膜５のＰｂ含有量よりも多く、第１の圧電体薄膜４のａ値は０．０５以上０．１５以下であり、第２の圧電体薄膜５のａ値は０以上０．１０以下であることが好ましい。または、圧電体積層膜１０はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下であることが好ましい。
【０１６３】
第１の電極膜２はＰｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体であることが好ましい。
【０１６４】
ところで、第１及び第２の電極膜２，６の間にリード線９ａ，９ｂを介して電圧を印加すると、圧電体積層膜１０は図１のＸ方向に伸びる。圧電体積層膜１０の伸びの変化量ΔＬ（ｍ）は、印加電圧をＥ（Ｖ）、圧電体積層膜１０の厚みをｔ（ｍ）、圧電体積層膜１０の長さをＬ（ｍ）、圧電体積層膜１０の圧電定数をｄ31（ｐｍ／Ｖ）としたとき、下記の式によって求められる。
【０１６５】
ΔＬ＝ｄ31×Ｌ×Ｅ／ｔ
ここで、圧電体積層膜１０の第２の電極膜６側の部分（図１では、圧電体積層膜１０の上部）はＸ方向に伸びるが、圧電体積層膜１０の第１の電極膜２側の部分（図１では、圧電体積層膜１０の下部）は、基板１によりその伸びが抑制される。その結果、圧電体素子２０の先端（図１では右端）は、Ｚ方向のマイナス側（図１では下側）に変位する。したがって、電圧の印加と非印加を一定周波数で繰り返すと、圧電体素子２０の先端は、Ｚ方向に所定の変位量で上下運動する。そして、印加電圧と圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量との関係を調べることにより、圧電体素子２０の変位特性を評価できる。
【０１６６】
以下、図２を参照しながら圧電体素子２０の製造方法について説明する。
【０１６７】
図２は、圧電体素子の製造方法を示す工程図である。まず、図２（ａ）に示すように、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み０．３０ｍｍの基板１０１上に、幅５．０ｍｍ、長さ１８．０ｍｍの長方形の開口が形成された厚み０．２ｍｍのステンレス製マスクを用いて、第１の電極膜１０２を後述するＲＦマグネトロンスパッタ法で形成した。
【０１６８】
次に、幅５．０ｍｍ、長さ１２．０ｍｍの長方形の開口が形成された厚み０．２ｍｍのステンレス製マスクを用いて、第１の電極膜１０２上に圧電体積層膜１１０をＲＦマグネトロンスパッタ法で正確に形成した。この圧電体積層膜１１０は、ＰＺＴ系酸化物の焼結体ターゲットを用いて、まず、第１電極膜１０２上に第１の圧電体薄膜１０４をＲＦマグネトロンスパッタ法で形成し、それから、同じターゲットを用いて、成膜条件だけを変えて、第１の圧電体薄膜１０４上に第２の圧電体薄膜１０５を同じＲＦマグネトロンスパッタ法で連続して形成することで作製した。圧電体積層膜１１０は、図３に示す圧電体積層膜１１０の膜構造の模式図と同じ構造を持つものである。この圧電体積層膜１１０を形成する工程は、圧電体積層膜１１０を（１１１）面に優先配向させる工程を含む。
【０１６９】
次に、上述と同じステンレス製マスクを用いて、上述と同様に、圧電体積層膜１１０上に第２の電極膜１０６をＲＦスパッタ法で正確に形成した。これにより、図２（ｂ）に示すように、基板１０１と積層体１１１を備えた構造体１２１が得られた。
【０１７０】
次に、図２（ｃ）に示すように、構造体１２１を、幅３．０ｍｍ、長さ１５．０ｍｍの短冊形状になり、かつ、第１の電極膜２の一端部（図２（ｃ）では左端部）がむき出しになるように、ダイシングソーで正確に切断した。その結果、図１に示す基板１、第１の電極膜２、第１の圧電体薄膜４、第２の圧電体薄膜５及び第２の電極膜６からなる圧電体素子構造体部品２２が得られた。その後、図２（ｄ）に示すように、基板１の一端部（図２（ｄ）では左端部）をステンレス支持基板７にエポキシ系接着剤８で接合した。
【０１７１】
次に、図２（ｅ）に示すように、第１の電極膜２の一端部にリード線９ａを銀ペーストの導電性接着剤で接続し、第２の電極膜６の一端部にリード線９ｂをワイヤボンディングで接続した。これにより、図１に示す圧電体素子２０が得られた。
【０１７２】
以下、本発明のより具体的な実施形態について説明する。
【０１７３】
（実施例１）
基板としてシリコンを用いた。第１の電極膜として、厚み１００ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）薄膜を用いた。このイリジウム薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、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、第１ターゲットとして４インチ径のイリジウムターゲットを用い、２００Ｗの高周波電力を印加して９６０秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０１７４】
圧電体積層膜を、厚み５０ｎｍの（１１１）優先配向のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、その第１の圧電体薄膜上に設けられた厚み３４００ｎｍの（１１１）配向のＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の全体の膜厚を３４５０ｎｍとした。
【０１７５】
第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＺＴの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。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上記ＰＺＴターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め５８０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、その混合比をアルゴン：酸素＝３８：２にし、その流量を毎分４０ｍｌにし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜１０４を５０秒間成膜した。その後、成膜を停止し、直ちにスパッタガスの混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に変え、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を２９００秒間成膜した。
【０１７６】
第２の電極膜として白金（Ｐｔ）薄膜を用いた。この白金薄膜は、第２の圧電体薄膜上にＲＦスパッタ法で成膜した。
【０１７７】
尚、図２（ｂ）に示す第１の圧電体薄膜の膜厚、（１１１）配向性、組成及び断面構造を正確に求めるため、第１の圧電体薄膜を形成した後に成膜を打ち切った積層膜も同時に作製した。この試料について、その表面に対して、走査型電子顕微鏡による観察とＸ線回折による解析とＸ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った後、その試料を破壊し、その破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。
【０１７８】
また、図２（ｂ）に示す第２の圧電体薄膜の膜厚、（１１１）配向性、組成及び断面構造を正確に求めるため、第２の圧電体薄膜を形成した後に成膜を打ち切った積層膜も同時に作製した。この試料についても、上述と同様に、その表面に対して、走査型電子顕微鏡観察とＸ線回折による解析とＸ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った。その後、その試料を破壊し、その破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。
【０１７９】
また、図２（ｂ）に示す構造体を試料として用いて、オージェ分光分析により、圧電体積層膜の表面から深さ方向への組成分析を行った。さらに、圧電体積層膜の破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。圧電体積層膜の破断面を拡大して示す電子顕微鏡写真を図４（ａ）に示し、図４（ａ）の部分拡大図を図４（ｂ）に示す。
【０１８０】
上記各分析と上記観察の結果、イリジウム電極は平均断面径が３０ｎｍの柱状粒子の集合体であった。第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。第１の圧電体薄膜は、膜厚（柱状粒子の長さ）が５０ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が４０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚（柱状粒子の長さ）が３４００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が１００ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚み（圧電体積層膜の柱状粒子の長さ）の比は、３４．５であった。
【０１８１】
Ｘ線回折法で解析した結果、第１及び第２の圧電体薄膜は共にペロブスカイト型結晶構造であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は６０％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は９５％であった。ここで、Ｘ線回折法による回折パターンの各結晶面の反射強度から求めたＰＺＴ系圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率は、格子間距離４．２オングストロームから１．５オングストロームのＸ線回折範囲において薄膜に帰属する全ピーク強度の合計に対する（１１１）ピーク強度の百分率と定義した。つまり、結晶配向率は、チタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＬＺＴ）薄膜、ＰＺＴ薄膜のＸ線回折パターンの（００１）、（１００）、（０１０）、（１１０）、（０１１）、（１０１）、（１１１）などの各結晶面のピーク強度の合計に対する（１１１）に属するピーク強度の割合の百分率である。
【０１８２】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１５：０．５３：０．４７及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１０：０．５３：０．４７であった。つまり、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。言い換えると、第１及び第２圧電体薄膜は、結晶成長方向が圧電体積層膜の厚み方向一方側から他方側に向いている柱状粒子の集合体であった。
【０１８３】
また、圧電体素子２０の第１及び第２の電極膜２，６の間にリード線９ａ，９ｂを介して０Ｖ〜−８０Ｖ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方向の上下運動の変位量を測定した。図５は、周波数２ｋＨｚの電圧を印加した場合における圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を示す図である。図５に示すように、０Ｖ〜−８０Ｖの電圧を印加した場合、圧電体素子２０の先端は最大３４．０μｍ変位した。さらに、この三角波電圧による往復駆動を行い、１億回（駆動時間１３．９時間）及び１０億回（駆動時間１３８．９時間）駆動後に、圧電体素子２０の駆動状況を検査するとともに、その外観を光学顕微鏡で観察した。１０億回駆動後も、最大変位量は３４．０μｍであり、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０１８４】
（実施例２）
基板に耐高温パイレックス（登録商標）ガラスを用い、第１の電極膜に厚み１５０ｎｍの白金（Ｐｔ）薄膜を用いた。この白金薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、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、第１ターゲットとして白金ターゲットを用い、２００Ｗの高周波電力を印加して１０８０秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０１８５】
圧電体積層膜を、厚み１００ｎｍの（１１１）優先配向のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、厚み４０００ｎｍの（１１１）配向のＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の膜厚を４１００ｎｍとした。
【０１８６】
実施例１と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約１０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＺＴの６インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１０：０．５０：０．５０）を用いた。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上記ＰＺＴターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め５５０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、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、プラズマ発生電力を２ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜を６０秒間成膜した。その後、成膜を停止し、基板温度を５９０℃にし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を３８００秒間成膜した。
【０１８７】
実施例１と同様の各分析と観察の結果、白金電極は平均断面径が３０ｎｍの柱状粒子の集合体であった。第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。第１の圧電体薄膜は、膜厚が１００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が５０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚が４０００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が２００ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比は、２０．５であった。
【０１８８】
Ｘ線回折法で解析した結果、第１及び第２の圧電体薄膜は、全てペロブスカイト型結晶構造であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は７０％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は９８％であった。
【０１８９】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１５：０．５１：０．４９及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．００：０．５１：０．４９であった。つまり、実施例１と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。
【０１９０】
本実施例の圧電体素子２０に、実施例１と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子２０の先端は最大３７．０μｍ変位し、１０億回駆動後も、最大変位量は変わらず、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０１９１】
（実施例３）
基板に鏡面加工した耐熱性ステンレス板を用い、第１の電極膜に、チタン（Ｔｉ）を含む、厚み１１０ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）からなる合金薄膜を用いた。この合金薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝１６：１）を用い、トータルガス圧力を０．２５Ｐａに保持し、第１ターゲットとしてイリジウムターゲットを用い、第２ターゲットとしてチタンターゲットを用い、それぞれに２００Ｗ及び６０Ｗの高周波電力を印加して９６０秒間スパッタリングすることで膜形成した。尚、イリジウムにチタンを入れる目的は、基板との密着性を向上させるためであり、チタンを入れなくても、圧電体素子の特性に影響は及ばない。
【０１９２】
圧電体積層膜を、厚み１０ｎｍの（１１１）優先配向のＭｇ１０モル％添加のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、厚み４９９０ｎｍの（１１１）配向の（ＰＺＴ＋Ｍｇ）薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の膜厚を５０００ｎｍとした。
【０１９３】
実施例１と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約１０モル％過剰に加えさらにＭｇを１０モル％添加して調合した、化学量論組成のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ＋Ｍｇ）の６インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｇ＝１．１０：０．６０：０．４０：０．１０）を用いた。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上記ＰＺＴターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め５７０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａに、その混合比をアルゴン：酸素＝３８：２にし、その流量を毎分４０ｍｌにし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜を１００秒間成膜した。その後、成膜を停止し、直ちにスパッタガスの混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に変え、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を２５００秒間成膜した。
【０１９４】
実施例１と同様の各分析と観察の結果、第１の電極膜は、１モル％のチタンを含むイリジウム薄膜からなり、平均断面径が２０ｎｍの柱状粒子の集合体であった。第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。第１の圧電体薄膜は、膜厚が１０ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が４０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚が４９９０ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が１００ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比は、５０．０であった。
【０１９５】
Ｘ線回折法で解析した結果、第１及び第２の圧電体薄膜は、全てペロブスカイト型結晶構造であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は５０％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は９５％であった。
【０１９６】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｇ＝１．０５：０．６０：０．４０：０．０９及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｇ＝１．００：０．６０：０．４０：０．１０であった。つまり、実施例１と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。
【０１９７】
本実施例の圧電体素子２０に、実施例１と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子２０の先端は最大３６．０μｍ変位し、１０億回駆動後も、最大変位量は変わらず、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０１９８】
（実施例４）
基板に鏡面研磨したセラミック材料（アルミナ）を用い、第１の電極膜に、ニッケル（Ｎｉ）を含む、厚み１２０ｎｍのルテニウム（Ｒｕ）からなる合金薄膜を用いた。この合金薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝１６：１）を用い、トータルガス圧力を０．２５Ｐａに保持し、第１ターゲットとしてルテニウムターゲットを用い、第２ターゲットとしてニッケルターゲットを用い、それぞれに２００Ｗ及び６０Ｗの高周波電力を印加して９６０秒間スパッタリングすることで膜形成した。尚、ルテニウムにニッケルを入れる目的は、基板との密着性を向上させるためであり、ニッケルを入れなくても、圧電体素子の特性に影響は及ばない。
【０１９９】
圧電体積層膜を、厚み５０ｎｍの（１１１）優先配向のＭｎ５モル％添加のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、厚み２５００ｎｍの（１１１）配向の（ＰＺＴ＋Ｍｎ）薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の膜厚を２５５０ｎｍとした。
【０２００】
実施例１と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えさらにＭｎを５モル％添加して調合した、化学量論組成のＰＺＴの６インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｎ＝１．２０：０．４０：０．６０：０．０５）を用いた。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上述の（ＰＺＴ＋Ｍｎ）のターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め５５０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、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、プラズマ発生電力を２ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜を５秒間成膜した。その後、成膜を停止し、基板温度を５８０℃にし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を２０００秒間成膜した。
【０２０１】
実施例１と同様の各分析と観察の結果、第１の電極膜は、４モル％のニッケルを含むルテニウム薄膜からなり、平均断面径が２５ｎｍの柱状粒子の集合体であった。第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。第１の圧電体薄膜は、膜厚が５０ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が３０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚が２５００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が６０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比は、４２．５であった。
【０２０２】
Ｘ線回折法で解析した結果、第１及び第２の圧電体薄膜は、全てペロブスカイト型結晶構造であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は７０％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は９７％であった。
【０２０３】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｎ＝１．１０：０．４０：０．６０：０．０５及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｎ＝１．０５：０．４０：０．６０：０．０５であった。つまり、実施例１と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。
【０２０４】
本実施例の圧電体素子２０に、実施例１と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子２０の先端は最大３８．７μｍ変位し、１０億回駆動後も、最大変位量は変わらず、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０２０５】
（実施例５）
基板にシリコンを用い、第１の電極膜に厚み１２０ｎｍのパラジウム（Ｐｄ）薄膜を用いた。このパラジウム薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、基板を予め５００℃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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝１６：１）を用い、トータルガス圧力を０．２５Ｐａに保持し、第１ターゲットとしてパラジウムターゲットを用い、２００Ｗの高周波電力を印加して９６０秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０２０６】
圧電体積層膜１０を、厚み１００ｎｍの（１１１）優先配向のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、厚み４９００ｎｍの（１１１）配向のＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の膜厚を５０００ｎｍとした。
【０２０７】
実施例１と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＺＴの６インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．２０：０．５８：０．４２）を用いた。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上記ＰＺＴターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め５８０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、その混合比をアルゴン：酸素＝３８：２にし、その流量を毎分４０ｍｌにし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜を７５秒間成膜した。その後、成膜を停止し、直ちにスパッタガスの混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に変え、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を３７００秒間成膜した。
【０２０８】
実施例１と同様の各分析と観察の結果、パラジウム電極は平均断面径が２０ｎｍの柱状粒子の集合体であった。第１及び第２の圧電体薄膜は、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。第１の圧電体薄膜は、膜厚が１００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が５０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚が４９００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が９０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比は、５５．５であった。
【０２０９】
Ｘ線回折法で解析した結果、第１及び第２の圧電体薄膜は、全てペロブスカイト型結晶構造であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は７５％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は１００％であった。
【０２１０】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１０：０．５８：０．４２及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０５：０．５８：０．４２であった。つまり、実施例１と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。
【０２１１】
本実施例の圧電体素子２０に、実施例１と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子２０の先端は最大４１．５μｍ変位し、１０億回駆動後も、最大変位量は変わらず、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０２１２】
尚、実施例１〜５では、圧電体積層膜として、ＰｂとＺｒとＴｉの三元の酸化物や、それにＭｇやＭｎを添加したＰＺＴ薄膜を用いたが、Ｌａを含むＰＺＴ膜（すなわちＰＬＺＴ膜）や、ＮｂやＭｇなどのイオンを含むＰＺＴ膜を用いてもよく、ペロブスカイト結晶構造の酸化物薄膜を用いれば、実施例１〜５と同様の圧電体積層膜が得られる。
【０２１３】
（比較例１）
実施例１〜５との比較のため、以下のような圧電体素子を作製した。
【０２１４】
実施例１において、イリジウム薄膜からなる第１の電極膜上に、圧電体積層膜の代わりに第２の圧電体薄膜のみを形成し、その他に関しては実施例１と全く同様に作製した。
【０２１５】
本比較例の試料について、上述と同様に、その表面に対して走査型電子顕微鏡観察とＸ線回折による解析とＸ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った後、その試料を破壊して、その破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。
【０２１６】
上記各分析と上記観察の結果、本比較例の圧電体薄膜は、柱状構造の粒子の集合体として存在していた。圧電体薄膜は、膜厚が３５００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が２００ｎｍであった。圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体薄膜の厚み（圧電体薄膜の柱状粒子の長さ）の比は、１７．５であった。
【０２１７】
Ｘ線回折法で解析した結果、本比較例の圧電体薄膜はペロブスカイト型結晶構造であった。圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は５５％であった。
【０２１８】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、本比較例の圧電体薄膜の組成はＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０５：０．５３：０．４７であった。
【０２１９】
オージェ分光分析による圧電体薄膜の表面から深さ方向への組成分析の結果、Ｚｒ及びＴｉの組成分布は、第２の電極膜との界面から第１の電極膜との界面まで一定であった。
【０２２０】
つまり、本比較例は、圧電体薄膜が基板表面と垂直な方向に柱状粒子の集合体として成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であることは実施例１と同じであるが、圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が実施例１よりも大きく、圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が実施例１よりも小さかった。
【０２２１】
本比較例の圧電体素子に、実施例１と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子の先端は最大２０．０μｍ変位した。さらに、この三角波電圧による往復駆動を行い、１億回駆動後に、駆動状況の検査と光学顕微鏡による外観の観察を行った結果、最大変位量は３．５μｍまで低下し、第１の電極膜と圧電体薄膜との間で部分的に膜はがれが発生していた。
【０２２２】
（比較例２）
実施例１〜５との比較のため、以下のような圧電体素子を作製した。
【０２２３】
実施例５において、パラジウム薄膜からなる第１の電極膜上に、圧電体積層膜の代わりに第２の圧電体薄膜のみを形成し、その他に関しては実施例５と全く同様に作製した。
【０２２４】
本比較例の試料について、上述と同様に、その表面に対して走査型電子顕微鏡観察とＸ線回折による解析とＸ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った後、その試料を破壊して、その破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。
【０２２５】
上記各分析と上記観察の結果、本比較例の圧電体薄膜は柱状構造の粒子の集合体として存在していた。圧電体薄膜は、膜厚が４８００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が３００ｎｍであった。圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体薄膜の柱状粒子の長さの比は、１６．０であった。
【０２２６】
Ｘ線回折法で解析した結果、本比較例の圧電体薄膜はペロブスカイト型結晶構造であった。圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率は７０％であった。
【０２２７】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、本比較例の圧電体薄膜の組成はＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０５：０．５３：０．４７であった。
【０２２８】
オージェ分光分析による圧電体薄膜の表面から深さ方向への組成分析の結果、Ｚｒ及びＴｉの組成分布は、第２の電極膜との界面から第１の電極膜との界面まで一定であった。Ｐｂ組成は、第１の電極膜との界面から極近傍の１０ｎｍまでの範囲で、若干少なくなっていた（圧電体薄膜全体のＰｂ組成の２０分の１程度）。この現象は、オージェ分光分析の精度では観察できないが、Ｐｂ組成が極わずかに第１の電極膜に拡散したために起こったものと考えられる。
【０２２９】
つまり、本比較例は、圧電体薄膜が基板表面と垂直な方向に柱状粒子の集合体として成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であることは実施例５と同じであるが、圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が実施例５よりも大きく、圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が実施例５よりも小さく、第１の電極膜との界面付近のＰｂ組成が圧電体薄膜全体のＰｂ組成と同じで、かつ、第１の電極膜との界面のＰｂ組成が若干少なくなっていることが実施例５とは異なっていた。
【０２３０】
本比較例の圧電体素子に、実施例５と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子の先端は最大２２．０μｍ変位した。さらに、この三角波電圧による往復駆動を行い、１０億回駆動後に、駆動状況の検査と光学顕微鏡による外観の観察を行った結果、駆動が止まり、第１の電極膜と圧電体薄膜との間で膜はがれが発生していた。
【０２３１】
（実施形態２）
本実施形態は、本発明の実施形態１の圧電体素子を備えたインクジェットヘッドである。以下、このインクジェットヘッドについて説明する。
【０２３２】
図６は、本発明の実施形態２のインクジェットヘッド２０１を示す概略構成図である。図６に示すように、インクジェットヘッド２０１は、列状に並んで配置された同形状の１０個のインク吐出素子２０２と、各インク吐出素子２０２の後述の個別電極３３と連結され、各インク吐出素子２０２を駆動するための駆動電源素子２０３とによって構成されている。この駆動電源素子２０３は、各インク吐出素子２０２の個別電極３３にボンディングワイヤーを介して電圧を供給する。
【０２３３】
図７は、インク吐出素子２０２の一部を破断した分解斜視図である。図７に示すように、Ａは圧力室部品（圧力室部材）であり、この圧力室部品Ａには、短軸２００μｍ、長軸４００μｍの楕円形状の圧力室用開口部３１が形成されている。Ｂは、圧力室用開口部３１の上端開口面を覆うように配置されたアクチュエータ部である。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液流路部品である。すなわち、圧力室部品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及びインク液流路部品Ｃにより区画され、これにより、厚み０．２ｍｍの圧力室３２が形成される。アクチュエータ部Ｂは、圧力室３２の上方に位置する個別電極３３を備えている。インク液流路部品Ｃには、各インク吐出素子２０２の圧力室３２間で共用される共通液室３５と、この共通液室３５と圧力室３２とを連通する供給口３６と、圧力室３２と連通し、圧力室３２内のインク液を流出するためのインク流路３７とが形成されている。Ｄはノズル板であり、このノズル板Ｄにはインク流路３７と連通する直径３０μｍのノズル孔３８が穿設されている。部品Ａ〜Ｄは互いに接着剤で接着され、これにより、インク吐出素子２０２が得られる。
【０２３４】
以下、アクチュエータ部Ｂのより具体的な実施形態について説明する。
【０２３５】
（実施例６）
図８を参照しながらアクチュエータ部Ｂについて説明する。図８は、図７のVIII−VIII線断面図である。図８に示すように、アクチュエータ部Ｂは、厚み１００ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）薄膜からなる個別電極（第１の電極膜）３３と、この個別電極３３の直下に位置し、Ｐｂ1.15Ｚｒ0.53Ｔｉ0.48Ｏ3で表記される厚み５０ｎｍのＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜４２と、この第１の圧電体薄膜４２の直下に位置し、Ｐｂ1.10Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47Ｏ3で表記される厚み３５００ｎｍのＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜４３と、この第２の圧電体薄膜４３の直下に位置し、厚み１００ｎｍの白金薄膜からなる第２の電極膜４４と、この第２の電極膜４４の直下に位置し、厚み３５００ｎｍのクロム（Ｃｒ）薄膜からなる振動体層（振動板）４５とを有している。この振動体層４５は、第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３の圧電効果によって変位して振動する。第２の電極膜４４及び振動体層４５は、各インク吐出素子２０２の圧力室３２間で共用される。第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３は、個別電極３３と同じ形状に加工されている。第２の電極膜４４上における個別電極３３、第１の圧電体薄膜４２及び第２の圧電体薄膜４３からなる積層膜の周囲には、厚みが上記積層膜と同じポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜４６が設けられている。この電気絶縁有機膜４６上には、個別電極３３に接続された、リード線形状の厚み１００ｎｍの金薄膜からなる引き出し電極膜４７が設けられている。個別電極３３と第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３からなる圧電体積層膜と第２の電極膜４４とが圧電体素子を構成している。この圧電体素子は実施形態１の圧電体素子２０と同様のものであり、これにより、高特性のアクチュエータ部Ｂが得られる。
【０２３６】
以下、アクチュエータ部Ｂの製造方法について説明する。
【０２３７】
図９及び図１０は、アクチュエータ部Ｂの製造方法を示す工程図である。まず、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリコン基板５１上に、実施形態１の実施例１と同様に、第１の電極膜５２、第１の圧電体薄膜５４、第２の圧電体薄膜５５及び第２の電極膜４４を順に積層した。これにより、図９（ａ）に示す構造体５６が得られた。
【０２３８】
次に、図９（ｂ）に示すように、室温下で、構造体５６上に厚み３５００ｎｍのクロム（Ｃｒ）薄膜からなる振動体層４５をＲＦスパッタ法で形成した。
【０２３９】
次に、図９（ｃ）に示すように、振動体層４５をガラス製の圧力室部品５８にアクリル樹脂の接着剤５７で貼り合わせた。この圧力室部品５８は振動体層４５と対向して配置されており、圧力室部品５８と振動体層４５との間には接着剤５７が介在している。
【０２４０】
次に、図９（ｄ）に示すように、プラズマ反応エッチング装置を使用して、シリコン基板５１をＳＦ6ガスを用いたドライエッチングで除去した。
【０２４１】
次に、図９（ｅ）に示すように、フォトレジスト樹脂膜５９を用いて、第１の電極膜５２、第１の圧電体薄膜５４及び第２の圧電体薄膜５５からなる積層膜が短軸１８０μｍ、長軸３８０μｍの楕円形状パターンになるように、非エッチング部分を正確にパターンニングした。その後、Ａｒガスを用いたドライエッチングと弱フッ酸のウェットエッチングとを用いて、エッチング処理を行った。これにより、図１０（ａ）に示す、フォトレジストパターンに加工されて個別化された個別電極３３、第１の圧電体薄膜４２及び第２の圧電体薄膜４３からなる積層膜を持つアクチュエータ構造体が得られた。それから、図１０（ｂ）に示すように、フォトレジスト樹脂膜５９をレジスト剥離液で処理して除去した。
【０２４２】
次に、図１０（ｃ）に示すように、第２の電極膜４４上に電気絶縁有機膜４６を印刷法で形成した。その後、図１０（ｄ）に示すように、電気絶縁有機膜４６上に引き出し電極膜４７をＤＣスパッタ法で形成した。これにより、図８に示すアクチュエータ部Ｂが得られた。
【０２４３】
本実施例に示す製造方法で、インク吐出素子２０２を３０個作製した。これらのインク吐出素子２０２の２つの電極膜３３，４４間に、周波数２００Ｈｚの、０Ｖ〜−６０Ｖのサイン波形電圧を印加し、上述の駆動状況の検査を行った。１０億回駆動後も、全てのインク吐出素子２０２に故障は発生していなかった。
【０２４４】
これらのインク吐出素子２０２を１０個用いて、図６に示すインクジェットヘッド２０１を作製した。このインクジェットヘッド２０１では、駆動電源素子２０３からボンディングワイヤーを介して各インク吐出素子２０２の個別電極３３に電圧が供給され、第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３の圧電効果によって振動体層４５が層厚方向に変位して振動して、共通液室３５内のインク液が供給口３６、圧力室３２及びインク流路３７を介してノズル孔３８から吐出される。
【０２４５】
ここで、このインクジェットヘッド２０１では、インク吐出素子２０２のアクチュエータ部Ｂを構成する第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３は、膜面の結晶配向性が（１１１）面に揃い、圧電変位特性が大きな値で揃っているため、大きな圧電変位を得ることができる。また、個別電極３３と第１の圧電体薄膜５４との密着性が高いため、高い電圧を加えて大きな変位で駆動させても、膜はがれを原因とした故障が起こりにくく、信頼性の高い安定した駆動が可能になる。また、圧電変位が大きいため、インク液の吐出能力が高く、電源電圧の調整幅にマージンを大きくとることができる。従って、各インク吐出素子２０２間のインク液の吐出ばらつきが小さくなるよう容易にコントロールできる。
【０２４６】
（実施例７）
図１１を参照しながら、構造が実施例６とは異なるアクチュエータ部Ｂについて説明する。図１１は、実施形態２の実施例７のアクチュエータ部Ｂの、図７のVIII−VIII線断面図に相当する図である。図１１に示すように、アクチュエータ部Ｂは、厚み１００ｎｍの白金（Ｐｔ）薄膜からなる個別電極（第２の電極膜）３３と、この個別電極３３の直下に位置し、Ｐｂ1.05Ｚｒ0.58Ｔｉ0.42Ｏ3で表記される厚み４５００ｎｍのＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜４３と、この第２の圧電体薄膜４３の直下に位置し、Ｐｂ1.10Ｚｒ0.58Ｔｉ0.42Ｏ3で表記される厚み８０ｎｍのＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜４２と、この第１の圧電体薄膜４２の直下に位置し、厚み２００ｎｍのパラジウムからなる第１の電極膜５２と、この第１の電極膜５２の直下に位置し、厚み５０００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2）薄膜からなる振動体層４５とを有している。この振動体層４５は、第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３の圧電効果によって変位して振動する。第１の電極膜５２及び振動体層４５は、各インク吐出素子２０２の圧力室３２間で共用される。第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３は、個別電極３３と同じ形状に加工されている。第１の電極膜５２上における個別電極３３、第１の圧電体薄膜５４及び第２の圧電体薄膜５５からなる積層膜の周囲には、厚みが上記積層膜と同じであるポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜４６が設けられている。この電気絶縁有機膜４６上には、個別電極３３と接続された、リード線形状の厚み１００ｎｍの金薄膜からなる引き出し電極膜４７が設けられている。個別電極３３と第１及び第２の圧電体薄膜５４，５５からなる圧電体積層膜と第１の電極膜５２とが圧電体素子を構成している。この圧電体素子は実施形態１の圧電体素子２０と同様のものであり、これにより、高特性のアクチュエータ部Ｂが得られる。
【０２４７】
以下、アクチュエータ部Ｂの製造方法について説明する。
【０２４８】
図１２及び図１３は、アクチュエータ部Ｂの製造方法を示す工程図である。まず、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリコン基板５１（圧力室基板）上に振動体層４５を形成して、その後、振動体層４５上に、実施形態１の実施例５と同様に、第１の電極膜５２、第１の圧電体薄膜５４、第２の圧電体薄膜５５及び第２の電極膜４４を順に積層した。これにより、図１２（ａ）に示す構造体５６が得られた。
【０２４９】
次に、図１２（ｂ）に示すように、フォトレジスト樹脂膜５９を用いて、第２の電極膜４４、第１の圧電体薄膜５４及び第２の圧電体薄膜５５からなる積層膜が短軸１８０μｍ、長軸３８０μｍの楕円形状パターンになるように、非エッチング部分を正確にパターンニングした。
【０２５０】
次に、Ａｒガスを用いたドライエッチングと弱フッ酸のウェットエッチングとを用いて、エッチング処理を行った。これにより、図１２（ｃ）に示す、フォトレジストパターンに加工されて個別化された個別電極３３、第２の圧電体薄膜４３及び第１の圧電体薄膜４２からなる積層膜を持つアクチュエータ構造体が得られた。その後、図１２（ｄ）に示すように、フォトレジスト樹脂膜５９をレジスト剥離液で処理して除去した。それから、図１３（ａ）に示すように、第１の電極膜５２上に電気絶縁有機膜４６を印刷法で形成した。
【０２５１】
次に、図１３（ｂ）に示すように、プラズマ反応エッチング装置を使用して、シリコン基板５１の一部をＳＦ6ガスを用いたドライエッチングで除去して圧力室３２を形成した。
【０２５２】
次に、図１３（ｃ）に示すように、電気絶縁有機膜４６上に引き出し電極膜４７をＤＣスパッタ法で形成した。これにより、図１１に示すアクチュエータ部Ｂが得られた。
【０２５３】
本実施例に示す製造方法で、インク吐出素子２０２を３０個作製した。これらのインク吐出素子２０２の２つの電極膜３３，５２間に、周波数２００Ｈｚの、０Ｖ〜−６０Ｖのサイン波形電圧を印加し、上述の駆動状況の検査を行った。１０億回駆動後も、全てのインク吐出素子２０２に故障は発生していなかった。
【０２５４】
これらのインク吐出素子２０２を１０個用いて、図６に示すインクジェットヘッド２０１を作製した。このインクジェットヘッド２０１によれば、実施例６と同様の作用効果が得られる。
【０２５５】
（実施形態３）
本実施形態は、本発明の実施形態２のインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置である。以下、このインクジェット式記録装置について説明する。
【０２５６】
図１４は、本発明の実施形態３のインクジェット式記録装置の概略斜視図である。図１４に示すように、インクジェット式記録装置８１は、第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３の圧電効果を利用して記録を行う実施形態２のインクジェットヘッド２０１を備えており、インクジェットヘッド２０１から吐出したインク滴を紙等の記録媒体８２に着弾させることにより記録媒体８２に記録を行う。インクジェットヘッド２０１は、主走査方向（図１４のＸ方向）に沿って配置されたキャリッジ軸８３（相対移動機構）に摺動可能に取り付けられたキャリッジ８４（相対移動機構）に搭載されている。そして、キャリッジ８４がキャリッジ軸８３に沿って往復動することで、インクジェットヘッド２０１は主走査方向Ｘに往復動する。インクジェット式記録装置８１は、記録媒体８２を主走査方向Ｘと略垂直な副走査方向Ｙに移動させる複数のローラ８５（相対移動機構）を備えている。そして、インクジェット式記録装置８１では、キャリッジ軸８３等によりインクジェットヘッド２０１を主走査方向Ｘに往復動させているときに、圧力室３２内のインクをノズル孔３８から記録媒体８２に吐出させて記録を行う。
【０２５７】
以上により、本実施形態によれば、各インク吐出素子２０２間のインク液の吐出のばらつきを容易にコントロールできる実施形態２のインクジェットヘッド２０１を用いてインクジェット式記録装置８１を作製しているので、記録媒体８２への記録のばらつきを小さくでき、そのため、信頼性の高いインクジェット式記録装置８１を実現できる。
【０２５８】
（実施形態４）
本実施形態は、本発明の実施形態１の圧電体素子を備えた角速度センサである。以下、この角速度センサについて説明する。
【０２５９】
図１５及び図１６は、本発明の実施形態４の角速度センサ４００の模式図及び断面図である。この角速度センサ４００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。
【０２６０】
角速度センサ４００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。この基板５００は、固定部５００ａと、その固定部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１５のＹ方向）に延びる一対の振動部５００ｂ，５００ｂとを有している。これら固定部５００ａ及び一対の振動部５００ｂ，５００ｂは、基板５００の厚み方向（図１５のＺ方向）から見て音叉状をなしており、一対の振動部５００ｂ，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。尚、基板５００は、ガラス基板、金属基板、セラミックス基板等でもよい。
【０２６１】
基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部５００ｂ側の部分の上には、第１の電極膜５０２、第１の圧電体薄膜５０４、第２の圧電体薄膜５０５及び第２の電極膜５０６が順に積層されている。第１の電極膜５０２と第１及び第２の圧電体薄膜５０４，５０５からなる圧電体積層膜と第２の電極膜５０６とが圧電体素子を構成している。この圧電体素子は実施形態１の圧電体素子２０と同様のものである。すなわち、第１の電極膜５０２、第１の圧電体薄膜５０４、第２の圧電体薄膜５０５及び第２の電極膜５０６は、実施形態１の第１の電極膜２、第１の圧電体薄膜４、第２の圧電体薄膜５及び第２の電極膜６とそれぞれ同様のものである。
【０２６２】
第２の電極膜５０６は、各振動部５００ｂ上において、振動部５００ｂをその幅方向（図１５のＸ方向）に振動させるための２つの駆動電極５０７，５０７と、振動部５００ｂの厚み方向（図１５の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。
【０２６３】
２つの駆動電極５０７，５０７は、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（図１５のＹ方向）全体に亘って設けられている。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だけ設けてもよい。
【０２６４】
一方、検出電極５０８は、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ている。検出電極５０８の固定部５００ａ側の端部は、駆動電極５０７と同様に、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上に複数の検出電極５０８を設けてもよい。
【０２６５】
第１の電極膜５０２は、固定部５００ａ上における一対の振動部５００ｂ，５００ｂ間の中央位置において、振動部５００ｂとは反対側に突出している接続端子５０２ａを有している。
【０２６６】
ところで、各振動部５００ｂ上における第１の電極膜５０２と２つの駆動電極５０７，５０７との間には、振動部５００ｂがその幅方向に振動するように、振動部５００ｂの固有振動と共振する周波数の電圧が印加されるようになっている。すなわち、第１の電極膜５０２にはグランド電圧が印加される一方、２つの駆動電極５０７，５０７には正負が互いに逆の電圧が印加され、これにより、各振動部５００ｂの幅方向一端部側が伸長するときには、振動部５００ｂの他端部側が収縮して、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、振動部５００ｂの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で、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５０７，５０７のいずれか一方にだけ電圧を印加しても、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，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，５００ｂ間の中央に位置し振動部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。
【０２６７】
角速度センサ４００では、一対の振動部５００ｂ，５００ｂをその幅方向（Ｘ方向）に中央線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つの振動部５００ｂ，５００ｂは、コリオリ力によってその厚み方向（Ｚ方向）にたわんで変形する（一対の振動部５００ｂ，５００ｂは互いに反対向きに同じ量だけたわむ）。これにより、圧電体積層膜にもたわみが発生して、第１の電極膜５０２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を検出できる。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が分かることになる。
【０２６８】
以下、図１７及び図１８を参照しながら角速度センサ４００の製造方法について説明する。まず、図１７（ａ）に示すように、厚み０．３ｍｍ、直径４インチのシリコンウエハ（図１８も参照）からなる基板５００を用意し、図１７（ｂ）に示すように、基板５００上に厚み１００ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）薄膜からなる第１の電極膜５０２をスパッタ法で形成した。この第１の電極膜５０２は、スパッタ装置を使用して、基板５００を４００℃に加熱し、Ｉｒターゲットを用い、１Ｐａのアルゴンガス中で、２００Ｗの高周波電力で１０分間成膜することで得られる。
【０２６９】
次に、図１７（ｃ）に示すように、第１の電極膜５０２上に第１の圧電体薄膜５０４をスパッタ法で形成して、その後、図１７（ｄ）に示すように、第１の圧電体薄膜５０４上に第２の圧電体薄膜５０５をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成した。この第１の圧電体薄膜５０４は、厚み１００ｎｍの（１１１）優先配向のＰＺＴ薄膜からなり、第２の圧電体薄膜５０５は、厚み２９００ｎｍの（１１１）配向のＰＺＴ薄膜からなる。圧電体積層膜の成膜は、まず、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＺＴの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）をターゲットとして用い、表面に第１の電極膜５０２が形成されたシリコン基板５００を予め５８０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、その混合比をアルゴン：酸素＝３８：２にし、その流量を毎分４０ｍｌにし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜５０４を５０秒間成膜し、その後、成膜を停止し、直ちにスパッタガスの混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に変え、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜５０５を２５００秒間成膜することで行った。この圧電体積層膜を形成する工程は、圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含む。
【０２７０】
次に、図１７（ｅ）に示すように、第２の圧電体薄膜５０５上に厚み１００ｎｍの第２の電極膜５０６をスパッタ法で形成した。この第２の電極膜５０６は、室温下で、Ｐｔターゲットを用い、１Ｐａのアルゴンガス中で、２００Ｗの高周波電力で１０分間成膜することで得られる。
【０２７１】
次に、図１７（ｆ）及び図１８に示すように、第２の電極膜５０６をパターニングして駆動電極５０７，５０７及び検出電極５０８を形成した。すなわち、第２の電極膜５０６上に感光樹脂を塗布し、この感光樹脂に駆動電極５０７，５０７及び検出電極５０８のパターンを露光し、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の第２の電極膜５０６をエッチングで除去し、それから、駆動電極５０７，５０７及び検出電極５０８上の感光樹脂を除去した。
【０２７２】
次に、第２の圧電体薄膜５０５、第１の圧電体薄膜５０４及び第１の電極膜５０２をパターニングするとともに、基板５００をパターニングして固定部５００ａ及び振動部５００ｂ，５００ｂを形成した。その後、基板５００を図１５に示す音叉形状に加工した。これにより、角速度センサ４００が得られる。
【０２７３】
以下、本実施形態の角速度センサ４００と比較するため、図１９を参照しながら従来の角速度センサ４０１について説明する。
【０２７４】
従来の角速度センサ４０１は、厚み０．３ｍｍの水晶からなる圧電体６００を備え、この圧電体６００は、本実施形態の角速度センサ４００の基板５００と同様に、固定部６００ａと、その固定部６００ａから所定の方向（図１９のＹ方向）に互いに平行に延びる一対の振動部６００ｂ，６００ｂとを有している。そして、各振動部６００ｂの厚み方向（図１９のＺ方向）両面には、振動部６００ｂをその幅方向（図１９のＸ方向）に振動させるための１つの駆動電極６０３がそれぞれ設けられ、各振動部６００ｂの両側面には、振動部６００ｂの厚み方向の変形を検出するための１つの検出電極６０７がそれぞれ設けられている。
【０２７５】
従来の角速度センサ４０１では、各振動部６００ｂにおける２つの駆動電極６０３，６０３間に、振動部６００ｂの固有振動と共振する周波数の電圧を印加して、本実施形態の角速度センサ４００と同様に、一対の振動部６００ｂ，６００ｂを、その幅方向（Ｘ方向）に、かつ、一対の振動部６００ｂ，６００ｂ間の中央に位置する中央線Ｌに対して対称に振動させる。このとき、その中央線Ｌ回りに角速度ωが加わると、一対の振動部６００ｂ，６００ｂは、コリオリ力によってその厚み方向（Ｚ方向）にたわんで変形し、各振動部６００ｂにおける２つの検出電極６０７，６０７間には、コリオリ力の大きさに応じた電圧が発生し、この電圧の大きさ（コリオリ力）から角速度ωを検出できる。
【０２７６】
従来の角速度センサ４０１では、水晶からなる圧電体６００を用いているので、その圧電定数は−３ｐＣ／Ｎと相当低く、しかも、固定部６００ａ及び振動部６００ｂ，６００ｂは機械加工で形成するため、小型化が困難であり、寸法精度が低いという問題があった。
【０２７７】
これに対し、本実施形態の角速度センサ４００では、角速度を検出する部分（振動部５００ｂ）が、実施形態１の圧電体素子２０と同様の圧電体素子からなるので、圧電定数を、従来の角速度センサ４０１に対して４０倍程度大きくでき、相当小型化できる。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、耐電圧及び信頼性の角速度センサ４００が得られる。
【０２７８】
尚、本実施形態では、基板５００に一対の振動部５００ｂ，５００ｂを１組だけ設けているが、一対の振動部５００ｂ，５００ｂを複数組設けて、様々な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。
【０２７９】
また、本実施形態では、基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部５００ｂ側の部分の上に、第１の電極膜５０２、第１の圧電体薄膜５０４、第２の圧電体薄膜５０５及び第２の電極膜５０６を順に積層したが、各振動部５００ｂ上にのみ積層してもよい。
【０２８０】
（実施形態５）
図２０は、本発明の実施形態５の圧電体素子２０の斜視図である。図２０に示すように、圧電体素子２０は、長さ１５．０ｍｍ、厚み０．４０ｍｍ、幅３．０ｍｍの短冊平板形状の基板１と、その基板１上に配置された積層体１１とを備えている。この基板１は、積層体１１の圧電効果による伸縮を阻害する効果を持つ振動板の役割を有している。圧電体素子２０は、幅が３．０ｍｍである。圧電体素子２０は、幅３．０ｍｍ、長さ３．０ｍｍの一端部（図２０では左端部）が、厚み１．０ｍｍのステンレス支持基板７（幅３．０ｍｍ、奥行１０．０ｍｍ）にエポキシ系接着剤８で固定され、これにより、圧電体素子２０が片持ち梁を構成する。
【０２８１】
基板１上には第１の電極膜２が設けられている。第１の電極膜２の一端部（図２０では左端部）以外の残りの部分の上（つまり、第１の電極膜２における幅３．０ｍｍ、長さ１２．０ｍｍの部分）に、（１１１）優先結晶配向のペロブスカイト型結晶構造のチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＬＺＴ）系酸化物薄膜からなる配向制御膜３が設けられている。この配向制御膜３上には、その配向制御膜３と同じ大きさの、（１１１）優先結晶配向のペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ系酸化物薄膜からなる圧電体積層膜１０が設けられている。この圧電体積層膜１０は、第１の圧電体薄膜４と、その第１の圧電体薄膜４上に設けられた第２の圧電体薄膜５とによって構成されている。圧電体積層膜１０は、配向制御膜３により結晶配向性を制御される。圧電体積層膜１０上には厚み２５０ｎｍの第２の電極膜６が設けられている。第１及び第２の電極膜２，６には、厚み０．１ｍｍの金製のリード線９ａ，９ｂがそれぞれ接続されている。尚、図２０に示すように、積層体１１は、第１の電極膜２、配向制御膜３、圧電体積層膜１０及び第２の電極膜６によって構成されている。
【０２８２】
以下、本実施形態の特徴について説明する。
【０２８３】
配向制御膜３は、立方晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなる。圧電体積層膜１０は、菱面体晶系又は正方晶系の（１１１）面に優先配向したペロブスカイト型酸化物からなる。第１及び第２の圧電体薄膜４，５は、互いに連続して繋がった柱状粒子の集合体である（図２２参照）。第２の圧電体薄膜５の柱状粒子の平均断面径は、第１の圧電体薄膜４の柱状粒子の平均断面径よりも大きい。第２の圧電体薄膜５の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜１０の厚みの比は、２０以上６０以下である。
【０２８４】
第１の圧電体薄膜４の柱状粒子は、平均断面径が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であり、長さが５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。第２の圧電体薄膜５の柱状粒子は、平均断面径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、長さが２５００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０２８５】
第１及び第２の圧電体薄膜４，５はペロブスカイト型のチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、第１の圧電体薄膜４の（１１１）結晶配向率は５０％以上８０％以下であり、第２の圧電体薄膜５の（１１１）結晶配向率は９５％以上１００％以下であることが好ましい。
【０２８６】
圧電体積層膜１０の化学組成比は［Ｐｂ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝(１＋ａ)：ｂ：(１−ｂ)で表され、第１及び第２の圧電体薄膜４，５のｂ値は０．４０以上０．６０以下の同じ値であり、第１の圧電体薄膜４のＰｂ含有量は第２の圧電体薄膜５のＰｂ含有量よりも多く、第１の圧電体薄膜４のａ値は０．０５以上０．１５以下であり、第２の圧電体薄膜５のａ値は０以上０．１０以下であることが好ましい。または、圧電体積層膜１０はチタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下であることが好ましい。
【０２８７】
配向制御膜３はペロブスカイト型のチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする酸化物からなり、配向制御膜の（１１１）結晶配向率は５０％以上であることが好ましい。
【０２８８】
配向制御膜３の化学組成比は［Ｐｂ］：［Ｌａ］：［Ｚｒ］：［Ｔｉ］＝ｘ×(１−ｚ)：ｚ：ｙ：(１−ｙ)で表され、ｘ値は１．０以上１．２０以下であり、ｙ値は０以上０．２０以下の値であり、ｚ値は０を越え０．３０以下であることが好ましい。または、配向制御膜３はチタン酸ランタン酸ジルコン酸鉛にマグネシウム及びマンガンの少なくとも一方を添加したものからなり、その添加量が０を越え１０モル％以下であることが好ましい。
【０２８９】
第１の電極膜はＰｔ、Ｉｒ、Ｐｄ若しくはＲｕからなる貴金属又は該貴金属を含む合金からなっていて、平均断面径が２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の柱状粒子の集合体であることが好ましい。
【０２９０】
ところで、第１及び第２の電極膜２，６の間にリード線９ａ，９ｂを介して電圧を印加すると、実施形態１と同様に、圧電体積層膜１０は図２０のＸ方向に伸び、圧電体素子２０の先端（図２０では右端）は、Ｚ方向のマイナス側（図２０では下側）に変位する。
【０２９１】
以下、図２１を参照しながら圧電体素子２０の製造方法について説明する。
【０２９２】
図２１は、圧電体素子２０の製造方法を示す工程図である。まず、図２１（ａ）に示すように、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み０．３０ｍｍの基板１０１上に、幅５．０ｍｍ、長さ１８．０ｍｍの長方形の開口が形成された厚み０．２ｍｍのステンレス製マスクを用いて、第１の電極膜１０２をＲＦマグネトロンスパッタ法で形成した。
【０２９３】
次に、幅５．０ｍｍ、長さ１２．０ｍｍの長方形の開口が形成された厚み０．２ｍｍのステンレス製マスクを用いて、第１の電極膜１０２上に配向制御膜１０３をＲＦマグネトロンスパッタ法で正確に形成した。この配向制御膜１０３を形成する工程は、配向制御膜１０３を（１１１）面に優先配向させる工程を含む。
【０２９４】
次に、幅５．０ｍｍ、長さ１２．０ｍｍの長方形の開口が形成された厚み０．２ｍｍのステンレス製マスクを用いて、配向制御膜１０３上に圧電体積層膜１１０をＲＦマグネトロンスパッタ法で正確に形成した。この圧電体積層膜１１０は、ＰＺＴ系酸化物の焼結体ターゲットを用いて、まず、配向制御膜１０３上に第１の圧電体薄膜１０４をＲＦマグネトロンスパッタ法で形成し、それから、同じターゲットを用いて、成膜条件だけを変えて、第１の圧電体薄膜１０４上に第２の圧電体薄膜１０５を同じＲＦマグネトロンスパッタ法で連続して形成することで作製した。圧電体積層膜１１０は、図２２に示す圧電体積層膜の膜構造の模式図と同じ構造を持つものである。この圧電体積層膜１１０を形成する工程は、配向制御膜１０３により圧電体積層膜１１０を（１１１）面に優先配向させる工程を含む。
【０２９５】
次に、上述と同じステンレス製マスクを用いて、上述と同様に、圧電体積層膜１１０上に第２の電極膜１０６をＲＦスパッタ法で正確に形成した。これにより、図２１（ｂ）に示すように、基板１０１と積層体１１１とを備えた構造体１２１が得られた。
【０２９６】
次に、図２１（ｃ）に示すように、構造体１２１を、幅３．０ｍｍ、長さ１５．０ｍｍの短冊形状になり、かつ、第１の電極膜の一端部（図２１（ｃ）では左端部）がむき出しになるように、ダイシングソーで正確に切断した。これにより、図２０に示す基板１、第１の電極膜２、配向制御膜３、第１の圧電体薄膜４、第２の圧電体薄膜５及び第２の電極膜６からなる圧電体素子構造体部品２２が得られた。その後、図２１（ｄ）に示すように、基板１の一端部（図２１（ｄ）では左端部）をステンレス支持基板７にエポキシ系接着剤８で接合した。
【０２９７】
次に、図２１（ｅ）に示すように、第１の電極膜２の一端部（図２１（ｅ）では左端部）にリード線９ａを銀ペーストの導電性接着剤で接続し、第２の電極膜６の一端部（図２１（ｅ）では左端部）にリード線９ｂをワイヤボンディングで接続した。これにより、図２０に示す圧電体素子２０が得られた。
【０２９８】
以下、本発明のより具体的な実施形態について説明する。
【０２９９】
（実施例８）
基板としてシリコンを用いた。第１の電極膜として、厚み１００ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）薄膜を用いた。このイリジウム薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、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、第１ターゲットとして４インチ径のイリジウムターゲットを用い、２００Ｗの高周波電力を印加して９６０秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０３００】
配向制御膜として、厚み４０ｎｍの（１１１）優先配向のチタン酸ランタン酸鉛（以下、ＰＬＴ）薄膜を用いた。このＰＬＴ薄膜は、同じ３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め５５０℃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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝２５：１）を用い、トータルガス圧力を０．５Ｐａに保持し、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＬＴの４インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝１．１０：０．１０：１．０）を第２ターゲットとして用い、２５０Ｗの高周波電力を印加して３０００秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０３０１】
圧電体積層膜を、厚み５０ｎｍの（１１１）優先配向のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、厚み３５００ｎｍの（１１１）配向のＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の全体の膜厚を３５５０ｎｍとした。
【０３０２】
第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＺＴの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。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上記ＰＺＴターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜及び配向制御膜が形成された基板を予め５８０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、その混合比をアルゴン：酸素＝３８：２にし、その流量を毎分４０ｍｌにし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜を５０秒間成膜した。その後、成膜を停止し、直ちにスパッタガスの混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に変え、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を２９００秒間成膜した。
【０３０３】
第２の電極膜として白金（Ｐｔ）薄膜を用いた。この白金薄膜は、第２の圧電体薄膜上にＲＦスパッタ法で成膜した。
【０３０４】
尚、図２１（ｂ）に示す配向制御膜及び第１の圧電体薄膜の膜厚、（１１１）配向性、、組成及び断面構造を正確に求めるため、配向制御膜及び第１の圧電体薄膜を形成した後に成膜を打ち切った積層膜も同時に作製した。この試料について、その表面に対して走査型電子顕微鏡による観察とＸ線回折による解析とＸ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った後、その試料を破壊し、その破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。
【０３０５】
また、図２１（ｂ）に示す第２の圧電体薄膜の膜厚、（１１１）配向性、組成及び断面構造を正確に求めるため、第２の圧電体薄膜を形成した後に成膜を打ち切った積層膜も同時に作製した。この試料についても、上述と同様に、その表面に対して走査型電子顕微鏡観察とＸ線回折による解析とＸ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った後、その試料を破壊し、その破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。
【０３０６】
また、図２１（ｂ）に示す構造体を試料として用いて、オージェ分光分析により、圧電体積層膜の表面から深さ方向への組成分析を行った。さらに、圧電体積層膜の破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。圧電体積層膜の破断面を拡大して示す電子顕微鏡写真を図２３（ａ）に示し、図２３（ａ）の部分拡大図を図２３（ｂ）に示す。
【０３０７】
上記各分析と上記観察の結果、イリジウム電極は平均断面径が２０ｎｍの柱状粒子の集合体であった。配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。配向制御膜は、膜厚が４０ｎｍであった。第１の圧電体薄膜は、膜厚が５０ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が４０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚が３５００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が１６０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比は、２２．２であった。
【０３０８】
Ｘ線回折法で解析した結果、配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、全てペロブスカイト型結晶構造であった。配向制御膜の形成面の（１１１）結晶配向性は５０％であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は７０％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は９８％であった。ここで、Ｘ線回折法による回折パターンの各結晶面の反射強度から求めたＰＬＴ系配向制御膜及びＰＺＴ系圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率は、格子間距離４．２オングストロームから１．５オングストロームのＸ線回折範囲において薄膜に帰属する全ピーク強度の合計に対する（１１１）ピーク強度の百分率と定義した。つまり、結晶配向率は、ＰＬＴ薄膜、ＰＬＺＴ薄膜、ＰＺＴ薄膜のＸ線回折パターンの（００１）、（１００）、（０１０）、（１１０）、（０１１）、（１０１）、（１１１）などの各結晶面のピーク強度の合計に対する（１１１）に属するピーク強度の割合の百分率である。
【０３０９】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、配向制御膜の組成は、Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝１．０５：０．１０：０．９８であり、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１５：０．５３：０．４７及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１０：０．５３：０．４７であった。つまり、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。言い換えると、第１及び第２圧電体薄膜は、結晶成長方向が圧電体積層膜の厚み方向一方側から他方側に向いている柱状粒子の集合体であった。
【０３１０】
また、圧電体素子２０の第１及び第２の電極膜２，６の間にリード線９ａ，９ｂを介して０Ｖ〜−８０Ｖ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方向の上下運動の変位量を測定した。図２４は、周波数２ｋＨｚの電圧を印加した場合における圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を示す図である。図２４に示すように、０Ｖ〜−８０Ｖの電圧を印加した場合、圧電体素子２０の先端は最大３８．０μｍ変位した。この三角波電圧による往復駆動を行い、１億回（駆動時間１３．９時間）及び１０億回（駆動時間１３８．９時間）駆動後に、圧電体素子２０の駆動状況を検査するとともに、その外観を光学顕微鏡で観察した。１０億回駆動後も、最大変位量は３８．０μｍであり、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０３１１】
（実施例９）
基板に耐高温パイレックス（登録商標）ガラスを用い、第１の電極膜に厚み１５０ｎｍの白金（Ｐｔ）薄膜を用いた。この白金薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、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、第１ターゲットとして白金ターゲットを用い、２００Ｗの高周波電力を印加して１０８０秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０３１２】
配向制御膜として、厚み５０ｎｍの（１１１）優先配向のＰＬＺＴ薄膜を用いた。このＰＬＺＴ薄膜は、同じ３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め５５０℃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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝２５：０．５）を用い、トータルガス圧力を１．０Ｐａに保持し、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＬＺＴの４インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｌａ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１５：０．０５：０．１０：０．９０）を第２ターゲットとして用い、２５０Ｗの高周波電力を印加して３６００秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０３１３】
圧電体積層膜を、厚み１００ｎｍの（１１１）優先配向のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、厚み５０００ｎｍの（１１１）配向のＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の膜厚を５１００ｎｍとした。
【０３１４】
実施例８と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約１０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＺＴの６インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１０：０．５０：０．５０）を用いた。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上記ＰＺＴターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜及び配向制御膜が形成された基板を予め５５０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、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、プラズマ発生電力を２ｋＷにし、それらの条件で第１の圧電体薄膜を６０秒間成膜した。その後、成膜を停止し、基板加熱を５９０℃にし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を３８００秒間成膜した。
【０３１５】
実施例８と同様の各分析と観察の結果、白金電極は平均断面径が３０ｎｍの柱状粒子の集合体であった。配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。配向制御膜は、膜厚が５０ｎｍであった。第１の圧電体薄膜は、膜厚が１００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が４０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚が５０００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が８５ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比は、６０．０であった。
【０３１６】
Ｘ線回折法で解析した結果、配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、全てペロブスカイト型結晶構造であった。配向制御膜の形成面の（１１１）結晶配向性は６０％であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は７０％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は９５％であった。
【０３１７】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、配向制御膜の組成は、Ｐｂ：Ｌａ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０８：０．０５：０．１２：０．８８であり、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１５：０．５１：０．４９及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．００：０．５１：０．４９であった。つまり、実施例８と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。
【０３１８】
本実施例の圧電体素子２０に、実施例８と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子２０の先端は最大３５．２μｍ変位し、１０億回駆動後も、最大変位量は変わらず、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０３１９】
（実施例１０）
基板に鏡面加工した耐熱性ステンレス板を用い、第１の電極膜に、チタン（Ｔｉ）を含む、厚み１１０ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）からなる合金薄膜を用いた。この合金薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝１６：１）を用い、トータルガス圧力を０．２５Ｐａに保持し、第１ターゲットとしてイリジウムターゲットを用い、第２ターゲットとしてチタンターゲットを用い、それぞれに２００Ｗ及び６０Ｗの高周波電力を印加して９６０秒間スパッタリングすることで膜形成した。尚、イリジウムにチタンを入れる目的は、基板との密着性を向上させるためであり、チタンを入れなくても、圧電体素子の特性に影響は及ばない。
【０３２０】
配向制御膜として、厚み２０ｎｍの（１１１）優先配向のＰＬＴ薄膜を用いた。このＰＬＴ薄膜は、同じ３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め６００℃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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝２５：０．２）を用い、トータルガス圧力を１．０Ｐａに保持し、ＰｂＯを約１０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＬＴの４インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝０．９０：０．２０：１．０）を第３ターゲットとして用い、２５０Ｗの高周波電力を印加して１２００秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０３２１】
圧電体積層膜を、厚み１００ｎｍの（１１１）優先配向のＭｇ１０モル％添加のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、厚み３９００ｎｍの（１１１）配向の（ＰＺＴ＋Ｍｇ）薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の膜厚を４０００ｎｍとした。
【０３２２】
実施例８と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約１０モル％過剰に加えさらにＭｇを１０モル％添加して調合した、化学量論組成のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ＋Ｍｇ）の６インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｇ＝１．１０：０．６０：０．４０：０．１０）を用いた。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上記ＰＺＴターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜及び配向制御膜が形成された基板を予め５７０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、その混合比をアルゴン：酸素＝３８：２にし、その流量を毎分４０ｍｌにし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜を１００秒間成膜した。その後、成膜を停止し、直ちにスパッタガスの混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に変え、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を２５００秒間成膜した。
【０３２３】
実施例８と同様の各分析と観察の結果、第１の電極膜は、１モル％のチタンを含むイリジウム薄膜からなり、平均断面径が２０ｎｍの柱状粒子の集合体であった。配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。配向制御膜は、膜厚が２０ｎｍであった。第１の圧電体薄膜は、膜厚が１００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が７０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚が３９００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が２００ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比は、２０．０であった。
【０３２４】
Ｘ線回折法で解析した結果、配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、全てペロブスカイト型結晶構造であった。配向制御膜の形成面の（１１１）結晶配向性は７０％であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は８０％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は１００％であった。
【０３２５】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、配向制御膜の組成は、Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝０．８５：０．２２：０．９５であり、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｇ＝１．０５：０．６０：０．４０：０．０９及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｇ＝１．００：０．６０：０．４０：０．１０であった。つまり、実施例８と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。
【０３２６】
本実施例の圧電体素子２０に、実施例８と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子２０の先端は最大３８．３μｍ変位し、１０億回駆動後も、最大変位量は変わらず、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０３２７】
（実施例１１）
基板に鏡面研磨したセラミック材料（アルミナ）を用い、第１の電極膜に、ニッケル（Ｎｉ）を含む、厚み１２０ｎｍのルテニウム（Ｒｕ）からなる合金薄膜を用いた。この合金薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝１６：１）を用い、トータルガス圧力を０．２５Ｐａに保持し、第１ターゲットとしてルテニウムターゲットを用い、第２ターゲットとしてニッケルターゲットを用い、それぞれに２００Ｗ及び６０Ｗの高周波電力を印加して９６０秒間スパッタリングすることで膜形成した。尚、ルテニウムにニッケルを入れる目的は、基板との密着性を向上させるためであり、ニッケルを入れなくても、圧電体素子の特性に影響は及ばない。
【０３２８】
配向制御膜として、厚み６０ｎｍの（１１１）優先配向のＰＬＺＴ薄膜を用いた。このＰＬＺＴ薄膜は、同じ３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め６５０℃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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝２５：１．０）を用い、トータルガス圧力を０．５Ｐａに保持し、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＬＺＴの４インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｌａ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１０：０．１０：０．２０：０．８０）を第３ターゲットとして用い、２５０Ｗの高周波電力を印加して３６００秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０３２９】
圧電体積層膜を、厚み５ｎｍの（１１１）優先配向のＭｎ５モル％添加のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、厚み２５００ｎｍの（１１１）配向の（ＰＺＴ＋Ｍｎ）薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の膜厚を２５０５ｎｍとした。
【０３３０】
実施例８と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えさらにＭｎを５モル％添加して調合した、化学量論組成のＰＺＴの６インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｎ＝１．２０：０．４０：０．６０：０．０５）を用いた。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上述の（ＰＺＴ＋Ｍｎ）のターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜及び配向制御膜が形成された基板を予め５５０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、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、プラズマ発生電力を２ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜を５秒間成膜した。その後、成膜を停止し、基板温度を５８０℃にし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を２０００秒間成膜した。
【０３３１】
実施例８と同様の各分析と観察の結果、第１の電極膜は、４モル％のニッケルを含むルテニウム薄膜からなり、平均断面径が２５ｎｍの柱状粒子の集合体であった。配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。配向制御膜は、膜厚が６０ｎｍであった。第１の圧電体薄膜は、膜厚が５ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が４０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚が２５００ｎｍであり、粒状粒子の平均断面径が６０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比は、４１．７であった。
【０３３２】
Ｘ線回折法で解析した結果、配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、全てペロブスカイト型結晶構造であった。配向制御膜の形成面の（１１１）結晶配向性は７５％であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は８０％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は９９％であった。
【０３３３】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、配向制御膜の組成は、Ｐｂ：Ｌａ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０５：０．１０：０．２２：０．７８であり、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｎ＝１．１０：０．４０：０．６０：０．０５及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ：Ｍｎ＝１．０５：０．４０：０．６０：０．０５であった。つまり、実施例８と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。
【０３３４】
本実施例の圧電体素子２０に、実施例８と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子２０の先端は最大３２．７μｍ変位し、１０億回駆動後も、最大変位量は変わらず、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０３３５】
（実施例１２）
基板にシリコンを用い、第１の電極膜に厚み１２０ｎｍのパラジウム（Ｐｄ）薄膜を用いた。このパラジウム薄膜は、３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、基板を予め５００℃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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝１６：１）を用い、トータルガス圧力を０．２５Ｐａに保持し、第１ターゲットとしてパラジウムターゲットを用い、２００Ｗの高周波電力を印加して９６０秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０３３６】
配向制御膜として、厚み４０ｎｍの（１１１）優先配向のＰＬＴ薄膜を用いた。このＰＬＴ薄膜は、同じ３元ＲＦマグネトロンスパッタ装置において、表面に第１の電極膜が形成された基板を予め６００℃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の混合ガス（ガス体積比Ａｒ：Ｏ2＝２５：０．２）を用い、トータルガス圧力を１．０Ｐａに保持し、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＬＴの４インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝０．９０：０．３０：１．０）を第２ターゲットとして用い、２５０Ｗの高周波電力を印加して２４００秒間スパッタリングすることで膜形成した。
【０３３７】
圧電体積層膜を、厚み８０ｎｍの（１１１）優先配向のＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜と、厚み４５００ｎｍの（１１１）配向のＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜とによって構成した。すなわち、圧電体積層膜の膜厚を４５８０ｎｍとした。
【０３３８】
実施例８と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜を、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて作製した。ターゲットとして、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＺＴの６インチ径の焼結体ターゲット（組成モル比Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．２０：０．５８：０．４２）を用いた。成膜条件は以下に示すとおりである。すなわち、まず、上記ＰＺＴターゲットを取り付けた成膜室の中で、表面に第１の電極膜及び配向制御膜が形成された基板を予め５８０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスにアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、その混合比をアルゴン：酸素＝３８：２にし、その流量を毎分４０ｍｌにし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜を７５秒間成膜した。その後、成膜を停止し、直ちにスパッタガスの混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に変え、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜を３７００秒間成膜した。
【０３３９】
実施例８と同様の各分析と観察の結果、第１の電極膜は、平均断面径が２０ｎｍの柱状粒子の集合体であった。配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、互いに連続して繋がった柱状構造の粒子の集合体として存在していた。配向制御膜は、膜厚が４０ｎｍであった。第１の圧電体薄膜は、膜厚が８０ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が５０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜は、膜厚が４５００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が１５０ｎｍであった。第２の圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体積層膜の厚みの比は、３０．５であった。
【０３４０】
Ｘ線回折法で解析した結果、配向制御膜と第１及び第２の圧電体薄膜とは、全てペロブスカイト型結晶構造であった。配向制御膜の形成面の（１１１）結晶配向性は５５％であった。第１の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向性は７０％であった。第２の圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は９８％であった。
【０３４１】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、配向制御膜の組成は、Ｐｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝０．８２：０．２８：０．９８であり、第１及び第２の圧電体薄膜の組成はそれぞれＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．１０：０．５８：０．４２及びＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０５：０．５８：０．４２であった。つまり、実施例８と同様に、第１及び第２の圧電体薄膜は、（１１１）軸が基板表面と垂直な方向に優先配向して成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であり、Ｚｒ及びＴｉの組成は、第１及び第２の圧電体薄膜で変わらず、Ｐｂ組成は、第１の圧電体薄膜の方が第２の圧電体薄膜よりも多かった。
【０３４２】
本実施例の圧電体素子２０に、実施例８と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子２０の先端は最大３１．５μｍ変位し、１０億回駆動後も、最大変位量は変わらず、圧電体素子２０に膜はがれやクラックは発生していなかった。
【０３４３】
尚、実施例８〜１２では、圧電体積層膜として、ＰｂとＺｒとＴｉの三元の酸化物や、それにＭｇやＭｎを添加したＰＺＴ薄膜を用いたが、Ｌａを含むＰＺＴ膜（すなわちＰＬＺＴ膜）や、ＮｂやＭｇなどのイオンを含むＰＺＴ膜を用いてもよく、ペロブスカイト結晶構造の酸化物薄膜を用いれば、実施例８〜１２と同様の圧電体積層膜が得られる。
【０３４４】
（比較例３）
実施例８〜１２との比較のため、以下のような圧電体素子を作製した。
【０３４５】
実施例８において、配向制御膜上に、圧電体積層膜の代わりに第２の圧電体薄膜のみを形成し、その他に関しては実施例８と全く同様に作製した。
【０３４６】
本比較例の試料について、上述と同様に、その表面に対して走査型電子顕微鏡観察とＸ線回折による解析とＸ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った後、その試料を破壊して、その破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。
【０３４７】
上記各分析と上記観察の結果、本比較例の配向制御膜及び圧電体薄膜は、柱状構造の粒子の集合体として存在していた。圧電体薄膜は、膜厚が３５００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が２３０ｎｍであった。圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体薄膜の柱状粒子の長さの比は、１５．２であった。
【０３４８】
Ｘ線回折法で解析した結果、本比較例の配向制御膜及び圧電体薄膜は共にペロブスカイト型結晶構造であった。配向制御膜の形成面の（１１１）結晶配向率は５０％であった。圧電体薄膜の形成面の（１１１）結晶配向率は６５％であった。
【０３４９】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、本比較例の配向制御膜の組成はＰｂ：Ｌａ：Ｔｉ＝１．０５：０．１０：０．９８であり、圧電体薄膜の組成はＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０５：０．５３：０．４７であった。
【０３５０】
オージェ分光分析による圧電体薄膜の表面から深さ方向への組成分析の結果、Ｚｒ及びＴｉの組成分布は、第２の電極膜との界面から配向制御膜との界面まで一定であった。
【０３５１】
つまり、本比較例は、圧電体薄膜が基板表面と垂直な方向に柱状粒子の集合体として成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であることは実施例８と同じであるが、圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が実施例８よりも大きく、圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が実施例８よりも小さかった。
【０３５２】
本比較例の圧電体素子に、実施例８と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子２０の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子の先端は最大２０．０μｍ変位した。さらに、この三角波電圧による往復駆動を行い、１億回駆動後に、駆動状況の検査と光学顕微鏡による外観の観察を行った結果、最大変位量は５．５μｍまで低下し、第１の電極膜と配向制御膜との間で部分的に膜はがれが発生していた。
【０３５３】
（比較例４）
実施例８〜１２との比較のため、以下のような圧電体素子を作製した。
【０３５４】
実施例１２において、パラジウム薄膜からなる第１の電極膜上に、配向制御膜及び圧電体積層膜の代わりに第２の圧電体薄膜だけを直接形成し、その他に関しては実施例１２と全く同様に作製した。
【０３５５】
本比較例の試料について、上述と同様に、その表面に対して走査型電子顕微鏡観察とＸ線回折による解析とＸ線マイクロアナライザーによる組成分析を行った後、その試料を破壊して、その破断面を走査型電子顕微鏡で観察した。
【０３５６】
上記各分析と上記観察の結果、本比較例の圧電体薄膜は柱状構造の粒子の集合体として存在していた。圧電体薄膜は、膜厚が４５００ｎｍであり、柱状粒子の平均断面径が３００ｎｍであった。圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径に対する圧電体薄膜の柱状粒子の長さの比は、１５．０であった。
【０３５７】
Ｘ線回折法で解析した結果、本比較例の圧電体薄膜はペロブスカイト型結晶構造であった。圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率は３０％であった。
【０３５８】
Ｘ線マイクロアナライザーによる陽イオンの組成分析の結果、本比較例の圧電体薄膜の組成はＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０５：０．５３：０．４７であった。
【０３５９】
オージェ分光分析による圧電体薄膜の表面から深さ方向への組成分析の結果、Ｚｒ及びＴｉの組成分布は、第２の電極膜との界面から第１の電極膜との界面まで一定であった。Ｐｂ組成は、第１の電極膜との界面から極近傍の１０ｎｍまでの範囲で、若干少なくなっていた（圧電体薄膜全体のＰｂ組成の２０分の１程度）。この現象は、オージェ分光分析の精度では観察できないが、Ｐｂ組成が極わずかに第１の電極膜に拡散したために起こったものと考えられる。
【０３６０】
つまり、本比較例は、圧電体薄膜が基板表面と垂直な方向に柱状粒子の集合体として成長したペロブスカイト型結晶構造のＰＺＴ膜であることは実施例１２と同じであるが、圧電体薄膜の柱状粒子の平均断面径が実施例１２よりも大きく、圧電体薄膜の（１１１）結晶配向率が実施例１２よりも小さく、第１の電極膜との界面付近のＰｂ組成が圧電体薄膜全体のＰｂ組成と同じで、かつ、第１の電極膜との界面のＰｂ組成が若干少なくなっていることが実施例１２と異なっていた。
【０３６１】
本比較例の圧電体素子に、実施例１２と同様に、周波数２ｋＨｚ、０Ｖ〜−８０Ｖの三角波電圧を印加し、圧電体素子の先端のＺ方向の上下運動の変位量を測定した。圧電体素子の先端は最大１２．０μｍ変位した。さらに、この三角波電圧による往復駆動を行い、１０億回駆動後に、駆動状況の検査と光学顕微鏡による外観の観察を行った結果、駆動が止まり、第１の電極膜と圧電体薄膜との間で膜はがれが発生していた。
【０３６２】
（実施形態６）
本実施形態は、本発明の実施形態５の圧電体素子を備えたインクジェットヘッドである。以下、このインクジェットヘッドについて説明する。
【０３６３】
本発明の実施形態６のインクジェットヘッド２０１は、１０個のインク吐出素子２０２と、各インク吐出素子２０２の個別電極３３と連結され、各インク吐出素子２０２を駆動するための駆動電源素子２０３とによって構成されている。このインク吐出素子２０２は、実施形態５の圧電体素子２０と同様の圧電体素子を有するアクチュエータ部Ｂを備えている。その他の点に関しては、実施形態２とほぼ同様である（図６参照）。
【０３６４】
以下、アクチュエータ部Ｂのより具体的な実施形態について説明する。
【０３６５】
（実施例１３）
図２５を参照しながらアクチュエータ部Ｂについて説明する。
【０３６６】
図２５は、実施形態６の実施例１３のアクチュエータ部Ｂの、図７のVIII−VIII線断面図に相当する図である。図２５に示すように、アクチュエータ部Ｂは、厚み１００ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）薄膜からなる個別電極（第１の電極膜）３３と、この個別電極３３の直下に位置し、Ｐｂ1.10Ｌａ0.10Ｔｉ1.00Ｏ3で表記される厚み４０ｎｍのＰＬＴ薄膜からなる配向制御膜４１と、この配向制御膜４１の直下に位置し、Ｐｂ1.15Ｚｒ0.53Ｔｉ0.48Ｏ3で表記される厚み５０ｎｍのＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜４２と、この第１の圧電体薄膜４２の直下に位置し、Ｐｂ1.10Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47Ｏ3で表記される厚み３５００ｎｍのＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜４３と、この第２の圧電体薄膜４３の直下に位置し、厚み１００ｎｍの白金薄膜からなる第２の電極膜４４と、この第２の電極膜４４の直下に位置し、厚み３５００ｎｍのクロム（Ｃｒ）薄膜からなる振動体層４５とを有している。この振動体層４５は、第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３の圧電効果によって変位して振動する。第２の電極膜４４及び振動体層４５は、各インク吐出素子２０２の圧力室３２間で共用される。配向制御膜４１、第１の圧電体薄膜４２及び第２の圧電体薄膜４３は、個別電極３３と同じ形状に加工されている。第２の電極膜４４上における個別電極３３、配向制御膜４１、第１の圧電体薄膜４２及び第２の圧電体薄膜４３からなる積層膜の周囲には、厚みが上記積層膜と同じであるポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜４６が設けられている。この電気絶縁有機膜４６上には、個別電極３３と接続された、リード線形状の厚み１００ｎｍの金薄膜からなる引き出し電極膜４７が設けられている。個別電極３３と配向制御膜４１と第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３からなる圧電体積層膜と第２の電極膜４４とが圧電体素子を構成している。この圧電体素子は実施形態５の圧電体素子２０と同様のものであり、これにより、高特性のアクチュエータ部Ｂが得られる。
【０３６７】
以下、アクチュエータ部Ｂの製造方法について説明する。
【０３６８】
図２６及び図２７は、アクチュエータ部Ｂの製造方法を示す工程図である。まず、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリコン基板５１上に、実施形態５の実施例８と同様に、第１の電極膜５２、配向制御膜５３、第１の圧電体薄膜５４、第２の圧電体薄膜５５及び第２の電極膜４４を順に積層した。これにより、図２６（ａ）に示す構造体５６が得られた。
【０３６９】
次に、図２６（ｂ）に示すように、室温下で、構造体５６上に厚み３５００ｎｍのクロム（Ｃｒ）薄膜からなる振動体層４５をＲＦスパッタ法で形成した。
【０３７０】
次に、図２６（ｃ）に示すように、振動体層４５をガラス製の圧力室部品５８にアクリル樹脂の接着剤５７で貼り合わせた。この圧力室部品５８は振動体層４５と対向して配置されており、圧力室部品５８と振動体層４５との間には接着剤５７が介在している。
【０３７１】
次に、図２６（ｄ）に示すように、プラズマ反応エッチング装置を使用して、シリコン基板５１をＳＦ6ガスを用いたドライエッチングで除去した。
【０３７２】
次に、図２６（ｅ）に示すように、フォトレジスト樹脂膜５９を用いて、第１の電極膜５２、配向制御膜５３、第１の圧電体薄膜５４及び第２の圧電体薄膜５５からなる積層膜が短軸１８０μｍ、長軸３８０μｍの楕円形状パターンになるように、非エッチング部分を正確にパターンニングした。その後、Ａｒガスを用いたドライエッチングと弱フッ酸のウェットエッチングとを用いて、エッチング処理を行った。これにより、図２７（ａ）に示す、フォトレジストパターンに加工されて個別化された個別電極３３、配向制御膜４１、第１の圧電体薄膜４２及び第２の圧電体薄膜４３からなる積層膜を持つアクチュエータ構造体が得られた。それから、図２７（ｂ）に示すように、フォトレジスト樹脂膜５９をレジスト剥離液で処理して除去した。
【０３７３】
次に、図２７（ｃ）に示すように、第２の電極膜４４上に電気絶縁有機膜４６を印刷法で形成した。その後、図２７（ｄ）に示すように、電気絶縁有機膜４６上に引き出し電極膜４７をＤＣスパッタ法で形成した。これにより、図２５に示すアクチュエータ部Ｂが得られた。
【０３７４】
本実施例に示す製造方法で、インク吐出素子２０２を３０個作製した。これらのインク吐出素子２０２の２つの電極膜３３，４４間に、周波数２００Ｈｚの、０Ｖ〜−６０Ｖのサイン波形電圧を印加し、上述の駆動状況の検査を行った。１０億回駆動後も、全てのインク吐出素子２０２に故障は発生していなかった。
【０３７５】
これらのインク吐出素子２０２を１０個用いて、図６に示すインクジェットヘッド２０１を作製した。このインクジェットヘッド２０１によれば、実施例６と同様の作用効果が得られる。
【０３７６】
（実施例１４）
図２８を参照しながら、構成が実施例１３とは異なるアクチュエータ部Ｂについて説明する。
【０３７７】
図２８は、実施形態６の実施例１４のアクチュエータ部Ｂの、図７のVIII−VIII線断面図に相当する図である。図２８に示すように、アクチュエータ部Ｂは、厚み１００ｎｍの白金（Ｐｔ）薄膜からなる個別電極（第２の電極膜）３３と、この個別電極３３の直下に位置し、Ｐｂ1.05Ｚｒ0.58Ｔｉ0.42Ｏ3で表記される厚み４５００ｎｍのＰＺＴ薄膜からなる第２の圧電体薄膜４３と、この第２の圧電体薄膜４３の直下に位置し、Ｐｂ1.10Ｚｒ0.58Ｔｉ0.42Ｏ3で表記される厚み８０ｎｍのＰＺＴ薄膜からなる第１の圧電体薄膜４２と、この第１の圧電体薄膜４２の直下に位置し、Ｐｂ0.09Ｌａ0.30Ｔｉ1.00Ｏ3で表記される厚み４０ｎｍのＰＬＴ薄膜からなる配向制御膜４１と、この配向制御膜４１の直下に位置し、厚み２００ｎｍのパラジウムからなる第１の電極膜５２と、この第１の電極膜５２の直下に位置し、厚み５０００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2）薄膜からなる振動体層４５とを有している。この振動体層４５は、第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３の圧電効果によって変位して振動する。第１の電極膜５２及び振動体層４５は、各インク吐出素子２０２の圧力室３２間で共用される。配向制御膜４１、第１の圧電体薄膜４２及び第２の圧電体薄膜４３は、個別電極３３と同じ形状に加工されている。第１の電極膜５２上における個別電極３３、配向制御膜４１、第１の圧電体薄膜４２及び第２の圧電体薄膜４３からなる積層膜の周囲には、厚みが上記積層膜と同じであるポリイミド樹脂からなる電気絶縁有機膜４６が設けられている。この電気絶縁有機膜４６上には、個別電極３３と接続された、リード線形状の厚み１００ｎｍの金薄膜からなる引き出し電極膜４７が設けられている。個別電極３３と配向制御膜４１と第１及び第２の圧電体薄膜４２，４３からなる圧電体積層膜と第１の電極膜５２とが圧電体素子を構成している。この圧電体素子は実施形態５の圧電体素子２０と同様のものであり、これにより、高特性のアクチュエータ部Ｂが得られる。
【０３７８】
以下、アクチュエータ部Ｂの製造方法について説明する。
【０３７９】
図２９及び図３０は、アクチュエータ部Ｂの製造方法を示す工程図である。まず、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリコン基板５１（圧力室基板）上に振動体層４５を形成して、その後、振動体層４５上に、実施形態５の実施例１２と同様に、第１の電極膜５２、配向制御膜５３、第１の圧電体薄膜５４、第２の圧電体薄膜５５及び第２の電極膜４４を順に積層した。これにより、図２９（ａ）に示す構造体５６が得られた。
【０３８０】
次に、図２９（ｂ）に示すように、フォトレジスト樹脂膜５９を用いて、第２の電極膜４４、配向制御膜５３、第１の圧電体薄膜５４及び第２の圧電体薄膜５５からなる積層膜が短軸１８０μｍ、長軸３８０μｍの楕円形状パターンになるように、非エッチング部分を正確にパターンニングした。
【０３８１】
次に、Ａｒガスを用いたドライエッチングと弱フッ酸のウェットエッチングとを用いて、エッチング処理を行った。これにより、図２９（ｃ）に示す、フォトレジストパターンに加工されて個別化された個別電極３３、配向制御膜４１、第１の圧電体薄膜４２及び第２の圧電体薄膜４３からなる積層膜を持つアクチュエータ構造体が得られた。その後、図２９（ｄ）に示すように、フォトレジスト樹脂膜５９をレジスト剥離液で処理して除去した。それから、図３０（ａ）に示すように、第１の電極膜５２上に電気絶縁有機膜４６を印刷法で形成した。
【０３８２】
次に、図３０（ｂ）に示すように、プラズマ反応エッチング装置を使用して、シリコン基板５１の一部をＳＦ6ガスを用いたドライエッチングで除去して圧力室３２を形成した。
【０３８３】
次に、図３０（ｃ）に示すように、電気絶縁有機膜４６上に引き出し電極膜４７をＤＣスパッタ法で形成した。これにより、図２８に示すアクチュエータ部Ｂが得られた。
【０３８４】
本実施例に示す製造方法で、インク吐出素子２０２を３０個作製した。これらのインク吐出素子２０２の２つの電極膜３３，５２間に、周波数２００Ｈｚの、０Ｖ〜−６０Ｖのサイン波形電圧を印加し、上述の駆動状況の検査を行った。１０億回駆動後も、全てのインク吐出素子２０２に故障は発生しなかった。
【０３８５】
これらのインク吐出素子２０２を１０個用いて、図６に示すインクジェットヘッド２０１を作製した。このインクジェットヘッド２０１によれば、実施例６と同様の作用効果が得られる。
【０３８６】
（実施形態７）
本実施形態は、本発明の実施形態６のインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置である。以下、このインクジェット式記録装置について説明する。
【０３８７】
本発明の実施形態７のインクジェット式記録装置８１は、実施形態６のインクジェットヘッド２０１を備えている。その他の点に関しては、実施形態３とほぼ同様である（図１４参照）。
【０３８８】
本実施形態によれば、実施形態３と同様の作用効果が得られる。
【０３８９】
（実施形態８）
本実施形態は、本発明の実施形態５の圧電体素子を備えた角速度センサである。以下、この角速度センサについて説明する。
【０３９０】
図３１及び図３２は、本発明の実施形態８の角速度センサ４００の模式図及び断面図である。
【０３９１】
角速度センサ４００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。この基板５００は、固定部５００ａと、その固定部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３１のＹ方向）に延びる一対の振動部５００ｂ，５００ｂとを有している。これら固定部５００ａ及び一対の振動部５００ｂ，５００ｂは、基板５００の厚み方向（図３１のＺ方向）から見て音叉状をなしており、一対の振動部５００ｂ，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。尚、基板５００は、ガラス基板、金属基板、セラミックス基板等でもよい。
【０３９２】
基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部５００ｂ側の部分の上には、第１の電極膜５０２、配向制御膜５０３、第１の圧電体薄膜５０４、第２の圧電体薄膜５０５及び第２の電極膜５０６が順に積層されている。第１の電極膜５０２と配向制御膜５０３と第１及び第２の圧電体薄膜５０４，５０５からなる圧電体積層膜と第２の電極膜５０６とが圧電体素子を構成している。この圧電体素子は実施形態５の圧電体素子２０と同様のものである。すなわち、第１の電極膜５０２、配向制御膜５０３、第１の圧電体薄膜５０４、第２の圧電体薄膜５０５及び第２の電極膜５０６は、実施形態５の第１の電極膜２、配向制御膜３、第１の圧電体薄膜４、第２の圧電体薄膜５及び第２の電極膜６とそれぞれ同様のものである。
【０３９３】
その他の点に関しては、実施形態４とほぼ同様である。
【０３９４】
以下、図３３を参照しながら角速度センサ４００の製造方法について説明する。まず、図３３（ａ）に示すように、厚み０．３ｍｍ、直径４インチのシリコンウエハ（図１８も参照）からなる基板５００を用意し、図３３（ｂ）に示すように、基板５００上に、厚み２２０ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）薄膜からなる第１の電極膜５０２をスパッタ法で形成した。この第１の電極膜５０２は、スパッタ装置を使用して、基板５００を４００℃に加熱し、Ｉｒターゲットを用い、１Ｐａのアルゴンガス中で、２００Ｗの高周波電力で１２分間成膜することで得られる。
【０３９５】
次に、図３３（ｃ）に示すように、第１の電極膜５０２上に厚み４０ｎｍの配向制御膜５０３をスパッタ法で形成した。この配向制御膜５０３は、ランタンを１４モル％含むＰＬＴに酸化鉛（ＰｂＯ）を１２モル％過剰に加えて調合した焼結ターゲットを用い、基板５００を温度６００℃に加熱し、アルゴンと酸素との混合雰囲気中（ガス体積比Ａｒ：Ｏ２＝1９：１）で、真空度を０．８Ｐａにし、３００Ｗの高周波電力で１２分間成膜することで得られる。この配向制御膜５０３を形成する工程は、配向制御膜５０３を（１１１）面に優先配向させる工程を含む。
【０３９６】
次に、図３３（ｄ）に示すように、配向制御膜５０３上に第１の圧電体薄膜５０４をスパッタ法で形成し、その後、第１の圧電体薄膜５０４上に第２の圧電体薄膜５０５をスパッタ法で連続して形成して圧電体積層膜を形成した。この第１の圧電体薄膜５０４は、厚み５０ｎｍの（１１１）優先配向のＰＺＴ薄膜からなり、第２の圧電体薄膜５０５は、厚み３５００ｎｍの（１１１）配向のＰＺＴ薄膜からなる。圧電体積層膜の成膜は、まず、ＰｂＯを約２０モル％過剰に加えて調合した化学量論組成のＰＺＴの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）をターゲットとして用い、表面に第１の電極膜５０２及び配向制御膜５０３が形成されたシリコン基板５００を予め５８０℃の温度に加熱保持し、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．２Ｐａにし、その混合比をアルゴン：酸素＝３８：２にし、その流量を毎分４０ｍｌにし、プラズマ発生電力を３ｋＷにし、それらの条件下で第１の圧電体薄膜５０４を５０秒間成膜し、その後、成膜を停止し、直ちにスパッタガスの混合比をアルゴン：酸素＝７９：１に変え、その他の条件は変えずに、第２の圧電体薄膜５０５を２９００秒間成膜することで行った。この圧電体積層膜を形成する工程は、配向制御膜５０３により圧電体積層膜を（１１１）面に優先配向させる工程を含む。
【０３９７】
次に、図３３（ｅ）に示すように、第２の圧電体薄膜５０５上に厚み２００ｎｍの第２の電極膜５０６をスパッタ法で形成した。この第２の電極膜５０６は、室温下で、Ｐｔターゲットを用い、１Ｐａのアルゴンガス中で、２００Ｗの高周波電力で１０分間成膜することで得られる。
【０３９８】
次に、図３３（ｆ）に示すように、第２の電極膜５０６をパターニングして駆動電極５０７，５０７及び検出電極５０８を形成した（図１８も参照）。すなわち、第２の電極膜５０６上に感光樹脂を塗布し、この感光樹脂に駆動電極５０７，５０７及び検出電極５０８のパターンを露光し、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の第２の電極膜５０６をエッチングで除去し、それから、駆動電極５０７，５０７及び検出電極５０８上の感光樹脂を除去した。
【０３９９】
次に、第１の圧電体薄膜５０４、第２の圧電体薄膜５０５、配向制御膜５０３及び第１の電極膜５０２をパターニングするとともに、基板５００をパターニングして固定部５００ａ及び振動部５００ｂ，５００ｂを形成した。その後、基板５００を図３１に示す音叉形状に加工した。これにより、角速度センサ４００が得られる。
【０４００】
以上により、本実施形態によれば、実施形態４と同様の作用効果が得られる。
【０４０１】
尚、本実施形態では、基板５００に一対の振動部５００ｂ，５００ｂを１組だけ設けているが、一対の振動部５００ｂ，５００ｂを複数組設けて、様々な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。
【０４０２】
また、本実施形態では、基板５００の各振動部５００ｂ及び固定部５００ａの振動部５００ｂ側の部分の上に、第１の電極膜５０２、配向制御膜５０３、第１の圧電体薄膜５０４、第２の圧電体薄膜５０５及び第２の電極膜５０６を順に積層したが、各振動部５００ｂ上にのみ積層してもよい。
【０４０３】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、本発明の圧電体素子を、インクジェットヘッド（インクジェット式記録装置）及び角速度センサに適用したが、これ以外にも、薄膜コンデンサ、不揮発性メモリ素子の電荷蓄積キャパシタ、各種アクチュエータ、赤外センサ、超音波センサ、圧力センサ、加速度センサ、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、音叉発振子、遅延線等にも適用可能である。特に、ディスク装置（コンピュータの記憶装置等として用いられるもの）における回転駆動されるディスクに対して情報の記録又は再生を行うヘッドが基板上に設けられたヘッド支持機構において、基板上に設けた薄膜圧電体素子によって基板を変形させてヘッドを変位させるディスク装置用薄膜圧電アクチュエータ（例えば特開２００１−３３２０４１号公報参照）に好適である。つまり、この薄膜圧電体素子は、上記各実施形態と同様に、第１の電極膜と第１の圧電体薄膜と第２の圧電体薄膜と第２の電極膜とが順に積層されて、この第２の電極膜が基板に接合されたもの、または、第１の電極膜と配向制御膜と第１の圧電体薄膜と第２の圧電体薄膜と第２の電極膜とが順に積層されて、この第２の電極膜が上記基板に接合されたものである。
【図面の簡単な説明】
【０４０４】
【図１】本発明の実施形態１の圧電体素子の斜視図である。
【図２】実施形態１の圧電体素子の製造方法を示す工程図である。
【図３】実施形態１の圧電体積層膜の膜構造の模式図である。
【図４】実施形態１の実施例１の圧電体積層膜の破断面を拡大して示す電子顕微鏡写真である。
【図５】実施形態１の実施例１の、周波数２ｋＨｚの電圧を印加した場合における圧電体素子の先端のＺ方向の上下運動の変位量を示す図である。
【図６】実施形態２のインクジェットヘッドの概略構成図である。
【図７】実施形態２のインク吐出素子の一部を破断した分解斜視図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
【図９】実施形態２の実施例６のアクチュエータ部の製造方法の一部を示す工程図である。
【図１０】実施形態２の実施例６のアクチュエータ部の製造方法の一部を示す工程図である。
【図１１】実施形態２の実施例７のアクチュエータ部の、図７のVIII−VIII線断面図に相当する図である。
【図１２】実施形態２の実施例７のアクチュエータ部の製造方法の一部を示す工程図である。
【図１３】実施形態２の実施例７のアクチュエータ部の製造方法の一部を示す工程図である。
【図１４】実施形態３のインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【図１５】実施形態４の角速度センサの模式図である。
【図１６】実施形態４の角速度センサの断面図である。
【図１７】実施形態４の角速度センサの製造方法を示す工程図である。
【図１８】実施形態４の角速度センサの製造方法を示す模式図である。
【図１９】従来の角速度センサの模式図である。
【図２０】実施形態５の圧電体素子の斜視図である。
【図２１】実施形態５の圧電体素子の製造方法を示す工程図である。
【図２２】実施形態５の圧電体積層膜の膜構造の模式図である。
【図２３】実施形態５の実施例８の圧電体積層膜の破断面を拡大して示す電子顕微鏡写真である。
【図２４】実施形態５の実施例８の、周波数２ｋＨｚの電圧を印加した場合における圧電体素子の先端のＺ方向の上下運動の変位量を示す図である。
【図２５】実施形態６の実施例１３のアクチュエータ部の、図７のVIII−VIII線断面図に相当する図である。
【図２６】実施形態６の実施例１３のアクチュエータ部の製造方法の一部を示す工程図である。
【図２７】実施形態６の実施例１３のアクチュエータ部の製造方法の一部を示す工程図である。
【図２８】実施形態６の実施例１４のアクチュエータ部の、図７のVIII−VIII線断面図に相当する図である。
【図２９】実施形態６の実施例１４のアクチュエータ部の製造方法の一部を示す工程図である。
【図３０】実施形態６の実施例１４のアクチュエータ部の製造方法の一部を示す工程図である。
【図３１】実施形態８の角速度センサの模式図である。
【図３２】実施形態８の角速度センサの断面図である。
【図３３】実施形態８の角速度センサの製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【０４０５】
１，５１  基板
２，５２  第１の電極膜
３，４１  配向制御膜
４，４２  第１の圧電体薄膜
５，４３  第２の圧電体薄膜
６，４４  第２の電極膜
１０      圧電体積層膜
２０      圧電体素子
２０１    インクジェットヘッド
２０２    インク吐出素子
３２      圧力室
３３      個別電極
３８      ノズル孔
４５      振動体層
５８      圧力室部品（圧力室部材）
８１      インクジェット式記録装置
８２      記録媒体
８３      キャリッジ軸（相対移動機構）
８４      キャリッジ（相対移動機構）
８５      ロ−ラ（相対移動機構）
４００   角速度センサ
５００    基板
５００ａ  固定部
５００ｂ  振動部
５０２    第１の電極膜
５０３    配向制御膜
５０４    第１の圧電体薄膜
５０５    第２の圧電体薄膜
５０６    第２の電極膜
５０７    駆動電極
５０８    検出電極
【産業上の利用可能性】
【０４０６】
本発明の圧電体素子は、インクジェットヘッドとして有用であるばかりでなく、ジャイロ素子等に用いる角速度センサとしても有用である。また、光スイッチ部品を代表とするマイクロマシンデバイス等の用途にも応用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図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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【図４】
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【図２３】
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