JP2001088301A - 圧電体素子及びその製造方法並びにインクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents
圧電体素子及びその製造方法並びにインクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリンタInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電体膜の優先配向方位との関連で上部電極
或いは下部電極の応力状態を設定することで圧電体素子
の変位量を向上させる。 【解決手段】 圧電体素子１３は上部電極７２と下部電
極７１に挟まれる圧電体膜９を備えている。圧電体膜９
は（１００）面方位に優先配向処理されたＰＺＴ系の多
結晶体から構成されている。上部電極７２と下部電極７
１の少なくとも一方は圧電体膜内部に圧縮応力を与える
薄膜、例えば白金で構成されている。上部電極７２と下
部電極７１の少なくとも一方を上記薄膜で構成すること
で、圧電体膜９は圧縮応力を受ける膜となる。（１０
０）面方位に優先配向された圧電体膜９は圧縮応力を受
けることで分極軸がより変位方向（例えば、加圧室１０
を加圧する方向）へ向くため、圧電体素子１３の変位量
を向上させることができる。
或いは下部電極の応力状態を設定することで圧電体素子
の変位量を向上させる。 【解決手段】 圧電体素子１３は上部電極７２と下部電
極７１に挟まれる圧電体膜９を備えている。圧電体膜９
は（１００）面方位に優先配向処理されたＰＺＴ系の多
結晶体から構成されている。上部電極７２と下部電極７
１の少なくとも一方は圧電体膜内部に圧縮応力を与える
薄膜、例えば白金で構成されている。上部電極７２と下
部電極７１の少なくとも一方を上記薄膜で構成すること
で、圧電体膜９は圧縮応力を受ける膜となる。（１０
０）面方位に優先配向された圧電体膜９は圧縮応力を受
けることで分極軸がより変位方向（例えば、加圧室１０
を加圧する方向）へ向くため、圧電体素子１３の変位量
を向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電セラミックス等
の圧電体を利用した圧電体素子に係わり、特に、圧電体
素子を構成する上部電極及び下部電極の改良技術に関わ
る。
の圧電体を利用した圧電体素子に係わり、特に、圧電体
素子を構成する上部電極及び下部電極の改良技術に関わ
る。
【０００２】
【従来の技術】インク吐出用の駆動源、即ち、電気的エ
ネルギーを機械的エネルギーに変換する素子として、従
来からチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体
素子を使用したインクジェット式記録ヘッドがある。こ
のインクジェット式記録ヘッドは、一般には、多数の個
別インク通路（インクキャビティやインク溜り等）を形
成した加圧室基板と、全ての個別インク通路を覆うよう
に加圧室基板に取り付けた振動板膜と、この振動板膜の
前記個別インク通路上に対応する各部分に被着形成した
圧電体素子（電気機械変換素子）とを備えて構成されて
いる。この構成のインクジェット式記録ヘッドは、圧電
体素子に電界を加えて振動板を変位させることにより、
個別インク通路内に収容されているインクを、個別イン
ク通路に設けられたノズルプレートに開口しているノズ
ルから吐出すように設計されている。
ネルギーを機械的エネルギーに変換する素子として、従
来からチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体
素子を使用したインクジェット式記録ヘッドがある。こ
のインクジェット式記録ヘッドは、一般には、多数の個
別インク通路（インクキャビティやインク溜り等）を形
成した加圧室基板と、全ての個別インク通路を覆うよう
に加圧室基板に取り付けた振動板膜と、この振動板膜の
前記個別インク通路上に対応する各部分に被着形成した
圧電体素子（電気機械変換素子）とを備えて構成されて
いる。この構成のインクジェット式記録ヘッドは、圧電
体素子に電界を加えて振動板を変位させることにより、
個別インク通路内に収容されているインクを、個別イン
ク通路に設けられたノズルプレートに開口しているノズ
ルから吐出すように設計されている。
【０００３】ところで、ＰＺＴのような圧電体材料の選
定は、誘電率、電気機械結合係数、圧電歪定数や、電界
誘起による機械的変位の大きな結晶構造を探索すること
によって行われる。圧電体材料の結晶構造が圧電特性に
与える影響を考慮し、特開平１０−８１０１６号公報に
おいて、優先配向方位が（１１１）面方位、或いは（１
００）面方位である菱面体晶系のＰＺＴ系圧電材料が良
好な圧電特性を示すことが提案されている。
定は、誘電率、電気機械結合係数、圧電歪定数や、電界
誘起による機械的変位の大きな結晶構造を探索すること
によって行われる。圧電体材料の結晶構造が圧電特性に
与える影響を考慮し、特開平１０−８１０１６号公報に
おいて、優先配向方位が（１１１）面方位、或いは（１
００）面方位である菱面体晶系のＰＺＴ系圧電材料が良
好な圧電特性を示すことが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、圧電体膜を
（１００）面方位に優先配向すると、分極軸が変位方向
（加圧室を圧縮する方向）に対してやや傾きを持つた
め、その状態で変位を生じさせても圧電体膜が有する本
来の変位量を得ることができない。
（１００）面方位に優先配向すると、分極軸が変位方向
（加圧室を圧縮する方向）に対してやや傾きを持つた
め、その状態で変位を生じさせても圧電体膜が有する本
来の変位量を得ることができない。
【０００５】また、圧電体膜を（１１１）面方位に優先
配向すると、圧電体膜の変位は（１１１）方向（変位方
向）への変位と分極軸の反転によって生じるが、この場
合、（１１１）方向の分極軸は圧電体膜の内部応力によ
り伸び切っており、また、分極軸の反転は圧電体膜内の
内部応力により抑制されているため、さらなる変位量の
向上は期待することができない。
配向すると、圧電体膜の変位は（１１１）方向（変位方
向）への変位と分極軸の反転によって生じるが、この場
合、（１１１）方向の分極軸は圧電体膜の内部応力によ
り伸び切っており、また、分極軸の反転は圧電体膜内の
内部応力により抑制されているため、さらなる変位量の
向上は期待することができない。
【０００６】そこで、本発明は（１００）面方位或いは
（１１１）面方位に優先配向している圧電体膜を有する
圧電体素子において、従来の構成よりも変位量を向上さ
せることのできる圧電体素子及びその製造方法を提供す
ることを課題とする。また、当該圧電体素子をインク吐
出駆動源とするインクジェット式記録ヘッド及びインク
ジェットプリンタを提供することを課題とする。
（１１１）面方位に優先配向している圧電体膜を有する
圧電体素子において、従来の構成よりも変位量を向上さ
せることのできる圧電体素子及びその製造方法を提供す
ることを課題とする。また、当該圧電体素子をインク吐
出駆動源とするインクジェット式記録ヘッド及びインク
ジェットプリンタを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するべ
く、本発明の圧電体素子は、上部電極と下部電極に挟ま
れる圧電体膜を備えており、前記圧電体膜は（１００）
面方位に優先配向処理された多結晶体から構成され、さ
らに上部電極と下部電極の少なくとも一方が圧電体膜内
部に圧縮応力を与える薄膜で構成されていることを特徴
とする。
く、本発明の圧電体素子は、上部電極と下部電極に挟ま
れる圧電体膜を備えており、前記圧電体膜は（１００）
面方位に優先配向処理された多結晶体から構成され、さ
らに上部電極と下部電極の少なくとも一方が圧電体膜内
部に圧縮応力を与える薄膜で構成されていることを特徴
とする。
【０００８】上部電極と下部電極の少なくとも一方を上
記の薄膜で構成することで、圧電体膜は圧縮応力を受け
る膜となる。（１００）面方位に優先配向された圧電体
膜は圧縮応力を受けることで分極軸がより変位方向（例
えば、加圧室を加圧する方向）へ向くため、圧電体素子
の変位量を向上させることができる。
記の薄膜で構成することで、圧電体膜は圧縮応力を受け
る膜となる。（１００）面方位に優先配向された圧電体
膜は圧縮応力を受けることで分極軸がより変位方向（例
えば、加圧室を加圧する方向）へ向くため、圧電体素子
の変位量を向上させることができる。
【０００９】本発明の他の形態として、圧電体膜を（１
１１）面方位に優先配向処理された多結晶体から構成
し、さらに上部電極と下部電極の少なくとも一方を圧電
体膜内部に引っ張り応力を与える薄膜で構成する。
１１）面方位に優先配向処理された多結晶体から構成
し、さらに上部電極と下部電極の少なくとも一方を圧電
体膜内部に引っ張り応力を与える薄膜で構成する。
【００１０】上部電極と下部電極の少なくとも一方を電
極内部に圧縮応力を生じる薄膜とすることで、圧電体膜
は引っ張り応力を受ける膜となる。（１１１）面方位に
優先配向された圧電体膜は（１１１）方向（圧電体素子
の変位方向）へ分極軸が反転することで圧電体素子の変
位を生じるが、当該圧電体膜は引っ張り応力を受けるこ
とで、内部応力により飽和していた（１１１）方向の分
極軸の伸びが緩和され、さらに結晶が面内方向へ拡がる
ことで分極軸の反転に必要な空間的余裕が形成されるた
め圧電体素子の変位量を向上させることができる。
極内部に圧縮応力を生じる薄膜とすることで、圧電体膜
は引っ張り応力を受ける膜となる。（１１１）面方位に
優先配向された圧電体膜は（１１１）方向（圧電体素子
の変位方向）へ分極軸が反転することで圧電体素子の変
位を生じるが、当該圧電体膜は引っ張り応力を受けるこ
とで、内部応力により飽和していた（１１１）方向の分
極軸の伸びが緩和され、さらに結晶が面内方向へ拡がる
ことで分極軸の反転に必要な空間的余裕が形成されるた
め圧電体素子の変位量を向上させることができる。
【００１１】ここで、本明細書における膜応力の定義を
する。薄い基板に薄膜が成膜されると、基板には当該薄
膜の膜応力による反りが現れるのが一般的である。この
反りの基板に対する方向により引張り応力と圧縮応力を
区別する。例えば、基板が薄膜を内側にして反る場合を
膜内に引張り応力が存在すると定義し、基板が薄膜を外
側にして反る場合を膜内に圧縮応力が存在すると定義す
る。基板を加圧室に喩えると、薄膜に引張り応力が存在
する場合には薄膜は加圧室を加圧する方向に反り、薄膜
に圧縮応力が存在する場合には薄膜は加圧室を減圧する
方向に反ることになる。以上の定義は、“薄膜の力学的
特性評価技術（株）リアライズ社 第２１８頁〜２１９
頁 平成４年３月１９日発行”に基づいている。
する。薄い基板に薄膜が成膜されると、基板には当該薄
膜の膜応力による反りが現れるのが一般的である。この
反りの基板に対する方向により引張り応力と圧縮応力を
区別する。例えば、基板が薄膜を内側にして反る場合を
膜内に引張り応力が存在すると定義し、基板が薄膜を外
側にして反る場合を膜内に圧縮応力が存在すると定義す
る。基板を加圧室に喩えると、薄膜に引張り応力が存在
する場合には薄膜は加圧室を加圧する方向に反り、薄膜
に圧縮応力が存在する場合には薄膜は加圧室を減圧する
方向に反ることになる。以上の定義は、“薄膜の力学的
特性評価技術（株）リアライズ社 第２１８頁〜２１９
頁 平成４年３月１９日発行”に基づいている。
【００１２】また、本発明の圧電体素子は上部電極より
も下部電極の方が広いテーパ形状となっており、エッジ
部分のテーパ角が４５°未満であることを特徴とする。
かかる構成により、上部電極或いは下部電極による圧電
体膜中の応力状態を保持することができる。
も下部電極の方が広いテーパ形状となっており、エッジ
部分のテーパ角が４５°未満であることを特徴とする。
かかる構成により、上部電極或いは下部電極による圧電
体膜中の応力状態を保持することができる。
【００１３】本発明の圧電体素子の製造方法は、上部電
極と下部電極に挟まれる圧電体膜を備える圧電体素子の
製造方法において、前記圧電体膜を（１００）面方位に
優先配向処理して成膜する工程と、上部電極と下部電極
の少なくとも一方を圧電体膜内部に圧縮応力を与える薄
膜で成膜する工程を備える。当該薄膜は導電性薄膜を熱
アニール処理することで圧電体膜内部に圧縮応力を与え
る薄膜とすることができる。
極と下部電極に挟まれる圧電体膜を備える圧電体素子の
製造方法において、前記圧電体膜を（１００）面方位に
優先配向処理して成膜する工程と、上部電極と下部電極
の少なくとも一方を圧電体膜内部に圧縮応力を与える薄
膜で成膜する工程を備える。当該薄膜は導電性薄膜を熱
アニール処理することで圧電体膜内部に圧縮応力を与え
る薄膜とすることができる。
【００１４】本発明の他の形態として、圧電体膜を（１
１１）面方位に優先配向処理して成膜する工程と、上部
電極と下部電極の少なくとも一方を圧電体膜内部に引っ
張り応力を与える薄膜で成膜する工程とを備える。当該
薄膜は導電性薄膜を熱酸化処理或いは窒化処理すること
で圧電体膜内部に引っ張り応力を与える薄膜とすること
ができる。
１１）面方位に優先配向処理して成膜する工程と、上部
電極と下部電極の少なくとも一方を圧電体膜内部に引っ
張り応力を与える薄膜で成膜する工程とを備える。当該
薄膜は導電性薄膜を熱酸化処理或いは窒化処理すること
で圧電体膜内部に引っ張り応力を与える薄膜とすること
ができる。
【００１５】本発明のインクジェット式記録ヘッドは、
本発明の圧電体素子と、当該圧電体素子の機械的変位に
よって内容積が変化する加圧室と、当該加圧室に連通し
てインク滴を吐出する吐出口とを備える。当該出口は、
主走査方向と略平行にライン状に列設されていることが
好ましい。また、本発明のインクジェットプリンタは本
発明のインクジェット式記録ヘッドを印字機構に備え
る。
本発明の圧電体素子と、当該圧電体素子の機械的変位に
よって内容積が変化する加圧室と、当該加圧室に連通し
てインク滴を吐出する吐出口とを備える。当該出口は、
主走査方向と略平行にライン状に列設されていることが
好ましい。また、本発明のインクジェットプリンタは本
発明のインクジェット式記録ヘッドを印字機構に備え
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、各図を参照して本実施の形
態について説明する。
態について説明する。
【００１７】図１にインクジェットプリンタの構成図を
示す。インクジェットプリンタは、主にインクジェット
式記録ヘッド１００、本体１０２、トレイ１０３、ヘッ
ド駆動機構１０６を備えて構成されている。インクジェ
ット式記録ヘッド１００は、イエロー、マゼンダ、シア
ン、ブラックの計４色のインクカートリッジ１０１を備
えており、フルカラー印刷が可能なように構成されてい
る。また、このインクジェットプリンタは、内部に専用
のコントローラボード等を備えており、インクジェット
式記録ヘッド１００のインク吐出タイミング及びヘッド
駆動機構１０６の走査を制御し、高精度なインクドット
制御、ハーフトーン処理等を実現する。また、本体１０
２は背面にトレイ１０３を備えるとともに、その内部に
オートシードフィーダ（自動連続給紙機構）１０５を備
え、記録用紙１０７を自動的に送り出し、正面の排出口
１０４から記録用紙１０７を排紙する。記録用紙１０７
として、普通紙、専用紙、推奨ＯＨＰシート、光沢紙、
光沢フィルム、レベルシート、官製葉書等が利用でき
る。
示す。インクジェットプリンタは、主にインクジェット
式記録ヘッド１００、本体１０２、トレイ１０３、ヘッ
ド駆動機構１０６を備えて構成されている。インクジェ
ット式記録ヘッド１００は、イエロー、マゼンダ、シア
ン、ブラックの計４色のインクカートリッジ１０１を備
えており、フルカラー印刷が可能なように構成されてい
る。また、このインクジェットプリンタは、内部に専用
のコントローラボード等を備えており、インクジェット
式記録ヘッド１００のインク吐出タイミング及びヘッド
駆動機構１０６の走査を制御し、高精度なインクドット
制御、ハーフトーン処理等を実現する。また、本体１０
２は背面にトレイ１０３を備えるとともに、その内部に
オートシードフィーダ（自動連続給紙機構）１０５を備
え、記録用紙１０７を自動的に送り出し、正面の排出口
１０４から記録用紙１０７を排紙する。記録用紙１０７
として、普通紙、専用紙、推奨ＯＨＰシート、光沢紙、
光沢フィルム、レベルシート、官製葉書等が利用でき
る。
【００１８】次に、インクジェット式記録ヘッドの分解
斜視図を図２に示す。ここではインクの共通通路が加圧
室基板内に設けられるタイプを示す。同図に示すよう
に、インクジェット式記録ヘッドは加圧室基板１、ノズ
ルプレート２及び基体３から構成される。加圧室基板１
はシリコン単結晶基板がエッチング加工された後、各々
に分離される。加圧室基板１には複数の短冊状の加圧室
１０が設けられ、全ての加圧室（キャビティ）１０にイ
ンクを供給するための共通通路１２を備える。加圧室１
０の間は側壁１１により隔てられている。加圧室基板１
の基体３側にはインク吐出駆動源として圧電体素子が取
り付けられている。各圧電体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４に収束され、プリントエ
ンジン部によって制御される。
斜視図を図２に示す。ここではインクの共通通路が加圧
室基板内に設けられるタイプを示す。同図に示すよう
に、インクジェット式記録ヘッドは加圧室基板１、ノズ
ルプレート２及び基体３から構成される。加圧室基板１
はシリコン単結晶基板がエッチング加工された後、各々
に分離される。加圧室基板１には複数の短冊状の加圧室
１０が設けられ、全ての加圧室（キャビティ）１０にイ
ンクを供給するための共通通路１２を備える。加圧室１
０の間は側壁１１により隔てられている。加圧室基板１
の基体３側にはインク吐出駆動源として圧電体素子が取
り付けられている。各圧電体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４に収束され、プリントエ
ンジン部によって制御される。
【００１９】ノズルプレート２は加圧室基板１に貼り合
わされる。ノズルプレート２における加圧室１０の対応
する位置にはインク滴を吐出するためのノズル（吐出
口）２１が形成されている。ノズル２１は印字の際のイ
ンクジェット式記録ヘッドの主走査方向と略平行方向に
ライン状に列設されており、ノズル間のピッチは印刷精
度に応じて適宜設定される。各色のノズル数は、カラー
印字精度に応じて定められ、例えば、黒色３２ノズル、
カラー各色３２ノズル等が設定される。基体３はプラス
チック等で形成されており、加圧室基板１の取付台とな
る。
わされる。ノズルプレート２における加圧室１０の対応
する位置にはインク滴を吐出するためのノズル（吐出
口）２１が形成されている。ノズル２１は印字の際のイ
ンクジェット式記録ヘッドの主走査方向と略平行方向に
ライン状に列設されており、ノズル間のピッチは印刷精
度に応じて適宜設定される。各色のノズル数は、カラー
印字精度に応じて定められ、例えば、黒色３２ノズル、
カラー各色３２ノズル等が設定される。基体３はプラス
チック等で形成されており、加圧室基板１の取付台とな
る。
【００２０】インクジェット式記録ヘッドの主要部の断
面図を図３（Ｆ）に示す。加圧室基板１には加圧室１０
がエッチング加工により形成されている。加圧室１０の
上面には振動板膜５及び下地層６を介して圧電体素子１
３が形成されている。圧電体素子１３の機械的変位は加
圧室１０内の内容積を変化させ、加圧室１０に充填され
ているインクをノズル２１から吐出する。
面図を図３（Ｆ）に示す。加圧室基板１には加圧室１０
がエッチング加工により形成されている。加圧室１０の
上面には振動板膜５及び下地層６を介して圧電体素子１
３が形成されている。圧電体素子１３の機械的変位は加
圧室１０内の内容積を変化させ、加圧室１０に充填され
ているインクをノズル２１から吐出する。
【００２１】圧電体素子１３は下部電極７１、チタン層
８、圧電体膜９及び上部電極７２を備えて構成されてい
る。圧電体膜９の種類としては、少なくともチタン、鉛
を構成成分に有する強誘電体が好ましく、例えば、チタ
ン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，
Ｌａ），ＴｉＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン
（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、又はマグネシ
ウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等が好適である。特に、ジル
コン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）が好適である。上部電極７
２或いは下部電極７１として用いる電極材料としては、
白金、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、ロジウ
ム、オスミウム及びその酸化物等がある。
８、圧電体膜９及び上部電極７２を備えて構成されてい
る。圧電体膜９の種類としては、少なくともチタン、鉛
を構成成分に有する強誘電体が好ましく、例えば、チタ
ン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，
Ｌａ），ＴｉＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン
（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、又はマグネシ
ウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等が好適である。特に、ジル
コン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）が好適である。上部電極７
２或いは下部電極７１として用いる電極材料としては、
白金、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、ロジウ
ム、オスミウム及びその酸化物等がある。
【００２２】圧電体膜９は（１００）面方位或いは（１
１１）面方位に優先配向処理される。圧電体膜９が（１
００）面方位に優先配向処理された場合には、上部電極
７２又は／及び下部電極７１を電極内部に引っ張り応力
を生じる薄膜材料、例えば白金を用いることができる。
白金以外の導電性材料であっても、熱アニール処理によ
り電極内部の応力が引っ張り応力となる薄膜とすること
ができる。
１１）面方位に優先配向処理される。圧電体膜９が（１
００）面方位に優先配向処理された場合には、上部電極
７２又は／及び下部電極７１を電極内部に引っ張り応力
を生じる薄膜材料、例えば白金を用いることができる。
白金以外の導電性材料であっても、熱アニール処理によ
り電極内部の応力が引っ張り応力となる薄膜とすること
ができる。
【００２３】一方、圧電体膜９が（１１１）面方位に優
先配向処理された場合には、上部電極７２又は／及び下
部電極７１を電極内部に圧縮応力を生じる薄膜材料、例
えば、イリジウムを用いることができる。イリジウム以
外の導電性材料であっても、酸化、窒化処理により電極
内部が圧縮応力となる薄膜とすることができる。
先配向処理された場合には、上部電極７２又は／及び下
部電極７１を電極内部に圧縮応力を生じる薄膜材料、例
えば、イリジウムを用いることができる。イリジウム以
外の導電性材料であっても、酸化、窒化処理により電極
内部が圧縮応力となる薄膜とすることができる。
【００２４】また、同図（Ｅ）に示すように、圧電体素
子１３は下部電極７１側が上部電極７２側よりも広いテ
ーパ形状となっており、圧電体素子１３のエッジ部分の
テーパ角θは４５°よりも小さい角度になっている。圧
電体素子１３をかかる構成とすることで上部電極７２又
は／及び下部電極７１の引っ張り応力（或いは圧縮応
力）による圧電体膜９内に生じた圧縮応力（或いは引っ
張り応力）を保持することができる。
子１３は下部電極７１側が上部電極７２側よりも広いテ
ーパ形状となっており、圧電体素子１３のエッジ部分の
テーパ角θは４５°よりも小さい角度になっている。圧
電体素子１３をかかる構成とすることで上部電極７２又
は／及び下部電極７１の引っ張り応力（或いは圧縮応
力）による圧電体膜９内に生じた圧縮応力（或いは引っ
張り応力）を保持することができる。
【００２５】尚、同図に図示してないが、圧電体素子１
３及び表面に露出している下地層６の全面を覆うように
パッシベーション膜で被覆してもよい。パッシベーショ
ン膜としてフッ素樹脂、シリコン酸化膜、エポキシ樹脂
等が好適である。 （実施例）図３を参照しながら圧電体素子の製造工程に
ついて、インクジェット式記録ヘッドの主要部の製造工
程と併せて説明する。まず、同図（Ａ）に示すように、
加圧室基板１に振動板膜５、下地層６を成膜した。加圧
室基板１として、例えば、直径１００ｍｍ、厚さ２２０
μｍのシリコン単結晶基板を用いた。振動板膜５は、１
１００℃の炉の中で、乾燥酸素を流して２２時間程度熱
酸化させ、約１μｍの膜厚の熱酸化膜を形成した。この
他に、ＣＶＤ法等の成膜法を適宜選択して成膜してもよ
い。また、振動板膜５として、二酸化珪素膜に限られ
ず、酸化タンタル膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウ
ム膜でもよい。次に、下地層６として酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ２）を成膜するため、ジルコニウムをターゲッ
トとし、酸素ガスの導入による反応性スパッタリング法
等で膜厚４００ｎｍ程度に成膜した。他の成膜法とし
て、酸化ジルコニウムターゲットでＲＦスパッタリング
法で成膜したり、ＤＣスパッタリング法でジルコニウム
をを成膜した後、熱酸化してもよい。
３及び表面に露出している下地層６の全面を覆うように
パッシベーション膜で被覆してもよい。パッシベーショ
ン膜としてフッ素樹脂、シリコン酸化膜、エポキシ樹脂
等が好適である。 （実施例）図３を参照しながら圧電体素子の製造工程に
ついて、インクジェット式記録ヘッドの主要部の製造工
程と併せて説明する。まず、同図（Ａ）に示すように、
加圧室基板１に振動板膜５、下地層６を成膜した。加圧
室基板１として、例えば、直径１００ｍｍ、厚さ２２０
μｍのシリコン単結晶基板を用いた。振動板膜５は、１
１００℃の炉の中で、乾燥酸素を流して２２時間程度熱
酸化させ、約１μｍの膜厚の熱酸化膜を形成した。この
他に、ＣＶＤ法等の成膜法を適宜選択して成膜してもよ
い。また、振動板膜５として、二酸化珪素膜に限られ
ず、酸化タンタル膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウ
ム膜でもよい。次に、下地層６として酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ２）を成膜するため、ジルコニウムをターゲッ
トとし、酸素ガスの導入による反応性スパッタリング法
等で膜厚４００ｎｍ程度に成膜した。他の成膜法とし
て、酸化ジルコニウムターゲットでＲＦスパッタリング
法で成膜したり、ＤＣスパッタリング法でジルコニウム
をを成膜した後、熱酸化してもよい。
【００２６】次に、下地層６上に下部電極７１を成膜し
た（同図（Ｂ））。下部電極７１は複数の導電性材料か
らなる積層構造を有している。下部電極７１として、下
地層６側からチタン（膜厚２０ｎｍ）、イリジウム（膜
厚２０ｎｍ）、白金（膜厚６０ｎｍ）、イリジウム（膜
厚２０ｎｍ）を順次成膜した。
た（同図（Ｂ））。下部電極７１は複数の導電性材料か
らなる積層構造を有している。下部電極７１として、下
地層６側からチタン（膜厚２０ｎｍ）、イリジウム（膜
厚２０ｎｍ）、白金（膜厚６０ｎｍ）、イリジウム（膜
厚２０ｎｍ）を順次成膜した。
【００２７】続いて、下部電極７１上にチタン層８を積
層した（同図（Ｃ））。チタン層８の成膜は、ＤＣマグ
ネトロンスパッタ法を利用して５ｎｍの膜厚に成膜し
た。本発明者の実験により、チタン層の膜厚を２ｎｍ〜
１０ｎｍの範囲で成膜すれば、圧電体膜９を（１００）
面方位に優先配向にできることが確認されている。ま
た、チタン層８の膜厚を１０ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚で成
膜すれば圧電体膜９は（１１１）面方位に優先配向する
ことができる。チタン層８の成膜は、ＣＶＤ法、蒸着法
等の成膜法を利用することもできる。
層した（同図（Ｃ））。チタン層８の成膜は、ＤＣマグ
ネトロンスパッタ法を利用して５ｎｍの膜厚に成膜し
た。本発明者の実験により、チタン層の膜厚を２ｎｍ〜
１０ｎｍの範囲で成膜すれば、圧電体膜９を（１００）
面方位に優先配向にできることが確認されている。ま
た、チタン層８の膜厚を１０ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚で成
膜すれば圧電体膜９は（１１１）面方位に優先配向する
ことができる。チタン層８の成膜は、ＣＶＤ法、蒸着法
等の成膜法を利用することもできる。
【００２８】次に、チタン層８上に圧電体膜９、上部電
極７２を成膜した（同図（Ｄ））。本実施例では圧電体
膜９としてＰＺＴ膜をゾル・ゲル法で成膜した。ゾル・
ゲル法とは、一般には、金属アルコキシド等の金属有機
化合物を溶液系で加水分解、重縮合させて金属−酸素−
金属結合を成長させ、最終的に焼結することにより完成
させる無機酸化物の作製方法である。具体的には、基板
上に金属有機化合物を含む溶液を塗布し、乾燥したあと
焼結を行う。用いられる金属有機化合物としては、無機
酸化物を構成する金属のメトキシド、エトキシド、プロ
ポキシド、ブトキシド等のアルコキシドやアセテート化
合物等があげられる。硝酸塩、しゅう酸塩、過塩素酸塩
等の無機塩でも良い。これら化合物から無機酸化物を作
製するには加水分解および重縮合反応を進める必要があ
るため、塗布溶液中には水の添加が必要となる。添加量
は系により異なるが多すぎると反応が速く進むため得ら
れる膜質が不均一となり易く、また反応速度の制御が難
しい。水の添加量が少なすぎても反応のコントロールが
難しく、適量がある。さらに、加水分解の加速触媒や金
属原子に配位するキレート剤を添加して反応速度及び反
応形態の制御ができる。加速触媒としては一般の酸およ
び塩基が用いられる。触媒の種類により膜質が大きく影
響される。また、キレート剤としては、アセチルアセト
ン、エチルアセトアセテート、ジエチルマロネート等が
あげられる。溶媒としては、上記材料が沈澱しないも
の、すなわち相溶性に優れたものが望ましい。溶液濃度
は塗布方法にもよるが、スピンコート法の場合、溶液粘
度が数ｃＰ〜数十ｃＰとなるように調整すると良い。コ
ーティングした膜は焼結することにより有機物の脱離及
び結晶化が促進される。焼結温度は材料により異なる
が、通常の金属酸化物粉末の焼成にかかる温度より低温
で作製できる。
極７２を成膜した（同図（Ｄ））。本実施例では圧電体
膜９としてＰＺＴ膜をゾル・ゲル法で成膜した。ゾル・
ゲル法とは、一般には、金属アルコキシド等の金属有機
化合物を溶液系で加水分解、重縮合させて金属−酸素−
金属結合を成長させ、最終的に焼結することにより完成
させる無機酸化物の作製方法である。具体的には、基板
上に金属有機化合物を含む溶液を塗布し、乾燥したあと
焼結を行う。用いられる金属有機化合物としては、無機
酸化物を構成する金属のメトキシド、エトキシド、プロ
ポキシド、ブトキシド等のアルコキシドやアセテート化
合物等があげられる。硝酸塩、しゅう酸塩、過塩素酸塩
等の無機塩でも良い。これら化合物から無機酸化物を作
製するには加水分解および重縮合反応を進める必要があ
るため、塗布溶液中には水の添加が必要となる。添加量
は系により異なるが多すぎると反応が速く進むため得ら
れる膜質が不均一となり易く、また反応速度の制御が難
しい。水の添加量が少なすぎても反応のコントロールが
難しく、適量がある。さらに、加水分解の加速触媒や金
属原子に配位するキレート剤を添加して反応速度及び反
応形態の制御ができる。加速触媒としては一般の酸およ
び塩基が用いられる。触媒の種類により膜質が大きく影
響される。また、キレート剤としては、アセチルアセト
ン、エチルアセトアセテート、ジエチルマロネート等が
あげられる。溶媒としては、上記材料が沈澱しないも
の、すなわち相溶性に優れたものが望ましい。溶液濃度
は塗布方法にもよるが、スピンコート法の場合、溶液粘
度が数ｃＰ〜数十ｃＰとなるように調整すると良い。コ
ーティングした膜は焼結することにより有機物の脱離及
び結晶化が促進される。焼結温度は材料により異なる
が、通常の金属酸化物粉末の焼成にかかる温度より低温
で作製できる。
【００２９】本実施例では圧電体膜９の組成をＰｂ（Ｚ
ｒ０．５６Ｔｉ０．４４）Ｏ３とし、ジルコン酸鉛とチ
タン酸鉛のモル混合比が５６％：４４％となる２成分系
のＰＺＴとした。圧電体膜９を成膜するために、上記Ｐ
ＺＴを構成する金属成分の水酸化物の水和錯体、即ち、
ゾルを調整した。このゾルを調整するため、２−ｎ−ブ
トキシエタノールを主溶媒として、これにチタニウムテ
トライソプロポキシド、テトラ−ｎ−プロポキシジルコ
ニウムを混合し、室温下で２０分間攪拌した。次いで、
ジエタノールアミンを加えて室温で更に２０分間攪拌
し、更に酢酸鉛を加え、８０℃に加熱した。加熱した状
態で２０分間攪拌し、その後、室温になるまで自然冷却
した。
ｒ０．５６Ｔｉ０．４４）Ｏ３とし、ジルコン酸鉛とチ
タン酸鉛のモル混合比が５６％：４４％となる２成分系
のＰＺＴとした。圧電体膜９を成膜するために、上記Ｐ
ＺＴを構成する金属成分の水酸化物の水和錯体、即ち、
ゾルを調整した。このゾルを調整するため、２−ｎ−ブ
トキシエタノールを主溶媒として、これにチタニウムテ
トライソプロポキシド、テトラ−ｎ−プロポキシジルコ
ニウムを混合し、室温下で２０分間攪拌した。次いで、
ジエタノールアミンを加えて室温で更に２０分間攪拌
し、更に酢酸鉛を加え、８０℃に加熱した。加熱した状
態で２０分間攪拌し、その後、室温になるまで自然冷却
した。
【００３０】このようにして得られたゾルをチタン層８
上に塗布するためにスピンコートした。このとき、膜厚
を均一にするために最初は５００ｒｐｍで３０秒間、次
に１５００ｒｐｍで３０秒間、最後に５００ｒｐｍで１
０秒間、スピンコーティングした。この工程でＰＺＴを
構成する各金属原子は有機金属錯体として分散してい
る。ゾルをチタン層８上に塗布した後、１８０℃で３０
分間乾燥させ、ホットプレートを用いて空気中において
３３０℃で１０分間脱脂した。スピンコートから脱脂ま
での工程を２回繰り返し、その後、環状炉にて酸素雰囲
気中７００℃で３０分間結晶化熱処理を行った。この工
程をさらに７回繰り返すことで合計１４層から成る膜厚
１．６μｍの圧電体膜９を成膜した。
上に塗布するためにスピンコートした。このとき、膜厚
を均一にするために最初は５００ｒｐｍで３０秒間、次
に１５００ｒｐｍで３０秒間、最後に５００ｒｐｍで１
０秒間、スピンコーティングした。この工程でＰＺＴを
構成する各金属原子は有機金属錯体として分散してい
る。ゾルをチタン層８上に塗布した後、１８０℃で３０
分間乾燥させ、ホットプレートを用いて空気中において
３３０℃で１０分間脱脂した。スピンコートから脱脂ま
での工程を２回繰り返し、その後、環状炉にて酸素雰囲
気中７００℃で３０分間結晶化熱処理を行った。この工
程をさらに７回繰り返すことで合計１４層から成る膜厚
１．６μｍの圧電体膜９を成膜した。
【００３１】上記の工程により、圧電体膜は（１００）
面方位に優先配向するため、上部電極を引っ張り応力を
生じる導電性材料で成膜する。本実施例では、ＤＣスパ
ッタ法を用いて圧電体膜９上に白金を５０ｎｍの厚みに
成膜し、上部電極７２を形成した（同図（Ｄ））。膜内
部に圧縮応力を生じる導電性材料、例えば、イリジウム
のような金属材料であっても、熱アニール処理により膜
内部に引っ張り応力を生じさせることができるため、上
部電極７２の材料に用いることができる。上部電極７２
のアニール処理は、例えば、上部電極７２の成膜後に７
００℃程度の温度で６０分間の熱処理をすればよい。
面方位に優先配向するため、上部電極を引っ張り応力を
生じる導電性材料で成膜する。本実施例では、ＤＣスパ
ッタ法を用いて圧電体膜９上に白金を５０ｎｍの厚みに
成膜し、上部電極７２を形成した（同図（Ｄ））。膜内
部に圧縮応力を生じる導電性材料、例えば、イリジウム
のような金属材料であっても、熱アニール処理により膜
内部に引っ張り応力を生じさせることができるため、上
部電極７２の材料に用いることができる。上部電極７２
のアニール処理は、例えば、上部電極７２の成膜後に７
００℃程度の温度で６０分間の熱処理をすればよい。
【００３２】次に、上部電極７２上にレジストをスピン
コートし、加圧室が形成されるべき位置に合わせて露光
・現像してパターニングする。残ったレジストをマスク
として上部電極７２、圧電体膜９、チタン層８及び下部
電極７１をエッチングし、加圧室が形成されるべき位置
に対応して圧電体素子１３を分離した（同図（Ｅ））。
このとき、同図に示すように、圧電体素子１３のエッジ
部分のテーパ角θを４５°未満となるテーパ形状とし
た。
コートし、加圧室が形成されるべき位置に合わせて露光
・現像してパターニングする。残ったレジストをマスク
として上部電極７２、圧電体膜９、チタン層８及び下部
電極７１をエッチングし、加圧室が形成されるべき位置
に対応して圧電体素子１３を分離した（同図（Ｅ））。
このとき、同図に示すように、圧電体素子１３のエッジ
部分のテーパ角θを４５°未満となるテーパ形状とし
た。
【００３３】続いて、加圧室が形成されるべき位置に合
わせてエッチングマスクを施し、平行平板型反応性イオ
ンエッチング等の活性気体を用いたドライエッチングに
より、予め定められた深さまで加圧室基板１をエッチン
グし、加圧室１０を形成した（同図（Ｅ））。エッチン
グされずに残った部分は側壁１１となる。加圧室基板１
のエッチングは、５重量％〜４０重量％の水酸化カリウ
ム水溶液等の高濃度アルカリ水溶液によるウエットエッ
チングでも可能である。
わせてエッチングマスクを施し、平行平板型反応性イオ
ンエッチング等の活性気体を用いたドライエッチングに
より、予め定められた深さまで加圧室基板１をエッチン
グし、加圧室１０を形成した（同図（Ｅ））。エッチン
グされずに残った部分は側壁１１となる。加圧室基板１
のエッチングは、５重量％〜４０重量％の水酸化カリウ
ム水溶液等の高濃度アルカリ水溶液によるウエットエッ
チングでも可能である。
【００３４】最後に、同図（Ｆ）に示すように、樹脂等
を用いてノズルプレート２を加圧室基板１に接合した。
ノズル２１はリソグラフィ法、レーザ加工、ＦＩＢ加
工、放電加工等を利用してノズルプレート２の所定位置
に開口することで形成することができる。ノズルプレー
ト２を加圧室基板１に接合する際には、各ノズル２１が
加圧室１０の各々の空間に対応して配置されるよう位置
合せする。ノズルプレート２を接合した加圧室基板１を
基体３に取り付ければ、インクジェット式記録ヘッドが
完成する。
を用いてノズルプレート２を加圧室基板１に接合した。
ノズル２１はリソグラフィ法、レーザ加工、ＦＩＢ加
工、放電加工等を利用してノズルプレート２の所定位置
に開口することで形成することができる。ノズルプレー
ト２を加圧室基板１に接合する際には、各ノズル２１が
加圧室１０の各々の空間に対応して配置されるよう位置
合せする。ノズルプレート２を接合した加圧室基板１を
基体３に取り付ければ、インクジェット式記録ヘッドが
完成する。
【００３５】本発明の圧電体素子と従来の圧電体素子の
圧電定数及び変位量を比較した。圧電体膜９を（１０
０）面方位に優先配向処理し、上部電極７２を７００℃
の熱アニール処理により引っ張り応力を生じる薄膜とし
たところ、圧電定数ｄ３１は駆動電圧１５Ｖにおいて、
熱アニール処理前の値から約３０％向上した。また、駆
動電圧２５Ｖでは熱アニール処理前の値から約２０％向
上した。
圧電定数及び変位量を比較した。圧電体膜９を（１０
０）面方位に優先配向処理し、上部電極７２を７００℃
の熱アニール処理により引っ張り応力を生じる薄膜とし
たところ、圧電定数ｄ３１は駆動電圧１５Ｖにおいて、
熱アニール処理前の値から約３０％向上した。また、駆
動電圧２５Ｖでは熱アニール処理前の値から約２０％向
上した。
【００３６】一方、圧電体膜９を（１１１）面方位に優
先配向処理し、上部電極７２を７００℃の熱アニール処
理により引っ張り応力を生じる薄膜としたところ、圧電
定数ｄ３１は駆動電圧１５Ｖにおいて、熱アニール処理
前の値から約１０％低下した。また、駆動電圧２５Ｖで
は熱アニール処理前の値から約１０％低下した。
先配向処理し、上部電極７２を７００℃の熱アニール処
理により引っ張り応力を生じる薄膜としたところ、圧電
定数ｄ３１は駆動電圧１５Ｖにおいて、熱アニール処理
前の値から約１０％低下した。また、駆動電圧２５Ｖで
は熱アニール処理前の値から約１０％低下した。
【００３７】また、圧電体膜９を（１００）面方位に優
先配向処理し、上部電極７２を７００℃の熱アニール処
理により引っ張り応力を生じる薄膜としたところ、変位
量は駆動電圧１５Ｖにおいて、熱アニール処理前の値２
０８．３ｎｍから２５６．３ｎｍへと向上した。また、
駆動電圧２５Ｖでは熱アニール処理前の値３２７．７ｎ
ｍから３７３．３ｎｍへと向上し、駆動電圧３０Ｖでは
熱アニール処理前の値３７１．０ｎｍから４１５．５ｎ
ｍへと向上した。
先配向処理し、上部電極７２を７００℃の熱アニール処
理により引っ張り応力を生じる薄膜としたところ、変位
量は駆動電圧１５Ｖにおいて、熱アニール処理前の値２
０８．３ｎｍから２５６．３ｎｍへと向上した。また、
駆動電圧２５Ｖでは熱アニール処理前の値３２７．７ｎ
ｍから３７３．３ｎｍへと向上し、駆動電圧３０Ｖでは
熱アニール処理前の値３７１．０ｎｍから４１５．５ｎ
ｍへと向上した。
【００３８】一方、圧電体膜９を（１１１）面方位に優
先配向処理し、上部電極７２を７００℃の熱アニール処
理により引っ張り応力を生じる薄膜としたところ、変位
量は駆動電圧１５Ｖにおいて、熱アニール処理前の値２
０２．３ｎｍから１８２．３ｎｍへと低下した。また、
駆動電圧２５Ｖでは熱アニール処理前の値２７９．７ｎ
ｍから２４６．５ｎｍへと低下し、駆動電圧３０Ｖでは
熱アニール処理前の値３０２．０ｎｍから２６６．５ｎ
ｍへと低下した。
先配向処理し、上部電極７２を７００℃の熱アニール処
理により引っ張り応力を生じる薄膜としたところ、変位
量は駆動電圧１５Ｖにおいて、熱アニール処理前の値２
０２．３ｎｍから１８２．３ｎｍへと低下した。また、
駆動電圧２５Ｖでは熱アニール処理前の値２７９．７ｎ
ｍから２４６．５ｎｍへと低下し、駆動電圧３０Ｖでは
熱アニール処理前の値３０２．０ｎｍから２６６．５ｎ
ｍへと低下した。
【００３９】以上の実験結果から、圧電体膜９を（１０
０）面方位に優先配向処理した場合には、上部電極７２
を引っ張り応力が生じる薄膜とすることで圧電体素子１
３の圧電定数ｄ３１及び変位量を向上させることができ
るが確認できた。
０）面方位に優先配向処理した場合には、上部電極７２
を引っ張り応力が生じる薄膜とすることで圧電体素子１
３の圧電定数ｄ３１及び変位量を向上させることができ
るが確認できた。
【００４０】尚、本実施例においては、圧電体膜９を
（１００）優先配向処理し、上部電極７２を引っ張り応
力を生じる膜としたが、下部電極７１を引っ張り応力を
生じる膜としてもよい。この場合、下部電極は白金等の
ように膜内部に引っ張り応力を生じる膜で成膜すればよ
いが、膜内部に圧縮応力を生じる膜であっても熱アニー
ル処理をすることで引っ張り応力を生じる膜とすること
ができる。かかる材料を用いる場合、下部電極の熱アニ
ール処理は、圧電体膜の焼成工程におけるファイナルア
ニールの際、或いは圧電体膜の結晶化後において圧電体
膜の焼成温度よりも高い温度で熱処理をすればよい。
（１００）優先配向処理し、上部電極７２を引っ張り応
力を生じる膜としたが、下部電極７１を引っ張り応力を
生じる膜としてもよい。この場合、下部電極は白金等の
ように膜内部に引っ張り応力を生じる膜で成膜すればよ
いが、膜内部に圧縮応力を生じる膜であっても熱アニー
ル処理をすることで引っ張り応力を生じる膜とすること
ができる。かかる材料を用いる場合、下部電極の熱アニ
ール処理は、圧電体膜の焼成工程におけるファイナルア
ニールの際、或いは圧電体膜の結晶化後において圧電体
膜の焼成温度よりも高い温度で熱処理をすればよい。
【００４１】また、圧電体膜９を（１００）面方位に優
先配向する処理は上記のプロセスに限らず、例えば、加
圧室基板１として（１００）面方位のシリコン単結晶基
板を用いて圧電体膜９をエピタキシャル成長させるプロ
セスを用いてもよい。
先配向する処理は上記のプロセスに限らず、例えば、加
圧室基板１として（１００）面方位のシリコン単結晶基
板を用いて圧電体膜９をエピタキシャル成長させるプロ
セスを用いてもよい。
【００４２】また、本実施例においては、圧電体膜９を
（１００）優先配向処理をする場合を説明したが、圧電
体膜９を（１１１）優先配向処理をする場合には上述し
たように、上部電極７２又は／及び下部電極７１を圧縮
応力を生じる薄膜材料、例えば、イリジウム等で構成す
ればよい。
（１００）優先配向処理をする場合を説明したが、圧電
体膜９を（１１１）優先配向処理をする場合には上述し
たように、上部電極７２又は／及び下部電極７１を圧縮
応力を生じる薄膜材料、例えば、イリジウム等で構成す
ればよい。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、圧電体膜の結晶配向方
位に応じて上部電極と下部電極の少なくとも一方の膜内
部の応力状態を引っ張り応力或いは圧縮応力に設定する
ことで圧電体素子の変位量を向上させることができる。
また、圧電体素子のエッジ部分のテーパ角を４５°未満
に調整することで上部電極或いは下部電極による圧電体
膜中の応力状態を有効に保持することができる。
位に応じて上部電極と下部電極の少なくとも一方の膜内
部の応力状態を引っ張り応力或いは圧縮応力に設定する
ことで圧電体素子の変位量を向上させることができる。
また、圧電体素子のエッジ部分のテーパ角を４５°未満
に調整することで上部電極或いは下部電極による圧電体
膜中の応力状態を有効に保持することができる。
【００４４】また、本発明によれば、駆動特性に優れた
インクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリン
タを提供することができる。
インクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリン
タを提供することができる。
【図１】インクジェットプリンタの構成図である。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であ
る。
る。
【図３】インクジェット式記録ヘッドの製造工程断面図
である。
である。
１…加圧室基板、２…ノズルプレート、３…基体、４…
配線基板、５…振動板膜、６…下地層、７１…下部電
極、８…チタン層、９…圧電体膜、７２…上部電極、１
０…加圧室、１１…側壁、１２…共通流路、１３…圧電
体素子、２１…ノズル、１００…インクジェット式記録
ヘッド、１０１…インクカートリッジ、１０２…本体、
１０３…トレイ、１０４…排出口、１０５…オートシー
トフィーダ、１０６…ヘッド駆動機構、１０７…記録用
紙
配線基板、５…振動板膜、６…下地層、７１…下部電
極、８…チタン層、９…圧電体膜、７２…上部電極、１
０…加圧室、１１…側壁、１２…共通流路、１３…圧電
体素子、２１…ノズル、１００…インクジェット式記録
ヘッド、１０１…インクカートリッジ、１０２…本体、
１０３…トレイ、１０４…排出口、１０５…オートシー
トフィーダ、１０６…ヘッド駆動機構、１０７…記録用
紙
Claims (13)
- 【請求項１】 上部電極と下部電極に挟まれる圧電体膜
を備える圧電体素子において、前記圧電体膜は（１０
０）面方位に優先配向処理された多結晶体から構成さ
れ、さらに上部電極と下部電極の少なくとも一方が圧電
体膜内部に圧縮応力を与える薄膜で構成されていること
を特徴とする圧電体素子。 - 【請求項２】 前記薄膜は、熱アニール処理された導電
性薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の圧電体
素子。 - 【請求項３】 上部電極と下部電極に挟まれる圧電体膜
を備える圧電体素子において、前記圧電体膜は（１１
１）面方位に優先配向処理された多結晶体から構成さ
れ、さらに上部電極と下部電極の少なくとも一方が圧電
体膜内部に引っ張り応力を与える薄膜で構成されている
ことを特徴とする圧電体素子。 - 【請求項４】 前記薄膜は、酸化処理或いは窒化処理さ
れた導電性薄膜であることを特徴とする請求項３に記載
の圧電体素子。 - 【請求項５】 前記圧電体素子は上部電極よりも下部電
極の方が広いテーパ形状となっており、エッジ部分のテ
ーパ角が４５°未満であることを特徴とする請求項１乃
至請求項４のうち何れか１項に記載の圧電体素子。 - 【請求項６】 上部電極と下部電極に挟まれる圧電体膜
を備える圧電体素子の製造方法において、前記圧電体膜
を（１００）面方位に優先配向処理して成膜する工程
と、上部電極と下部電極の少なくとも一方を圧電体膜内
部に圧縮応力を与える薄膜で成膜する工程を備えた圧電
体素子の製造方法。 - 【請求項７】 上部電極と下部電極に挟まれる圧電体膜
を備える圧電体素子の製造方法において、前記圧電体膜
を（１００）面方位に優先配向処理して成膜する工程
と、上部電極と下部電極の少なくとも一方を熱アニール
処理することで圧電体膜内部に圧縮応力を与える薄膜と
する工程を備えた圧電体素子の製造方法。 - 【請求項８】 上部電極と下部電極に挟まれる圧電体膜
を備える圧電体素子の製造方法において、前記圧電体膜
を（１１１）面方位に優先配向処理して成膜する工程
と、上部電極と下部電極の少なくとも一方を圧電体膜内
部に引っ張り応力を与える薄膜で成膜する工程を備えた
圧電体素子の製造方法。 - 【請求項９】 上部電極と下部電極に挟まれる圧電体膜
を備える圧電体素子の製造方法において、前記圧電体膜
を（１１１）面方位に優先配向処理して成膜する工程
と、上部電極と下部電極の少なくとも一方を酸化処理或
いは窒化処理することで圧電体膜内部に引っ張り応力を
与える薄膜とする工程を備えた圧電体素子の製造方法。 - 【請求項１０】 圧電体素子全体を上部電極よりも下部
電極の方が広いテーパ形状とし、且つエッジ部分のテー
パ角を４５°未満にする工程を備えた請求項６乃至請求
項９のうち何れか１項に記載の圧電体素子の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１乃至請求項５のうち何れか１
項に記載の圧電体素子と、当該圧電体素子の機械的変位
によって内容積が変化する加圧室と、当該加圧室に連通
してインク滴を吐出する吐出口とを備えたインクジェッ
ト式記録ヘッド。 - 【請求項１２】 前記吐出口は、主走査方向と略平行に
ライン状に列設されていることを特徴とする請求項１１
に記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１３】 請求項１１又は請求項１２に記載のイ
ンクジェット式記録ヘッドを印字機構に備えたインクジ
ェットプリンタ。
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