JP2000263784A - Piezoelectric body thin film element and its manufacture - Google Patents
Piezoelectric body thin film element and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜圧電体素子に
係わり、特に、インクジェット式記録装置等に使用され
るインクジェット式記録ヘッドに関するものである。本
発明はさらに、この圧電体素子の製造方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film piezoelectric element, and more particularly to an ink jet recording head used in an ink jet recording apparatus or the like. The present invention further relates to a method for manufacturing the piezoelectric element.
【0002】[0002]
【従来の技術】チタン酸ジルコン酸鉛(以下、「PZ
T」と称する。)に代表される圧電体薄膜は、スパッタ
法等の物理的気相成長法(PVD)、化学的気相成長法
(CVD)、ゾルゲル法等のスピンコート法等で成膜さ
れ、次いで、700〜1000℃の高温熱処理を受ける
ことにより形成される。2. Description of the Related Art Lead zirconate titanate (hereinafter referred to as "PZ").
T ". ) Is formed by a physical vapor deposition method (PVD) such as a sputtering method, a chemical vapor deposition method (CVD), a spin coating method such as a sol-gel method, and the like. It is formed by receiving a high-temperature heat treatment of about 1000 ° C.
【0003】しかしながら、その膜厚は1μm以下に限
られるのが現状であった。そこで、この圧電体薄膜の膜
厚を厚くするために、成膜のための堆積時間を増加させ
たり、成膜を複数回繰り返すことが行われていた。However, at present, the film thickness is limited to 1 μm or less. Therefore, in order to increase the thickness of the piezoelectric thin film, the deposition time for film formation has been increased or the film formation has been repeated a plurality of times.
【0004】その他、圧電体薄膜の膜厚を厚くする方法
として、200℃以下の低温環境下で反応を進めること
ができる、水熱合成法(水熱法ともいう。)を利用する
ことが検討されている。In addition, as a method for increasing the thickness of the piezoelectric thin film, use of a hydrothermal synthesis method (also referred to as a hydrothermal method), which allows the reaction to proceed in a low-temperature environment of 200 ° C. or less, is considered. Have been.
【0005】この水熱法は、例えば、最近の研究報告で
ある、日本セラミックス協会第15回電子材料研究討論
会講演予稿集の「水熱合成法によるPZT結晶膜の作成
とその電気特性」にあるように、チタン金属基板表面に
PZT種結晶を析出させる種結晶形成プロセスと、PZ
T種結晶の上にさらにPZT結晶を析出・成長させる結
晶成長プロセスとを備えている。[0005] This hydrothermal method is described in, for example, "Preparation of PZT crystal film by hydrothermal synthesis method and its electrical characteristics" in the proceedings of the 15th Electronic Materials Research Seminar of the Ceramic Society of Japan, a recent research report. A seed crystal forming process for depositing a PZT seed crystal on a titanium metal substrate surface;
A crystal growth process for further depositing and growing a PZT crystal on the T seed crystal.
【0006】この水熱合成法を用いてインクジェットヘ
ッドを製造する方法として、たとえば、特開平8−11
8662号に記載されたものが存在する。この従来例で
は、基板にチタン板からなる振動板を接合して構成さ
れ、振動板の加圧室に対向する位置に水熱合成法により
PZTを析出させて圧電素子が設けられた構成の印字ヘ
ッドが開示されている。As a method of manufacturing an ink jet head using this hydrothermal synthesis method, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 8662 is described. In this conventional example, printing is performed in such a manner that a vibration plate made of a titanium plate is joined to a substrate, and PZT is deposited by hydrothermal synthesis at a position facing the pressure chamber of the vibration plate to provide a piezoelectric element. A head is disclosed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明者が鋭意検討し
たところによると、前記従来例では次のような問題があ
った。PZTを水熱合成法によって形成する過程で、チ
タンが溶出しこれがチタンから成る振動板とPZTとの
間でチタン酸化物(TiOX)が生じる。このチタン酸
化物からなる層が、振動板とPZTとの間に0.1乃至
0.5μmの厚さで形成される。上記チタン酸化物層は
低誘電の特性を備えているために、PZTに本来の圧電
体としての特性を発揮させることができない問題があ
る。According to the inventor's intensive studies, the above-mentioned prior art has the following problems. In the process of forming PZT by hydrothermal synthesis, titanium is eluted, and titanium oxide (TiO x ) is generated between the diaphragm made of titanium and PZT. This titanium oxide layer is formed between the diaphragm and the PZT with a thickness of 0.1 to 0.5 μm. Since the titanium oxide layer has low dielectric properties, there is a problem in that PZT cannot exhibit its original properties as a piezoelectric material.
【0008】そこで、本発明者は、特願平8−7766
8号において、水熱合成法における種結晶の形成をゾル
ゲル法によって形成することを提案した。すなわち、こ
の先行例の開示は、白金電極上にゾルゲル法を用いてP
ZTの種結晶を形成し、これを元に前記水熱合成法のた
めの溶液中でPZT結晶を成長させた圧電体素子に関係
するものである。この先行例によれば、チタン基板上に
種結晶を成長させる従来例とは異なり、チタン酸化膜か
らなる低誘電層の形成が妨げられるという利点がある。Accordingly, the present inventor has disclosed in Japanese Patent Application No. 8-7766.
No. 8 proposed to form seed crystals in the hydrothermal synthesis method by the sol-gel method. In other words, the disclosure of this prior example discloses that the P
The present invention relates to a piezoelectric element in which a seed crystal of ZT is formed and a PZT crystal is grown based on the seed crystal in a solution for the hydrothermal synthesis method. According to this prior example, unlike the conventional example in which a seed crystal is grown on a titanium substrate, there is an advantage that formation of a low dielectric layer made of a titanium oxide film is prevented.
【0009】しかしながら、このものは、PZTの前駆
体を高温で熱処理して種結晶とする工程を採用していた
ため、高温熱処理に耐える基板材料を使用しなければな
らないという問題があった。However, this method employs a step of heat-treating a PZT precursor at a high temperature to form a seed crystal, and thus has a problem that a substrate material that can withstand the high-temperature heat treatment must be used.
【0010】そこで、本発明は、PZTの種結晶を水熱
合成法以外の方法で形成した圧電体素子の改良案を提供
することを目的とするものである。すなわち、本発明
は、ゾルゲル法によるPZTの前駆体を種結晶にするた
めの加熱の工程を、従来より低温で可能にした圧電体素
子を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、
電鋳基板が使用できる圧電体素子の製造方法を提供する
ことを目的とする。本発明の他の目的は、この圧電体素
子を備えたインクジェット記録ヘッド及びこれを備えた
インクジェット式プリンタを提供することを目的とす
る。Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved piezoelectric element in which a seed crystal of PZT is formed by a method other than the hydrothermal synthesis method. That is, an object of the present invention is to provide a piezoelectric element in which a heating step for forming a PZT precursor into a seed crystal by a sol-gel method can be performed at a lower temperature than before. Another object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric element that can use an electroformed substrate. Another object of the present invention is to provide an ink jet recording head having the piezoelectric element and an ink jet printer having the same.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の概要は次のとおりである。基板上に薄膜圧電
体を形成するに際して、基板上にゾルゲル法によってP
ZT前駆体を形成し、これを低温加熱処理にて結晶化
し、この結晶化したPZTを種結晶として水熱合成法に
よりPZTの結晶をさらに成長させる。The summary of the present invention for achieving the above object is as follows. When a thin film piezoelectric material is formed on a substrate, P
A ZT precursor is formed, crystallized by low-temperature heat treatment, and the crystallized PZT is used as a seed crystal to further grow a PZT crystal by a hydrothermal synthesis method.
【0012】低温加熱処理の至適温度は、摂氏100−
300度の範囲であり、好適には水熱処理によって行わ
れる。ここでの水熱処理とは、既述の水熱合成法のうち
PZTの結晶成分を含まない溶液を加熱し、この加熱水
溶液中で基板を低温加熱し前記ゾルゲル法によって形成
された圧電体の前駆体を結晶化させて種結晶とする処理
である。種結晶形成後は従来の水熱合成法によって種結
晶を元にしてPZTの結晶を成長させて薄膜圧電体を形
成する。The optimum temperature for the low-temperature heat treatment is 100-degrees Celsius.
It is in the range of 300 degrees, preferably by hydrothermal treatment. Here, the hydrothermal treatment is to heat a solution containing no crystal component of PZT in the above-described hydrothermal synthesis method, heat the substrate at a low temperature in this heated aqueous solution, and form a precursor of the piezoelectric body formed by the sol-gel method. This is the process of crystallizing the body into seed crystals. After the seed crystal is formed, a PZT crystal is grown based on the seed crystal by a conventional hydrothermal synthesis method to form a thin film piezoelectric material.
【0013】本発明では、種結晶をゾルゲル法によって
形成するために、従来の水熱合成法のようにチタンを含
有する基板を使用する必要がない。したがって、薄膜圧
電体と基板との間、あるいは薄膜圧電体と振動板(下部
電極)との間にチタン酸化膜が形成されるという問題を
回避することが可能となる。In the present invention, since the seed crystal is formed by the sol-gel method, it is not necessary to use a titanium-containing substrate unlike the conventional hydrothermal synthesis method. Therefore, it is possible to avoid the problem that a titanium oxide film is formed between the thin film piezoelectric body and the substrate or between the thin film piezoelectric body and the vibration plate (lower electrode).
【0014】本発明において、PZTの種結晶を形成す
る過程で、低温加熱処理を行うようにしたために、基板
としてシリコン基板等の耐熱性基板のほか、耐熱性が劣
るニッケル等からなる電鋳基板等を使用することができ
る。In the present invention, since a low-temperature heat treatment is performed in the process of forming a seed crystal of PZT, an electroformed substrate made of a heat-resistant substrate such as a silicon substrate or a nickel or the like having poor heat resistance is used as the substrate. Etc. can be used.
【0015】本発明によれば、薄膜圧電体が酸化チタン
膜のような低誘電性のものを介することなく形成される
ために、水熱合成法で避けられなかった歪み特性の低下
という問題を回避することが可能となる。本発明者が検
討したところ、歪み特性を30パーセント向上すること
が可能となる。According to the present invention, since the thin-film piezoelectric material is formed without the intervention of a low-dielectric material such as a titanium oxide film, the problem of deterioration in distortion characteristics which cannot be avoided by the hydrothermal synthesis method is solved. It is possible to avoid. As a result of the study by the present inventors, it is possible to improve the distortion characteristics by 30%.
【0016】本発明はまた、圧電体素子が基板に設けら
れるインクキャビィティ内のインクを吐出するためのア
クチュエータであるインクジェット式記録ヘッドである
ことを特徴とする。またさらに本発明は、このインクジ
ェット式記録ヘッドを備えるインクジェット式プリンタ
であることを特徴とするものである。The present invention is also characterized in that the piezoelectric element is an ink jet recording head which is an actuator for discharging ink in an ink cavity provided on a substrate. Further, the present invention is an ink jet printer including the ink jet recording head.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の製造方法の工程
を示すものである。(1)の工程では、先ず、インクキ
ャビティ12を備えて形成されたニッケル電鋳基板10
上に、スパッタ法により、プラチナからなる下部電極1
4を、0.1〜0.8μm程度の膜厚で形成する。FIG. 1 shows the steps of the manufacturing method of the present invention. In the step (1), first, the nickel electroformed substrate 10 formed with the ink cavity 12 is formed.
On the lower electrode 1 made of platinum by sputtering
4 is formed with a thickness of about 0.1 to 0.8 μm.
【0018】次に、この下部電極14上に圧電体薄膜と
してのPZT膜を「第58回応用物理学会学術講演会講
演予稿集第512頁、2P-PA-11 ゾルゲル法と水熱処理
によるPZT薄膜の低温作成」で報告された方法を参考
にして形成する。Next, a PZT film as a piezoelectric thin film was formed on the lower electrode 14 by referring to “PZT Thin Film by the 2P-PA-11 Sol-Gel Method and Hydrothermal Treatment”, p. At low temperature ".
【0019】先ず、Pb(ZrxTi1-x)O3+YPb
O(ここで、0.40≦X≦0.6, 0≦Y≦0.
1)で示される2成分PZTの前駆体15を、次に示す
ゾルゲル法を用いて形成する。公知の3成分PZTであ
っても良い。First, Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 + YPb
O (where 0.40 ≦ X ≦ 0.6, 0 ≦ Y ≦ 0.
The precursor 15 of the two-component PZT shown in 1) is formed by using the sol-gel method shown below. Known three-component PZT may be used.
【0020】この製造方法では、PZT膜を形成可能な
金属成分の水酸化物の水和錯体、すなわちゾルを脱水処
理してゲル化して、PZT膜の前駆体の層15を形成す
る。In this manufacturing method, a hydrated complex of a hydroxide of a metal component capable of forming a PZT film, that is, a sol is dehydrated and gelled to form a precursor layer 15 of the PZT film.
【0021】PZT膜を構成する金属成分のゾルは、P
ZT膜を形成可能な金属のアルコキシドまたはアセテー
トを、例えば酸で加水分解して調整することができる。
ゾル中の金属の組成を制御することで、前述したPZT
膜の組成を得ることができる。すなわち、チタン、ジル
コニウム、鉛、さらには他の金属成分のそれぞれのアル
コキシドまたはアセテートを出発原料とする。The sol of the metal component constituting the PZT film is P
The alkoxide or acetate of a metal capable of forming a ZT film can be adjusted by, for example, hydrolysis with an acid.
By controlling the composition of the metal in the sol, the aforementioned PZT
The composition of the film can be obtained. That is, alkoxides or acetates of titanium, zirconium, lead, and other metal components are used as starting materials.
【0022】先ず、このゾル組成物をPZT膜が形成さ
れる下部電極14上に塗布する。下部電極は共通電極で
あり、振動板として機能する。この時の塗布方法は特に
限定されず、通常行われている方法、例えば、スピンコ
ート、ディップコート、ロールコート、バーコート等に
よって行うことができる。また、フレキソ印刷、スクリ
ーン印刷、オフセット印刷等によって塗布することもで
きる。First, this sol composition is applied on the lower electrode 14 on which the PZT film is formed. The lower electrode is a common electrode and functions as a diaphragm. The coating method at this time is not particularly limited, and it can be performed by a commonly used method, for example, spin coating, dip coating, roll coating, bar coating, or the like. Further, it can be applied by flexographic printing, screen printing, offset printing or the like.
【0023】このゾル組成物からなるPZTの前駆体に
水熱処理を施して、この前駆体を結晶化させる。このP
ZTは、後述のように、PZTの結晶を成長させるため
の種結晶として機能する。The PZT precursor comprising the sol composition is subjected to hydrothermal treatment to crystallize the precursor. This P
ZT functions as a seed crystal for growing a PZT crystal, as described later.
【0024】先ず、塗布により形成されるPZT前駆体
の膜の厚さは、要求される圧電歪み特性を発揮するPZ
Tの膜厚を形成するために、必要な量である。たとえ
ば、インクジェット式記録ヘッドを製造する場合には、
0. 1〜1μmの範囲であり、特に、0.2〜0.6
μmが好ましい。ゾル組成物の塗布の工程は、順次複数
回、好適には、2〜6回程度行われる。First, the thickness of the PZT precursor film formed by coating is determined by the thickness of the PZT precursor exhibiting the required piezoelectric strain characteristics.
This is an amount necessary for forming a film thickness of T. For example, when manufacturing an ink jet recording head,
0. 1 to 1 μm, especially 0.2 to 0.6
μm is preferred. The step of applying the sol composition is sequentially performed a plurality of times, preferably about 2 to 6 times.
【0025】次に、塗布されたゾル組成物が形成された
電鋳基板に水熱処理を実行する。PZT前駆体を含む基
板をアルカリ水溶液(PZTを形成するための原料成分
をほぼ含まない)、例えば、0.5MBa(OH)2に浸し、オ
ートクレーブ中で0.8MPa、160℃の条件で加熱
する。このことにより、PZTの前駆体が加熱され結晶
化されてペロブスカイト型のPZT種結晶が形成され
る。Next, hydrothermal treatment is performed on the electroformed substrate on which the applied sol composition has been formed. The substrate containing the PZT precursor is immersed in an aqueous alkaline solution (which contains almost no raw material components for forming PZT), for example, 0.5 MBa (OH) 2 , and heated in an autoclave at 0.8 MPa and 160 ° C. As a result, the PZT precursor is heated and crystallized to form a perovskite-type PZT seed crystal.
【0026】次いで、図1(2)に示すように、不要部
分のPZTを、イオンミリングによって除去してパター
ニングする。パターニングの方法は特に限定されない。
さらに、(3)に示すように、この基板に水熱合成法を
適用して、除去されずに残ったPZTの種結晶の上にP
ZTの結晶を成長させる。すなわち、このようにして得
られたゾルゲル法によるPZT種結晶15上に、水熱反
応によりPZTの膜(層)16を成長させる。この水熱
反応で使用する反応溶液は、酢酸鉛Pb(NO3)2水溶
液、オキシ塩化ジルコニウムZrOCl2水溶液、塩化
チタンTiCl4水溶液、及び水酸化カリウムKOH水
溶液を混合することによって調整される。これによりP
ZT16が3μmまで成長した。次いで、PZT16の
上に選択的に、さらに電子ビーム蒸着法、スパッタ法等
の技術を用いて、図1(4)に示すように、上部電極4
2を形成する。上部電極の材料は、白金(Pt)/金
(Au)等を用いる。厚みは100nm程度にする。Next, as shown in FIG. 1B, unnecessary portions of PZT are removed by ion milling and patterned. The patterning method is not particularly limited.
Further, as shown in (3), a hydrothermal synthesis method is applied to this substrate, so that PZT
A crystal of ZT is grown. That is, a PZT film (layer) 16 is grown on the PZT seed crystal 15 obtained by the sol-gel method by a hydrothermal reaction. The reaction solution used in the hydrothermal reaction is adjusted by mixing an aqueous solution of lead acetate Pb (NO 3 ) 2, an aqueous solution of zirconium oxychloride ZrOCl 2, an aqueous solution of titanium chloride TiCl 4 , and an aqueous solution of potassium hydroxide KOH. This gives P
ZT16 grew to 3 μm. Next, the upper electrode 4 is selectively formed on the PZT 16 by using a technique such as an electron beam evaporation method or a sputtering method, as shown in FIG.
Form 2 As a material for the upper electrode, platinum (Pt) / gold (Au) or the like is used. The thickness is about 100 nm.
【0027】なお、PZTの種結晶をパターニングする
ことなくPZTの結晶を成長させて上電極を形成し、不
要部分の圧電体及び上電極をエッチングによって除去す
るように構成しても良い。The PZT crystal may be grown without patterning the PZT seed crystal to form an upper electrode, and unnecessary portions of the piezoelectric body and the upper electrode may be removed by etching.
【0028】その後、このようにして得られたインク室
の開放面側に、インク吐出用のノズルを有するノズル板
を接合する等、所望の工程を行いインクジェット式記録
ヘッドを完成させる。Thereafter, a desired process such as joining a nozzle plate having nozzles for ink ejection to the open side of the ink chamber obtained in this manner is completed to complete an ink jet recording head.
【0029】この製造方法によれば、水熱反応の過程で
PZT膜は種結晶を元に結晶化するために、結晶化率が
向上するという効果を達成することができる。したがっ
て、水熱反応に要する時間を短くすることができるた
め、基板がアルカリ水溶液によって損傷を受けることが
防止される。さらに、このとき、種結晶の配向を、成膜
条件を制御することによりPZT膜の結晶は、(10
0)面あるいは(111)面に配向される。脱脂温度が
350℃以下だと(111)配向が得られ、脱脂温度が
400℃以上だと(100)配向が得られる。According to this manufacturing method, the PZT film is crystallized based on the seed crystal in the course of the hydrothermal reaction, so that the effect of improving the crystallization rate can be achieved. Therefore, the time required for the hydrothermal reaction can be shortened, so that the substrate is prevented from being damaged by the alkaline aqueous solution. Further, at this time, by controlling the seed crystal orientation and the film forming conditions, the crystal of the PZT film becomes (10
It is oriented to the 0) plane or the (111) plane. When the degreasing temperature is 350 ° C. or lower, the (111) orientation is obtained, and when the degreasing temperature is 400 ° C. or higher, the (100) orientation is obtained.
【0030】圧電体薄膜の結晶粒径は、0.05μm以
上0.5μm以下である。圧電体薄膜の厚さが1μm以
上であれば、例えば、インクジェット式記録ヘッドにお
いて必要な圧電特性が得られるとともに、10μm以下
であれば、圧電体素子を高密度に形成することができ
る。好適には1乃至5μmであり、さらに好適には2μ
mである。The crystal grain size of the piezoelectric thin film is 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. If the thickness of the piezoelectric thin film is 1 μm or more, for example, the required piezoelectric characteristics in an ink jet recording head can be obtained, and if it is 10 μm or less, the piezoelectric elements can be formed with high density. It is preferably 1 to 5 μm, more preferably 2 μm.
m.
【0031】結晶粒径が0.05μm以上であれば必要
な圧電特性を発揮することができる。結晶粒径が1μm
以下であれば、圧電体薄膜素子の微細なパターニングが
可能になる。この数値は、圧電体薄膜の微細な種結晶を
核として、さらに圧電体薄膜を結晶化させる構造によっ
て実現される。さらに、表面粗さがRmaxで1μm以下
にすることにより、圧電体薄膜を上部電極が十分覆うこ
とができる。If the crystal grain size is 0.05 μm or more, required piezoelectric characteristics can be exhibited. 1μm crystal grain size
If it is below, fine patterning of the piezoelectric thin film element becomes possible. This numerical value is realized by a structure in which a fine seed crystal of the piezoelectric thin film is used as a nucleus and the piezoelectric thin film is further crystallized. Further, by setting the surface roughness to 1 μm or less in Rmax, the upper electrode can sufficiently cover the piezoelectric thin film.
【0032】図2に示すインクジェット式記録ヘッド1
は、インクの供給流路が加圧室基板内に形成されるタイ
プである。同図に示すように、インクジェット式記録ヘ
ッドは主に加圧室基板20A、ノズルユニット2及び基
体25から構成される。The ink jet recording head 1 shown in FIG.
Is a type in which an ink supply flow path is formed in a pressure chamber substrate. As shown in the drawing, the ink jet recording head mainly includes a pressure chamber substrate 20A, a nozzle unit 2, and a base 25.
【0033】加圧室基板20Aはシリコン単結晶基板上
に形成された後、各々に分離される。加圧室基板20A
は複数の短冊状の加圧室21が設けられ、全ての加圧室
21にインクを供給するための共通流路23を備える。
24は各インク室にインクを供給するための供給口であ
る。加圧室21の間は側壁22により隔てられている。
加圧室基板21の基体25側には振動板30Aが設けら
れている。また、各圧電体薄膜素子からの配線はフレキ
シブルケーブルである配線基板に収束され、基体の外部
回路と接続される。The pressure chamber substrate 20A is formed on a silicon single crystal substrate and then separated. Pressurizing chamber substrate 20A
Is provided with a plurality of strip-shaped pressure chambers 21, and has a common flow path 23 for supplying ink to all the pressure chambers 21.
Reference numeral 24 denotes a supply port for supplying ink to each ink chamber. The pressurizing chambers 21 are separated by side walls 22.
A vibrating plate 30A is provided on the base 25 side of the pressure chamber substrate 21. The wiring from each piezoelectric thin film element is converged on a wiring board which is a flexible cable, and is connected to an external circuit of the base.
【0034】ノズルプレート10Aは加圧室基板20A
に接合される。ノズルプレートにおける加圧室21に対
応する位置にはインク滴を摘出するためのノズル11が
形成されている。基体25は金属等の鋼体であり、加圧
室基板20Aの取付台となる。The nozzle plate 10A is a pressure chamber substrate 20A
Joined to. A nozzle 11 for extracting an ink droplet is formed at a position corresponding to the pressure chamber 21 in the nozzle plate. The base 25 is a steel body such as a metal and serves as a mount for the pressurizing chamber substrate 20A.
【0035】次に、図2に示した圧電体素子を有するイ
ンクジェット式記録ヘッドが使用されるプリンタの構造
を図3に説明する。プリンタは、ラインプリンタとして
機能可能なように、本体2に、トレイ3、排出口4およ
び各種操作ボタン9が設けられている。さらに本体の内
部には、インクジェット式記録ヘッド、供給機構6、制
御回路8が備えられている。Next, the structure of a printer using the ink jet recording head having the piezoelectric element shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. The printer is provided with a tray 3, a discharge port 4, and various operation buttons 9 on the main body 2 so as to function as a line printer. Further, an ink jet recording head, a supply mechanism 6, and a control circuit 8 are provided inside the main body.
【0036】インクジェット式記録ヘッドは、既述の圧
電体素子を備える。このヘッドは特にラインプリンタ用
のヘッドであり、供給可能な用紙の幅を覆う長さに形成
されている。インクジェット式記録ヘッドは、制御回路
から供給される吐出信号に対応して、用紙の幅いっぱい
に設けられたノズルからインクを吐出可能に構成されて
いる。The ink jet recording head includes the above-described piezoelectric element. This head is particularly a head for a line printer, and is formed to have a length covering the width of a sheet that can be supplied. The ink jet recording head is configured to be able to discharge ink from nozzles provided over the entire width of the sheet in response to a discharge signal supplied from a control circuit.
【0037】供給機構は、モータ600、ローラ60
1,602等の機械構造を備えている。モータは、制御
回路から供給される駆動信号Sdに対応して回転可能に
なっている。機械構造は、モータの回転力をローラに伝
達可能に構成されている。ローラは、モータの回転力が
伝達されると回転するようになっており、回転によりト
レイに載置された用紙を引き込み、ヘッドによって印刷
可能に供給するようになっている。The supply mechanism includes a motor 600, a roller 60
1, 602 and the like. The motor is rotatable in accordance with the drive signal Sd supplied from the control circuit. The mechanical structure is configured to transmit the rotational force of the motor to the rollers. The roller is configured to rotate when the rotational force of the motor is transmitted, draws the sheet placed on the tray by rotation, and supplies the sheet so as to be printable by the head.
【0038】制御回路は、CPU、ROM、RAM、イ
ンターフェース回路などを備え、コネクタを介してコン
ピュータから供給される印字情報に対応させて、駆動信
号を供給機構に供給したり、吐出信号をインクジェット
式記録ヘッドに供給したりできるようになっている。ま
た、制御回路は操作パネルからの操作信号に対応させて
動作モードの設定、リセット処理などが行えるようにな
っている。The control circuit includes a CPU, a ROM, a RAM, an interface circuit, and the like. The control circuit supplies a drive signal to a supply mechanism in accordance with print information supplied from a computer via a connector, and supplies an ejection signal to an ink jet type. It can be supplied to a recording head. Further, the control circuit can set an operation mode, perform a reset process, and the like in accordance with an operation signal from the operation panel.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
PZTが形成される基板や下部電極に低誘電率からなる
層が形成されないために、圧電特性に優れた圧電体素子
を提供することができる。また、本発明によれば、ゾル
ゲル法によって形成されたPZTの前駆体を低温加熱処
理によって結晶化してこれを種結晶としてPZTの結晶
を成長させるようにしたために、電鋳基板のように高温
処理に適しない基板を用いることが可能となる。As described above, according to the present invention,
Since a layer having a low dielectric constant is not formed on a substrate or a lower electrode on which PZT is formed, a piezoelectric element having excellent piezoelectric characteristics can be provided. Further, according to the present invention, the PZT precursor formed by the sol-gel method is crystallized by low-temperature heat treatment to grow the PZT crystal as a seed crystal. It is possible to use a substrate that is not suitable for the above.
【図1】本発明に係わるインクジェット記録式ヘッドの
製造工程を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an ink jet recording head according to the present invention.
【図2】インクジェット記録ヘッドの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an inkjet recording head.
【図3】このインクジェット記録ヘッドを用いたインク
ジェット式プリンタの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an ink jet printer using the ink jet recording head.
10:ニッケル電鋳基板、12:インク室、14:下部
電極、15:PZT前駆体、16:PZT結晶成長層10: nickel electroformed substrate, 12: ink chamber, 14: lower electrode, 15: PZT precursor, 16: PZT crystal growth layer
Claims (12)
電体素子において、前記基板に形成された振動板と圧電
体との間に低誘電層が存在することなく、前記振動板上
に前記圧電体が形成される圧電体素子。1. A piezoelectric element comprising a thin film piezoelectric body formed on an electroformed substrate, wherein a low dielectric layer is not present between the piezoelectric body and the vibration plate formed on the substrate. A piezoelectric element in which the piezoelectric substance is formed.
物からなる低誘電層が存在しない請求項1記載の圧電体
素子。2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein a low dielectric layer made of titanium oxide does not exist between the diaphragm and the piezoelectric body.
のである請求項1又は2記載の圧電体素子。3. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the diaphragm contains substantially no titanium.
前記圧電体を含む圧電体素子であって、前記基板と前記
圧電体との間に低誘電層が形成されることなく前記基板
上に前記圧電体が直接析出されてなる圧電体素子。4. A piezoelectric element including the piezoelectric body obtained by depositing a crystal of a piezoelectric body on an electroformed substrate, wherein the low dielectric layer is not formed between the substrate and the piezoelectric body. A piezoelectric element in which the piezoelectric substance is directly deposited on a substrate.
圧電体素子の変形を駆動源として用いるアクチュエー
タ。5. An actuator using a deformation of the piezoelectric element according to claim 1 as a drive source.
用の駆動源として用いるインクジェット式記録ヘッド。6. An ink jet recording head using the piezoelectric element according to claim 5 as a driving source for discharging ink.
クジェット式プリンタ。7. An ink jet printer using the recording head according to claim 6.
ル法によりPZTの前駆体を形成し、低温加熱処理を施
してこの前駆体を結晶化させ、この結晶化したPZTを
種結晶として、この種結晶を元に水熱合成法を用いてP
ZTの結晶を成長させることを特徴とする圧電体膜の製
造方法。8. In a method for manufacturing a thin film piezoelectric material, a PZT precursor is formed by a sol-gel method, a low-temperature heat treatment is performed to crystallize the precursor, and the crystallized PZT is used as a seed crystal. Using hydrothermal synthesis method based on crystal
A method of manufacturing a piezoelectric film, comprising growing a crystal of ZT.
素子の製造方法であって、基板上に下部電極を形成する
工程と、この下部電極上に前記PZTの種結晶を形成す
る工程と、この種結晶を上部電極のパターンに合わせて
パターニングする工程と、この種結晶上にPZTを結晶
成長させる工程と、PZTの結晶上に前記上部電極を成
長させる工程と、を備える圧電体素子の製造方法。9. A method for manufacturing a piezoelectric element using the manufacturing method according to claim 8, wherein a step of forming a lower electrode on a substrate and a step of forming a seed crystal of the PZT on the lower electrode. A piezoelectric element comprising: a step of patterning the seed crystal according to a pattern of an upper electrode; a step of growing PZT on the seed crystal; and a step of growing the upper electrode on a PZT crystal. Manufacturing method.
因となる元素を含まない基板上に形成することを特徴と
する請求項8記載の方法。10. The method according to claim 8, wherein the piezoelectric body is formed on a substrate that does not include an element that causes a low dielectric layer to be formed.
われる請求項8又は9記載の方法。11. The method according to claim 8, wherein the low-temperature heat treatment is performed by a hydrothermal treatment.
上に形成することを特徴とする請求項10記載の方法。12. The method according to claim 10, wherein the piezoelectric body is formed on a titanium-free substrate.
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