JP4282079B2 - Piezoelectric element and liquid discharge head including the element - Google Patents
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Description
本発明は、圧電体(電歪体)素子及び該素子を備えた液体吐出ヘッド(以下、「インクジェットヘッド」とも称する)に関するものである。特に、センサー、トランスデューサー及びアクチュエータ等としての応用が可能な圧電体素子に関するものである。特に、近年注目されているMEMS素子やインクジェットヘッドに好適なものである。また、インクジェットヘッド以外には、メモリー用ヘッド、光シャッター等や、超音波モータ、スピーカー等に応用される。 The present invention relates to a piezoelectric (electrostrictive) element and a liquid discharge head (hereinafter also referred to as “inkjet head”) including the element. In particular, the present invention relates to a piezoelectric element that can be applied as a sensor, a transducer, an actuator, or the like. In particular, it is suitable for MEMS elements and inkjet heads that have attracted attention in recent years. In addition to inkjet heads, it is applied to memory heads, optical shutters, ultrasonic motors, speakers, and the like.
圧電体素子として、近年、半導体プロセスの利用を考えて、Si基板上に素子を作製したものの開発が行われている。そのために、ゾルゲル法、スパッタ法、MO−CVD法等の薄膜形成方法の検討がなされている。また、圧電体素子の特性を向上させるために、圧電体膜の結晶性を向上させる検討が併せてなされている。 In recent years, a piezoelectric element in which an element is fabricated on a Si substrate has been developed in consideration of use of a semiconductor process. Therefore, studies on thin film forming methods such as a sol-gel method, a sputtering method, and an MO-CVD method have been made. Further, in order to improve the characteristics of the piezoelectric element, studies for improving the crystallinity of the piezoelectric film have been made together.
特に、汎用的な(100)表面を有するSi基板を用いて、PZT等の圧電体膜を(001)優先配向あるいは(111)優先配向にさせることが発表されている。 In particular, it has been announced that a piezoelectric film such as PZT is made to have (001) preferred orientation or (111) preferred orientation using a general-purpose Si substrate having a (100) surface.
また、圧電体膜として、(110)優先配向させた膜が検討されているが、Si基板上に圧電体膜を結晶制御して成膜させるために700℃以上の高温プロセスが必要となる。 In addition, a (110) preferentially oriented film has been studied as a piezoelectric film, but a high-temperature process of 700 ° C. or higher is required to form a piezoelectric film on a Si substrate with crystal control.
例えば、(110)優先配向の圧電体膜を利用したものとして、特許文献1及び2に記載のものが知られている。
特許文献1に記載の圧電体素子は、(110)表面を有するSi基板を用いたものであり、(110)表面上に(110)優先配向を積層していく方法であり、従来通り高温工程が必要となる。そのため、膜中に応力が残り耐久性に問題が発生する。
The piezoelectric element described in
また、特許文献2に記載の圧電体素子は、(100)表面を有するSi基板上に(100)優先配向のバッファー層(YSZ等)を成膜した後、電極層で(110)に結晶制御しているが、同様にバッファー層成膜に高温工程が必要となり、特許文献1記載の圧電体素子と同様の問題が発生する。特にインクジェットヘッドにバッファー層を振動板として利用した場合、残留応力の影響のためか振動板の割れ、電極層とバッファー層間の剥がれの問題発生がある。
In the piezoelectric element described in
本発明の目的の一つは、圧電体層と該圧電体層を挟持する一対の電極層とを含む圧電体素子であって、Siの(100)面上に、(110)面に優先配向した少なくとも三つの層が積層されており、前記少なくとも三つの層は前記圧電体層と前記一対の電極層の一方の層とを含むことを特徴とする圧電体素子を提供するものである。 One of the objects of the present invention is a piezoelectric element including a piezoelectric layer and a pair of electrode layers sandwiching the piezoelectric layer, and is preferentially oriented on the (100) plane of Si and on the (110) plane. The piezoelectric element is characterized in that at least three layers are laminated, and the at least three layers include the piezoelectric layer and one of the pair of electrode layers.
また、本発明は(100)表面を有するSi基板上に(110)優先配向、一軸配向の圧電体層又は(110)エピタキシャル膜の圧電体層を提供するものである。 The present invention also provides a (110) preferentially oriented, uniaxially oriented piezoelectric layer or (110) epitaxial layer piezoelectric layer on a Si substrate having a (100) surface.
また、それから得られる圧電体素子及びこの圧電体素子を備えた液体吐出ヘッドに関するものである。
特に、本発明では成膜温度を低温に設定出来、膜中の応力を低減した、特性の良い圧電体素子、インクジェットヘッドを得る事が出来る。
The present invention also relates to a piezoelectric element obtained therefrom and a liquid discharge head provided with this piezoelectric element.
In particular, in the present invention, it is possible to obtain a piezoelectric element and an ink jet head having good characteristics in which the film forming temperature can be set to a low temperature and the stress in the film is reduced.
本発明の圧電体素子は、Si基板の(100)表面上に少なくとも3層以上の(110)面に優先配向した層を有するため、成膜温度を低温に設定でき、残留応力の影響などによる振動板の割れ、電極層とバッファー層間の剥がれなどが発生しない圧電体素子を得ることができる。また、本発明では膜中の応力を低減した、特性の良い圧電体素子、インクジェットヘッドを得る事が出来る。 Since the piezoelectric element of the present invention has at least three or more layers oriented preferentially on the (110) plane on the (100) surface of the Si substrate, the film forming temperature can be set to a low temperature, which depends on the influence of residual stress, etc. It is possible to obtain a piezoelectric element that is free from cracks in the diaphragm and peeling between the electrode layer and the buffer layer. Further, in the present invention, it is possible to obtain a piezoelectric element and an ink jet head having good characteristics with reduced stress in the film.
本発明の圧電体素子について説明する。本発明は、Si基板の(100)表面上に少なくとも、(110)優先配向の3層以上の機能層を有する圧電体素子に関する。また、上記機能層とは、バッファー層、電極層、圧電体層とすることができる圧電体素子であり、この3層の機能層は、少なくとも圧電体層及び一対の電極層のうち一方の層(上部電極層又は下部電極層)として機能する。特にバッファー層と電極間で方位の違いがなく、電極剥がれ等の問題のない耐久性に優れた素子である。 The piezoelectric element of the present invention will be described. The present invention relates to a piezoelectric element having at least three (110) preferentially oriented functional layers on a (100) surface of a Si substrate. The functional layer is a piezoelectric element that can be a buffer layer, an electrode layer, and a piezoelectric layer. The three functional layers are at least one of the piezoelectric layer and the pair of electrode layers. It functions as (upper electrode layer or lower electrode layer). In particular, there is no difference in orientation between the buffer layer and the electrode, and the device is excellent in durability without problems such as electrode peeling.
本発明で「優先配向」とは、基板面にほぼ平行に(110)面を優先的に配向する、面内はランダムな一軸配向、あるいは面内も配向するエピタキシャル配向を意味する。なお、配向はX線回折法によって測定する。 In the present invention, “preferential orientation” means a (110) plane preferentially oriented substantially parallel to the substrate surface, an in-plane random uniaxial orientation, or an epitaxial orientation in which the in-plane orientation is also oriented. The orientation is measured by an X-ray diffraction method.
また、本発明の圧電体素子は、Si基板の(100)表面上に、少なくとも(110)優先配向の蛍石型酸化物層、(110)優先配向の電極層、(110)優先配向の圧電体層を有する圧電体素子であることが好ましい。 In addition, the piezoelectric element of the present invention includes at least a (110) preferentially oriented fluorite-type oxide layer, a (110) preferentially oriented electrode layer, and a (110) preferentially oriented piezoelectric material on the (100) surface of the Si substrate. A piezoelectric element having a body layer is preferred.
特にバッファー層となる層が、蛍石型酸化物であることが好ましい。また、電極層として好ましくは、二層以上有するものであり、その層の少なくとも一層は、ペロブスカイト型酸化物導電層である圧電体素子である。 In particular, the layer serving as the buffer layer is preferably a fluorite oxide. The electrode layer preferably has two or more layers, and at least one of the layers is a piezoelectric element that is a perovskite oxide conductive layer.
また、圧電体層は好ましくは擬立方晶の結晶構造を含んでいても良い。又は、擬立方晶、菱面体晶及び正方晶からなる群より選択された少なくとも二種以上の結晶構造を含んでいても良い。 The piezoelectric layer may preferably include a pseudo cubic crystal structure. Alternatively, it may include at least two kinds of crystal structures selected from the group consisting of pseudo-cubic crystals, rhombohedral crystals, and tetragonal crystals.
圧電体層はABO3型ペロブスカイト酸化物を含むことが好ましい。本発明の圧電体層とは、圧電体膜及び/又は電歪膜を意味する。圧電体膜に用いられる材料としては、ペロブスカイト型化合物が挙げられる。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛PZT [Pb(ZrxTi1-x)O3]やチタン酸バリウムBaTiO3などの圧電材料やリラクサ系材料の電歪材料である。チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のxは0.45から0.65のMPB(morphotoropic phase boundary)組成が好ましいが、それ以外の組成比でも良い。 The piezoelectric layer preferably contains an ABO 3 type perovskite oxide. The piezoelectric layer of the present invention means a piezoelectric film and / or an electrostrictive film. Examples of the material used for the piezoelectric film include perovskite compounds. For example, an electrostrictive material of the piezoelectric material and a relaxor material such as lead zirconate titanate PZT [Pb (Zr x Ti 1 -x) O 3] or barium titanate BaTiO 3. MP of lead zirconate titanate (PZT) is preferably MP5 (morphotropic phase boundary) composition of 0.45 to 0.65, but other composition ratios may be used.
本発明で使用する電歪材料としては以下の物が選択出来る。例えば、PMN [Pb(MgxNb1-x)O3]、PNN [Pb(NbxNi1-x)O3]、PSN [Pb(ScxNb1-x)O3]、PZN [Pb(ZnxNb1-x)O3]、PMN−PT {(1−y)[Pb(MgxNb1-x)O3]−y[PbTiO3]}、PSN−PT {(1−y)[Pb(ScxNb1-x)O3]−y[PbTiO3]}、PZN−PT {(1−y)[Pb(ZnxNb1-x)O3]−y[PbTiO3]}、LN[LiNbO3]、KN[KNbO3]である。ここで、xおよびyは1以下で0以上の数である。例えば、PMNの場合xは0.2〜0.5で、PSNではxは0.4〜0.7が好ましく、PMN−PTのyは0.2〜0.4、PSN−PTのyは0.35〜0.5、PZN−PTのyは0.03〜0.35が好ましい。また、PMN−PT、PZN−PT、PSN−PTにZrがTiに代替されて含まれたPMN−PZT、PZN−PZT、PSN−PZT化合物であっても良い。好ましくは、キューリー温度を低下させないためにZrを含まない方がよい。 The following can be selected as the electrostrictive material used in the present invention. For example, PMN [Pb (Mg x Nb 1-x) O 3], PNN [Pb (Nb x Ni 1-x) O 3], PSN [Pb (Sc x Nb 1-x) O 3], PZN [Pb (Zn x Nb 1-x) O 3], PMN-PT {(1-y) [Pb (Mg x Nb 1-x) O 3] -y [PbTiO 3]}, PSN-PT {(1-y ) [Pb (Sc x Nb 1 -x) O 3] -y [PbTiO 3]}, PZN-PT {(1-y) [Pb (Zn x Nb 1-x) O 3] -y [PbTiO 3] }, LN [LiNbO 3 ], KN [KNbO 3 ]. Here, x and y are numbers of 1 or less and 0 or more. For example, in the case of PMN, x is 0.2 to 0.5, and in PSN, x is preferably 0.4 to 0.7, y of PMN-PT is 0.2 to 0.4, and y of PSN-PT is 0.35-0.5, y of PZN-PT is preferably 0.03-0.35. Further, PMN-PZT, PZN-PZT, and PSN-PZT compounds in which Zr is substituted for Ti in PMN-PT, PZN-PT, and PSN-PT may be used. Preferably, Zr is not included so as not to lower the Curie temperature.
圧電体膜は単一組成であっても良いし、2種類以上の組み合わせでも良い。又、上記主成分に微量の元素をドーピングした組成物であっても良い。本発明の圧電・電歪膜は、優れた圧電性を発現するために、結晶制御されたものが良く、X線回折で結晶構造の(110)方位が50%以上あるものが好ましく、さらには、90%以上のものがより好ましい。 The piezoelectric film may have a single composition or a combination of two or more. Moreover, the composition which doped the trace amount element to the said main component may be sufficient. The piezoelectric / electrostrictive film of the present invention is preferably crystal-controlled in order to exhibit excellent piezoelectricity, and preferably has a (110) orientation of the crystal structure of 50% or more by X-ray diffraction, 90% or more is more preferable.
上記構成にする事により、配向性の良好な(110)優先配向の圧電体層を得る事が出来る。また、本発明の基板としては、(100)表面を有するSi基板(面方位が(100)面のSi基板)以外に、好ましくは、面方位が(100)面のSi層/酸化物層/面方位が(110)面のSi層を有する基板である(この場合、機能層は面方位が(100)面のSi層上に設ける)。 With the above configuration, a (110) preferentially oriented piezoelectric layer with good orientation can be obtained. In addition to the Si substrate having a (100) surface (Si substrate having a (100) plane), the substrate of the present invention preferably has a (100) plane Si layer / oxide layer / The substrate has a Si layer with a (110) plane (the functional layer is provided on the Si layer with a (100) plane).
また、本発明は上記圧電体素子を有するインクジェットヘッドに関する。また、本発明の圧電体素子の製造方法としては、Si基板の(100)表面上に、(110)優先配向の蛍石型酸化物層を形成する工程、(110)優先配向の電極層を形成する工程、(110)優先配向の圧電体層を形成する工程を有する製造方法を挙げることができる。 The present invention also relates to an ink jet head having the piezoelectric element. The method for manufacturing a piezoelectric element according to the present invention includes a step of forming a (110) preferentially oriented fluorite-type oxide layer on the (100) surface of a Si substrate, and (110) a preferentially orienting electrode layer. The manufacturing method which has the process of forming and the process of forming the piezoelectric material layer of (110) priority orientation can be mentioned.
特に、バッファー層の蛍石型酸化物層を形成する工程で、基板温度が100℃以上400℃以下で形成することができる。このことにより、(110)優先配向の膜が得られ、膜中の応力が低く、剥離等の問題のない素子を得る事が出来る。また、本発明は、好ましくは基板として、面方位が(100)面のSi層/酸化物層/面方位が(110)面のSi層を用いる製造方法である。ここで、面方位が(110)面のSi層は、圧電体素子としてデバイス化に際して加工処理される部分であっても良い。 In particular, in the step of forming the fluorite-type oxide layer as the buffer layer, the substrate temperature can be 100 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. As a result, a (110) preferentially oriented film can be obtained, and an element having a low stress in the film and free from problems such as peeling can be obtained. In addition, the present invention is preferably a manufacturing method using a Si layer having a (100) plane orientation / oxide layer / Si layer having a (110) plane orientation as a substrate. Here, the Si layer having a plane orientation of (110) may be a part that is processed as a piezoelectric element upon device formation.
次に、圧電体素子としての詳説を行う。本発明の圧電体素子として有する機能層である(110)優先配向層は少なくとも3層存在し、圧電体層及び一方の電極層を含む。上記3層にはバッファー層も含まれていることが好ましい。上記3層((110)優先配向層)に含まれる電極層は、下部電極であっても上部電極であっても良い。機能層の積層順序は、基板((100)面のSi層)側からバッファー層、下部電極層、圧電体層の順になるが、電極層が上部電極になる場合は、この順序ではなく、圧電体層、上部電極層、バッファー層の順となる。この機能層の好ましい厚みは、バッファー層では0.01μmから0.5μm、圧電体層では0.5μmから15μm、電極層では、0.1μmから0.5μmである。また、バッファー層は、蛍石型酸化物を含む層である事が好ましい。蛍石型酸化物としては、例えば、AmO2,CeO2,CmO2,K2O,Li2O,Na2O,NpO2,PaO2,PuO2,RbO2,TbO2,ThO2,UO2,ZrO2であるが、好ましくはCeO2、ZrO2であり、(110)優先配向である。ZrO2は希土類元素をドーパントとして含むものであっても良い。蛍石型酸化物を選ぶことにより、500℃以下、好ましくは400℃以下の低温成膜でSi基板の(100)表面上に(110)優先配向の膜を得る事が出来る。
Next, the piezoelectric element will be described in detail. There are at least three (110) preferential alignment layers, which are functional layers as the piezoelectric element of the present invention, and include a piezoelectric layer and one electrode layer. The three layers preferably include a buffer layer. The electrode layer included in the three layers ((110) preferential orientation layer) may be a lower electrode or an upper electrode. The functional layers are stacked in the order of the buffer layer, the lower electrode layer, and the piezoelectric layer from the substrate (Si layer on the (100) surface) side. The order is the body layer, the upper electrode layer, and the buffer layer. Preferred thicknesses of this functional layer are 0.01 μm to 0.5 μm for the buffer layer, 0.5 μm to 15 μm for the piezoelectric layer, and 0.1 μm to 0.5 μm for the electrode layer. The buffer layer is preferably a layer containing a fluorite-type oxide. The fluorite type oxide, for example, AmO 2, CeO 2, CmO 2, K 2 O, Li 2 O, Na 2 O,
電極層は、二層構成が好ましく、少なくともその内一層は、ペロブスカイト型酸化物導電層である事が好ましい。酸化物導電層は、圧電体層側に配置される事が好ましい。また、酸化物以外に用いられる電極材料としては、金属材料であり、面心立方晶、体心立方晶、六法最密構造の材料を使用出来る。好ましくは、面心立方晶である。 The electrode layer preferably has a two-layer structure, and at least one of them is preferably a perovskite oxide conductive layer. The oxide conductive layer is preferably disposed on the piezoelectric layer side. In addition to the oxide, the electrode material used is a metal material, which can be a face-centered cubic crystal, a body-centered cubic crystal, or a six-method close-packed structure material. A face-centered cubic crystal is preferable.
面心立方晶となる金属材料としては、例えば、Ni,Pt,Pb,Ir、Cu,Al,Ag,γ−Fe等である。好ましくは、Pt、Irである。この金属層は、エッチング等でのエッチストップ層としてデバイス化時に利用できる。 Examples of the metal material to be face-centered cubic include Ni, Pt, Pb, Ir, Cu, Al, Ag, and γ-Fe. Pt and Ir are preferable. This metal layer can be used when forming a device as an etch stop layer for etching or the like.
圧電体層の結晶性を向上させるために、電極層のペロブスカイト型酸化物導電層は、(Srx,Cay,Baz)RuO3(但しx+y+z=1)系酸化物、やLaがAサイトに存在するペロブスカイト型酸化物を含む事が好ましい。 In order to improve the crystallinity of the piezoelectric layer, the perovskite oxide conductive layer of the electrode layer is composed of (Sr x , Ca y , Ba z ) RuO 3 (where x + y + z = 1) oxide, and La is an A site. It is preferable to contain a perovskite oxide present in
LaがAサイトに入った酸化物としては、例えば、LaMoO3,LaCoO3,LaCrO3,LaAlO3,LaSrCoO3,LaCuO3,LaSrMnO3,CaLaMnO3,LaCaRhO3,LaSrRhO3,LaBaRhO3、LaNiO3などが挙げられる。 Examples of the oxide in which La enters the A site include LaMoO 3 , LaCoO 3 , LaCrO 3 , LaAlO 3 , LaSrCoO 3 , LaCuO 3 , LaSrMnO 3 , CaLaMnO 3 , LaCaRhO 3 , LaSrRhO 3 h, LaSrRhO 3 h, LaSrRhO 3 , LaB Is mentioned.
これらペロブスカイト型化合物は圧電体層も含め、ABO3として組成が表示されるが、組成が完全に1:1:3である必要は無く、特性を損なわない範囲でズレている場合も本発明の範囲である。例えば、ペロブスカイト型酸化物導電層の酸素が導電性及び結晶性に大きな問題を生じない範囲で酸素プア−であっても良いし、圧電体層の特性向上のためにAサイト元素がリッチであっても良い。組成ズレの範囲は、特に限定されないが、例えば、±10%の範囲でずれる現象は、製法にもよるが、許容範囲である。 The composition of these perovskite compounds, including the piezoelectric layer, is indicated as ABO 3 , but the composition does not have to be completely 1: 1: 3, and the present invention can be applied to a case where the composition does not deteriorate the characteristics. It is a range. For example, oxygen in the perovskite oxide conductive layer may be oxygen-poor as long as it does not cause significant problems in conductivity and crystallinity, and the A-site element is rich in order to improve the characteristics of the piezoelectric layer. May be. The range of composition deviation is not particularly limited, but for example, a phenomenon that deviates within a range of ± 10% is an allowable range although it depends on the manufacturing method.
本発明では機能層が(110)優先配向の場合を示したが、結晶の構造が正方晶の場合は、機能層の一部が(101)優先配向および(011)優先配向の場合をも含む。特に蛍石型酸化物は、立方晶であるが、スパッタ成膜での成膜条件下では、c軸が伸びた正方晶構造を採る場合もある。 In the present invention, the case where the functional layer has (110) preferential orientation is shown. However, when the crystal structure is tetragonal, a part of the functional layer includes (101) preferential orientation and (011) preferential orientation. . In particular, a fluorite-type oxide has a cubic crystal structure, but may have a tetragonal structure with an extended c-axis under film formation conditions in sputter film formation.
本発明は、上記圧電体素子を有する事を特徴とするインクジェットヘッドに関する。本発明のインクジェットヘッドは、上記圧電体素子を有するので耐久性が良く、性能の安定したヘッドを得る事が出来る。本発明のインクジェットヘッドを図1,2を用いて説明する。図1はインクジェットヘッドの模式図であり、1は吐出口、2は個別液室3と吐出口1をつなぐ連通孔、4は共通液室、5は振動板、6は下部電極、7は圧電体層、8は上部電極である。7の圧電体膜は、図示されているように矩形の形をしている。この形状は矩形以外に楕円形、円形、平行四辺形等でも良い。本発明の圧電体膜7を更に詳細に図2で説明する。図2は、図1の圧電体膜の幅方向での断面図である。図中11は基板であり、5は(100)表面を有するSi層である。6は、(110)優先配向したバッファー層である。9は(110)優先配向の下部電極層であり、7は(110)優先配向の圧電体層、8は上部電極層を示す。
The present invention relates to an ink jet head characterized by having the piezoelectric element. Since the ink jet head of the present invention has the piezoelectric element, the head has good durability and stable performance. The ink jet head of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram of an ink jet head, where 1 is a discharge port, 2 is a communication hole connecting the individual
インクジェットヘッドでは、5および6は振動板として機能する。9の電極は圧電体層と同様にパターニングされた表示になっているが、バッファー層と同様に均一なベタ膜でも良い。また、逆にバッファー層6も、電極層と同様にパターニングされた構造でも良い。電極層9は、2層構成が好ましく、圧電体層側がペロブスカイト型酸化物導電層、バッファー層側が金属層であるのが好ましい。その場合、金属層は、パターニングされていないベタ膜で酸化物層は圧電体層と同様にパターニングされている形状とするのが好ましい。7の断面形状は矩形で表示されているが台形あるいは逆台形でも良い。また8と9、6の構成順序が上下逆でも良い。即ち、上部電極として9が圧電体膜の上に7(圧電体膜)/9(電極層)/6(バッファー層)の順で構成されていても良い。また、この場合、素子として6のバッファー層を有していなくても良い。このように構成が逆になる理由は、デバイス化の製造方法によるものであり、逆となった場合でも同様に本発明の効果を得る事が出来る。
In the inkjet head, 5 and 6 function as diaphragms. Although the
下部電極となる電極層9は圧電体膜7が存在しない部分まで引き出されており、上部電極8は、下部電極と反対側(不図示)に引き出され駆動電源に繋がれる。
The
本発明の圧電体素子の電極層/バッファー層/Si基板の好ましい層構成を、以下に例示する。( )は結晶の優先配向を表す。また、各層はSi基板の(100)表面上に設ける。
(1)SrRuO3(110)/Pt(110)/CeO2(110)/Si
(2)SrRuO3(110)/Ir(110)/CeO2(110)/YSZ(110)/Si
(3)CaRuO3(110)/Pt(110)/CeO2(110)/Si
(4)LaNiO3(110)/Ir(110)/CeO2(110)/Si
(5)CaRuO3(110)/Ir(110)/CeO2(110)/ZrO2(110)/Si
(6)LaSrCoO3(110)/Ru(110)/CeO2(110)/Si
(7)LaSrCoO3(110)/Pt(110)/CeO2(110)/Si
(8)SrRuO3(100)/CeO2(110)/YSZ(110)/Si
上記構成の内、特に好ましい構成は、(1)、(2)及び(7)である。本発明のインクジェットヘッドにおける振動板材料としては面方位が(100)面のSi層を用いるが、これとバッファー層との積層体、あるいはこれとバッファー層及び電極層の積層体が振動板として用いられても良い。
Preferred layer configurations of the electrode layer / buffer layer / Si substrate of the piezoelectric element of the present invention are exemplified below. () Represents the preferred orientation of the crystal. Each layer is provided on the (100) surface of the Si substrate.
(1) SrRuO 3 (110) / Pt (110) / CeO 2 (110) / Si
(2) SrRuO 3 (110) / Ir (110) / CeO 2 (110) / YSZ (110) / Si
(3) CaRuO 3 (110) / Pt (110) / CeO 2 (110) / Si
(4) LaNiO 3 (110) / Ir (110) / CeO 2 (110) / Si
(5) CaRuO 3 (110) / Ir (110) / CeO 2 (110) / ZrO 2 (110) / Si
(6) LaSrCoO 3 (110) / Ru (110) / CeO 2 (110) / Si
(7) LaSrCoO 3 (110) / Pt (110) / CeO 2 (110) / Si
(8) SrRuO 3 (100) / CeO 2 (110) / YSZ (110) / Si
Among the above configurations, particularly preferable configurations are (1), (2), and (7). As a diaphragm material in the ink jet head of the present invention, a Si layer having a (100) plane orientation is used. A laminate of this and a buffer layer, or a laminate of this, a buffer layer and an electrode layer is used as a diaphragm. May be.
本発明のインクジェットヘッドにおける振動板5の厚みは、0.5〜10μmであり、好ましくは1.0〜6.0μmである。また、電極層の膜厚は、0.05〜0.65μmであり、好ましくは、0.08〜0.4μmである。バッファー層の膜厚は、5nm〜450nmであり、好ましくは10nm〜200nmである。上記膜厚にすることにより結晶性を良好に保持し、圧電体層の結晶性も良好にすることが出来る。(110)優先配向の電極層の膜厚は、50nm〜650nmであり、好ましくは80nm〜400nmである。
The thickness of the
図3は、インクジェットヘッドの個別液室を圧電体層側から見た平面図である。個別液室12の幅Waは、30〜180μmである。長さWb(図3参照)は、吐出液滴量にもよるが、0.3〜6.0mmである。反対面にある吐出口1の形は、円形あるいは星型であり、径は7〜40μmが好ましい。吐出口の断面形状は、連通孔2方向に拡大されたテーパー形状を有することが、好ましい。連通孔2の長さは、0.05mmから0.5mmが好ましい。0.5mmを超える長さであると、液滴の吐出スピードが小さくなる恐れがある。また、0.05mm未満であると各吐出口から吐出される液滴の吐出スピードのばらつきが大きくなる恐れがある。
FIG. 3 is a plan view of the individual liquid chamber of the ink jet head as viewed from the piezoelectric layer side. The width Wa of the individual
また、図7、8は本発明のインクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置の概略図である。本発明は、これらにより、吐出特性が安定し、長寿命の、インクジェットヘッドが得られ、性能の良いインクジェット記録装置を達成する事が出来る。図7の外装をはずした動作機構部を図8に示す。記録媒体としての記録紙を装置本体内へ自動給送する自動給送部97と、自動給送部97から送出される記録紙を所定の記録位置へと導くとともに、記録位置から排出口98へと記録紙を導く搬送部99と、記録位置に搬送された記録紙に記録を行う記録部と、記録部に対する回復処理を行う回復部90とから構成されている。本発明のインクジェットヘッドは、キャリッジ92に配置され使用される。図7は、プリンターとしての例を示したが、本発明は、Faxや複合機、複写機あるいは、産業用吐出装置に使用されても良い。
7 and 8 are schematic views of an ink jet recording apparatus using the ink jet head of the present invention. Accordingly, the present invention can achieve an ink jet recording apparatus with stable ejection characteristics, a long-life ink jet head, and good performance. FIG. 8 shows the operation mechanism part with the exterior of FIG. 7 removed. An
本発明の圧電体素子の製造方法は、Si基板の(100)表面上に、(110)優先配向した電極層、圧電体層を設ける製造方法である。この製造方法の一例としては、基板上に(110)優先配向の蛍石型酸化物層(バッファー層)を形成する工程、蛍石型酸化物層上に(110)優先配向の電極層を形成する工程、電極層上に(110)優先配向の圧電体層を形成する工程を有する製造方法がある。特に蛍石型酸化物層の形成時の基板温度が100℃以上400℃以下、好ましくは100℃以上350℃以下である。 The method for manufacturing a piezoelectric element according to the present invention is a method for providing a (110) preferentially oriented electrode layer and piezoelectric layer on the (100) surface of a Si substrate. As an example of this manufacturing method, a step of forming a (110) preferentially oriented fluorite-type oxide layer (buffer layer) on a substrate, and a (110) preferentially-oriented electrode layer on a fluorite-type oxide layer There is a manufacturing method including a step of forming a (110) preferentially oriented piezoelectric layer on an electrode layer. In particular, the substrate temperature when forming the fluorite-type oxide layer is 100 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
これによりバッファー層の(110)結晶制御性が良好になり、また、圧電体素子を作成した後の特性も良好に保持する事が出来る。 As a result, the (110) crystal controllability of the buffer layer is improved, and the characteristics after the piezoelectric element is formed can be maintained well.
さらにこの製造方法の他の一例は、面方位が(100)面のSi層/酸化物層/面方位が(110)面のSi層の構成を有する基板を用いた製造方法である。面方位が(100)面のSi層または、面方位が(100)面のSi層と酸化物層を前述した振動板(例えば、図1及び2の振動版5など)に用いるため、前述した膜厚になる物を用いる。但し、加工方法により酸化物層が個別液室上の振動板にならず、エッチング等で除去される場合は、Si層が振動板として利用される。酸化物層としては、SiO2層あるいはB2O3−SiO2層等であるが、これ以外の酸化物であっても良い。
Furthermore, another example of this manufacturing method is a manufacturing method using a substrate having a configuration of a Si layer having a (100) plane orientation / an oxide layer / a Si layer having a (110) plane orientation. Since the Si layer having the (100) plane orientation or the Si layer and the oxide layer having the (100) plane orientation are used for the above-described diaphragm (for example, the
上記基板の面方位が(110)面のSi層をウエットエッチング処理により加工することでインクジェットヘッドに適した個別液室を設けることが出来る。 An individual liquid chamber suitable for an inkjet head can be provided by processing the Si layer having the (110) plane orientation of the substrate by wet etching.
本発明の製造方法の他の態様としては、面方位が(100)面のSi基板に本発明の(110)優先配向の層を形成し、振動板を有する構造体にこれを転写する方法がある。さらに本発明の(110)優先配向の層を形成し、電極層、振動板を形成し、別の基板、あるいは個別液室等が加工された基板に転写する方法でも良い。 As another aspect of the manufacturing method of the present invention, there is a method in which the (110) preferentially oriented layer of the present invention is formed on a (100) plane Si substrate and this is transferred to a structure having a diaphragm. is there. Further, a method of forming a (110) preferentially oriented layer of the present invention, forming an electrode layer and a vibration plate, and transferring to another substrate or a substrate on which an individual liquid chamber or the like is processed may be used.
この場合の基板は、Si基板以外にSUS、インコネル、Ti箔、Ni箔などの結晶性がランダムな基板を用いることが出来る。 As the substrate in this case, a substrate with random crystallinity such as SUS, Inconel, Ti foil, or Ni foil can be used in addition to the Si substrate.
本発明のインクジェットヘッドの製造方法としては、上記圧電体層を形成する基板中に圧力室となる個別液室を形成する方法であっても、別途個別液室を形成した、あるいは形成できる別の基板に圧電体素子となる構成物を転写する方法であっても良い。 As a method of manufacturing the ink jet head of the present invention, even if the method of forming an individual liquid chamber serving as a pressure chamber in the substrate on which the piezoelectric layer is formed, another liquid chamber is separately formed or can be formed. A method of transferring a component to be a piezoelectric element to the substrate may be used.
電極層及び誘電体層(圧電体層)の成膜方法は、スパッタ法、MO−CVD法、レーザーアブレーション法、ゾルゲル法、MBE法等であり、好ましくはスパッタ法、MO−CVD法、ゾルゲル法であり、より好ましくはMO−CVD法とスパッタ法である。MO−CVD法による、基板温度以外の条件としては基板上に原料ガスを連続的に供給するのではなく、断続的に供給するパルスMO−CVD法を採る事が好ましい。 The electrode layer and dielectric layer (piezoelectric layer) can be formed by sputtering, MO-CVD, laser ablation, sol-gel, MBE, etc., preferably sputtering, MO-CVD, sol-gel. More preferably, the MO-CVD method and the sputtering method are used. As a condition other than the substrate temperature by the MO-CVD method, it is preferable to adopt the pulse MO-CVD method in which the source gas is not supplied continuously but intermittently supplied onto the substrate.
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、前記誘電体を成膜した時に用いた基板に圧力室となる個別液室を設ける方法と、別の基板に個別液室を設ける二つの方法が採用される。 The inkjet head manufacturing method of the present invention employs a method of providing an individual liquid chamber serving as a pressure chamber on a substrate used when the dielectric is formed, and two methods of providing an individual liquid chamber on another substrate. .
前者の方法としては、圧電体層を設ける工程までは、上記製造方法と同じであり、さらに少なくとも、基板の一部を除去する工程、インク吐出口を形成する工程をさらに含む製造方法である。基板の一部を除去する事により、個別液室(図1の3あるいは図2の12)を形成する。個別液室の製造方法は、基板のウエットエッチング、ドライエッチング、あるいはサンドミル等により製造する事が出来るが、上記に説明したように面方位が(110)面のSi層にウエットエッチング処理の加工を行うことが好ましい。個別液室は、基板上に一定のピッチ数で複数個作成される。インクジェットヘッドの平面的配置を図示した図4で示されるように、個別液室12が千鳥配列で配置されるものは、好ましい態様である。図4において、破線で示された12の領域は、圧力が加わる個別液室であり、7は、パターニングされた圧電体素子部である。この圧電体素子部の圧電体膜は、少なくとも本発明の誘電体層と上部電極で構成されている。5は、振動板の部分と下部電極である。下部電極は、振動板と異なり、図2のようにパターニングされていても良い。図4で、個別液室の形状が、平行四辺形に図示されているのは、基板として、面方位が(110)面のSi基板を用い、アルカリエッチャントによるウエットエッチングを行って個別液室を作成した場合には、このような形状になるためである。個別液室の形状はこれ以外に長方形であっても良いし、正方形でも良い。図4で示された平行四辺形状のような場合、吐出口1と1’間の距離を短くするために圧電体膜も平行四辺形状にパターニングされるのが好ましい。
The former method is the same as the above-described manufacturing method until the step of providing the piezoelectric layer, and further includes at least a step of removing a part of the substrate and a step of forming an ink discharge port. By removing a part of the substrate, an individual liquid chamber (3 in FIG. 1 or 12 in FIG. 2) is formed. The manufacturing method of the individual liquid chamber can be manufactured by wet etching, dry etching, or sand mill of the substrate. As described above, the wet etching process is applied to the Si layer having the (110) plane orientation as described above. Preferably it is done. A plurality of individual liquid chambers are formed on the substrate at a fixed number of pitches. As shown in FIG. 4 illustrating the planar arrangement of the inkjet head, it is preferable that the individual
インク吐出口は、吐出口1が設けられた基板を接合する、あるいは、吐出口1および連通孔2が形成された基板を接合する方法で形成される。図9はこのようにして形成されたインク吐出口の概略を表したものである。吐出口の形成方法は、エッチングあるいは、機械加工、あるいはレーザー光照射により形成される。吐出口が形成される基板は、圧電体膜が形成される基板と同じであっても異なっていても良い。異なる場合に選択される基板としては、SUS基板、Ni基板等があり、圧電体膜が形成される基板との熱膨張係数の差が10-6/℃から10-8/℃の材料が選択される。
The ink discharge port is formed by a method of bonding a substrate on which the
上記基板の接合方法としては、有機接着剤を用いる方法でも良いが、無機材料による金属接合による方法が好ましい。金属接合に用いられる材料は、In,Au,Cu、Ni、Pb、Ti,Cr、Pd等であり、300℃以下の低温で接合出来、基板との熱膨張係数の差が小さくなるため、長尺化された場合に素子の反り等による問題が回避される以外に、圧電体層に対する損傷もなく、好ましい。 As a method for bonding the substrates, a method using an organic adhesive may be used, but a method using metal bonding with an inorganic material is preferable. Materials used for metal bonding are In, Au, Cu, Ni, Pb, Ti, Cr, Pd, etc., which can be bonded at a low temperature of 300 ° C. or less, and the difference in thermal expansion coefficient from the substrate is small. In addition to avoiding problems due to warping of elements when scaled, there is no damage to the piezoelectric layer, which is preferable.
次に第二の製造方法について説明する。第二の方法は、第一の基板上に設けられた圧電体層を第二の基板に転写する方法である。圧電体層を設けるまでは、前述した方法と同じであるが、圧電体層をパターニングされない状態で振動板5を上部電極上に成膜し、第二の基板に転写する。
Next, the second manufacturing method will be described. The second method is a method of transferring a piezoelectric layer provided on the first substrate to the second substrate. The method is the same as that described above until the piezoelectric layer is provided, but the
あるいは圧電体層上に電極及び/もしくは振動板を成膜し、振動板を第二の基板に接合し、圧電体層も含めて転写する。あるいは、前述したように圧電体層をパターニングして振動板が設けられた第二の基板に転写する。第二の基板は、例えば、図5で示されるa)からf)の工程により、個別液室12、連通孔2、共通液室4が順次、形成される。
a)工程は第二の基板11上に個別液室に応じたマスク11aを形成した工程、
b)工程はa)工程で設けたマスク11aをエッチングマスクにして、上部からエッチング等により加工を行い個別液室12を設ける工程(斜線部12aは、加工部(個別液室)を意味する)、
c)工程はマスク除去工程および第二の基板のa)工程で設けたマスクと反対側に連通孔2用のマスク11bを作成する工程、
d)工程はc)工程で設けたマスク11bをエッチングマスクに用いてエッチング等により斜線部2a及び4aの加工を行い、連通孔2および共通液室4を形成する工程、
e)工程はc)工程により形成されたマスクの除去により個別液室12、連通孔2、共通液室4が形成された状態を模式的に示した。
f)工程は吐出口1と共通液室の一部が形成された基板とが接合された状態を示す。
Alternatively, an electrode and / or a diaphragm is formed on the piezoelectric layer, the diaphragm is bonded to the second substrate, and the transfer is performed including the piezoelectric layer. Alternatively, as described above, the piezoelectric layer is patterned and transferred to the second substrate provided with the vibration plate. In the second substrate, for example, the individual
a) a step of forming a
The step b) is a step in which the
c) The step is a step of creating a
Step d) is a step of forming the
Step e) schematically shows a state in which the individual
Step f) shows a state where the
図6は更に、図5のf)工程で吐出口と共通液室とが接合されたものの個別液室側に、面方位が(100)面のSi層5、下部電極9、圧電体層7、上部電極8の3層からなる機能層を接合したインクジェットヘッドを表したものである。図6のインクジェットヘッドの吐出口がある基板表面16(図6)は、撥水処理がされている事が好ましい。
FIG. 6 further shows the
また、後者の方法の一例として記述しているように、第二の基板に振動板を形成しておき、その上に圧電体層を転写し、第一の基板を除去する場合の圧電体は、パターニングされた状態であっても、そうでなくても良い。この工程を採用する場合は、金属接合層を下部電極として、利用する事が好ましい。 In addition, as described as an example of the latter method, a piezoelectric body is formed when a diaphragm is formed on a second substrate, a piezoelectric layer is transferred onto the second substrate, and the first substrate is removed. The patterned state may or may not be. When this step is employed, it is preferable to use the metal bonding layer as the lower electrode.
本発明のインクジェットヘッドを製造する製造方法の特徴として、製造工程中、圧電体層のパターニング及び/又は、第一の基板除去工程が含まれるが、その際、金属電極膜が有る場合はエッチングストップ層として、利用する事が出来、工程上好ましい。 The manufacturing method for manufacturing the ink jet head of the present invention includes the piezoelectric layer patterning and / or the first substrate removal step during the manufacturing process. In this case, if there is a metal electrode film, the etching stop is performed. It can be used as a layer and is preferable in terms of the process.
また、バッファー層の蛍石型酸化物層の応力を制御して対応することが出来、割れ、剥離、反り等の問題をなくす事が出来る。次に本発明を実施例を挙げて説明する。 Further, the stress of the fluorite-type oxide layer of the buffer layer can be controlled to cope with it, and problems such as cracking, peeling and warping can be eliminated. Next, the present invention will be described with reference to examples.
以下に実施例を示す。なお、実施例中の( )は結晶の優先配向を表す。 Examples are shown below. In the examples, () represents the preferential orientation of the crystal.
(実施例1)
まず、面方位が(100)面のSi層が3μm厚で形成され、酸化物層としてB2O3−SiO2層が2μm、ハンドル基板として面方位が(110)面のSi層が625μm厚の構成の基板を準備した。この基板の面方位が(100)面のSi層上に、基板温度250℃、ガス圧0.5Pa、スパッタ法でCeO2層(バッファー層)を50nm成膜した。CeO2層は良好な(110)優先配向であった。この上に基板温度450℃でPt(110)(下部電極層)、続いてSRO(110)膜(下部電極層:ルテニウム酸ストロンチウム)をそれぞれ、30nm、150nm厚で設けた。さらに圧電体層をPb(Zr0.60Ti0.40)O3の組成比で基板温度550℃で3.5μm厚に成膜した。この圧電体層は、(110)優先配向性が95%以上で正方晶と菱面体晶が混在した構成であった。
(Example 1)
First, a (100) plane Si layer is formed with a thickness of 3 μm, a B 2 O 3 —SiO 2 layer is 2 μm as an oxide layer, and a (110) plane Si layer is 625 μm as a handle substrate. A substrate having the following structure was prepared. A CeO 2 layer (buffer layer) having a thickness of 50 nm was formed on the Si layer having the (100) plane orientation of the substrate by sputtering at a substrate temperature of 250 ° C., a gas pressure of 0.5 Pa. The CeO 2 layer had good (110) preferred orientation. On top of this, Pt (110) (lower electrode layer) and a SRO (110) film (lower electrode layer: strontium ruthenate) were provided with a thickness of 30 nm and 150 nm, respectively, at a substrate temperature of 450 ° C. Further, a piezoelectric layer was formed to a thickness of 3.5 μm at a substrate temperature of 550 ° C. with a composition ratio of Pb (Zr 0.60 Ti 0.40 ) O 3 . This piezoelectric layer had a (110) preferential orientation of 95% or more and a mixture of tetragonal crystals and rhombohedral crystals.
これに上部電極としてSROを120nm成膜した後、面方位が(110)面のSi基板部をエッチング処理により、幅60μm,長さ2.2mmの平行四辺形部を除去し、複数の圧力室を300dpiの密度で形成し、上部電極と圧電体層を上記圧力室に対応してパターニングした。これにノズルと各圧力室とを連通させる連通部を有するオリフィスプレートを接合し、本発明の圧電体素子を有するインクジェットヘッド1を得た。
Then, after depositing 120 nm of SRO as the upper electrode, the Si substrate portion having a (110) plane orientation is etched to remove the parallelogram portion having a width of 60 μm and a length of 2.2 mm, thereby providing a plurality of pressure chambers. Was formed at a density of 300 dpi, and the upper electrode and the piezoelectric layer were patterned corresponding to the pressure chamber. The
(実施例2)
実施例1で用いた基板の面方位が(100)面のSi層表面をフッ酸処理した後、YがドープされたZrO2層(バッファー層)をスパッタ製法で基板温度300℃で100nm厚で成膜し、続いてCeO2層(バッファー層)を基板温度350℃で60nm成膜した。どちらも(110)優先配向膜であった。この上に下部電極層としてSRO/Irの積層構造を基板温度をそれぞれ、400℃(Ir)と450℃(SRO)で成膜した。どちらも(110)優先配向膜であった。この上にPZT膜(Zr/Ti比=62/38)(圧電体膜)をスパッタで基板温度550℃で3.5μm厚成膜させた。圧電体膜の配向は、(110)優先配向膜で配向率は92%で正方晶と菱面体晶の混在系であった。この後、実施例1と同様に加工してインクジェットヘッド2を得た。
(Example 2)
After the Si layer surface having the (100) plane orientation of the substrate used in Example 1 was treated with hydrofluoric acid, a ZrO 2 layer (buffer layer) doped with Y was formed by sputtering at a substrate temperature of 300 ° C. and a thickness of 100 nm. Then, a CeO 2 layer (buffer layer) was formed to a thickness of 60 nm at a substrate temperature of 350 ° C. Both were (110) preferentially oriented films. On this, a laminated structure of SRO / Ir was formed as a lower electrode layer at substrate temperatures of 400 ° C. (Ir) and 450 ° C. (SRO), respectively. Both were (110) preferentially oriented films. A PZT film (Zr / Ti ratio = 62/38) (piezoelectric film) was formed thereon by sputtering at a substrate temperature of 550 ° C. to a thickness of 3.5 μm. The orientation of the piezoelectric film was a (110) preferential orientation film with an orientation ratio of 92% and a mixed system of tetragonal crystals and rhombohedral crystals. Thereafter, the
(実施例3)
Si(100)第一層/SiO2層/Si(100)第二層構成のSOI基板(各膜厚3μm/1μm/300μm)を用いて、3μm厚のSi(100)第一層上にCeO2(110)(バッファー層)を基板の加熱温度400℃で40nm厚にスパッタ成膜した。この上に下部電極層としてPt(110)を120nm厚、(La,Sr)CoO3(110)を40nm、圧電体層として(110)エピタキシャル膜のPb(Zr0.55,Ti0.45)O3を3.5μm厚に600℃下で成膜した。これに金の上部電極層をパターニング成膜し、上部電極層に沿ってPZT膜を幅47μm、長さ3mmでパターニングした。PZTが残る部位に合うようにSi第二層側をICP法によりSiO2層までエッチング除去し、幅58μm、長さ2.6mmの複数の個別液室3を形成した。
(Example 3)
Using an SOI substrate having a Si (100) first layer / SiO 2 layer / Si (100) second layer structure (each having a thickness of 3 μm / 1 μm / 300 μm), a CeO film is formed on the 3 μm thick Si (100) first layer. 2 (110) (buffer layer) was formed by sputtering at a substrate heating temperature of 400 ° C. to a thickness of 40 nm. On top of this, Pt (110) is 120 nm thick as a lower electrode layer, (La, Sr) CoO 3 (110) is 40 nm, and (110) Pb (Zr 0.55 , Ti 0.45 ) O 3 is ( 3 ) as a piezoelectric layer. The film was formed at a thickness of 5 μm at 600 ° C. A gold upper electrode layer was patterned on this, and a PZT film was patterned along the upper electrode layer with a width of 47 μm and a length of 3 mm. The Si second layer side was etched away to the SiO 2 layer by the ICP method so as to match the portion where PZT remained, and a plurality of individual
この素子に連通孔、吐出口及びインク供給路が設けられたSUS基板を接合し、本発明のインクジェットヘッド3を得た。また、上記と同様な方法で個別液室の幅を90μmに広げたインクジェットヘッド4を得た。
An SUS substrate provided with a communication hole, a discharge port, and an ink supply path was joined to this element to obtain an
(評価)
上記ヘッドを、電界強度10000kV/mを掛けて、粘度3.5cpsの液体を吐出させて特性評価を行った。その結果を表1に示した。ここでの液滴量及び吐出速度は、高速度カメラによる液滴サイズ及び移動距離から換算した。上記ヘッドはいずれも耐久性に優れ、108回以上の吐出においても初期吐出時と比べて大きな特性ダウンがない事が確認された。
(Evaluation)
The head was applied with an electric field strength of 10,000 kV / m, and a liquid having a viscosity of 3.5 cps was ejected to evaluate the characteristics. The results are shown in Table 1. The droplet amount and the discharge speed here were converted from the droplet size and the moving distance by a high-speed camera. All of the above heads were excellent in durability, and it was confirmed that there was no significant deterioration in characteristics even after ejection of 108 times or more as compared with the initial ejection.
1 液体吐出口
2 連通孔
3 個別液室
4 共通液室
5 Si(100)層
7 圧電体層
8 上部電極
10 酸化物層
11 基板
12 個別液室
13 上部電極
DESCRIPTION OF
Claims (10)
Siの(100)面上に、(110)面に優先配向した少なくとも三つの層が積層されており、前記少なくとも三つの層は前記圧電体層と前記一対の電極層の一方の層とを含むことを特徴とする圧電体素子。 A piezoelectric element including a piezoelectric layer and a pair of electrode layers sandwiching the piezoelectric layer,
At least three layers preferentially oriented in the (110) plane are stacked on the (100) plane of Si, and the at least three layers include the piezoelectric layer and one of the pair of electrode layers. A piezoelectric element characterized by the above.
前記圧電体素子が、Siの(100)面上に、(110)面に優先配向した少なくとも三つの層が積層されており、前記少なくとも三つの層は前記圧電体層と前記一対の電極層の一方の層とを含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A piezoelectric element including a piezoelectric layer and a pair of electrode layers sandwiching the piezoelectric layer, and a pressure chamber member provided with a pressure chamber corresponding to the piezoelectric element. A liquid discharge head for discharging liquid in the pressure chamber by displacement,
In the piezoelectric element, at least three layers preferentially oriented in the (110) plane are stacked on the (100) plane of Si, and the at least three layers are formed of the piezoelectric layer and the pair of electrode layers. A liquid ejection head comprising: one layer.
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