JP2001274472A - Piezoelectric element, manufacturing method therefor, ink jet recording head, and printer - Google Patents

Piezoelectric element, manufacturing method therefor, ink jet recording head, and printer

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JP2001274472A
JP2001274472A JP2000083970A JP2000083970A JP2001274472A JP 2001274472 A JP2001274472 A JP 2001274472A JP 2000083970 A JP2000083970 A JP 2000083970A JP 2000083970 A JP2000083970 A JP 2000083970A JP 2001274472 A JP2001274472 A JP 2001274472A
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piezoelectric
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectrics element having stable high piezoelectric characteristics, an ink jet recording head, and a printer. SOLUTION: There are sequentially laminated a lower electrode 42 (a third layer 423 comprising Ir, a second layer 424 comprising Pt, and a first layer 425 comprising Ir), a Ti layer of 4-6 nm, a piezoelectrics thin film 43, and an upper electrode 44, on a ZrO2 film 32. A 100 plane orientation degree of the piezoelectrics 43 measured by an X-ray diffraction wide angle method is 40-70%, a 110 plane orientation degree of it 10% or less, and a remaining 111 plane orientation degree. Here, the thickness of the lower electrode second layer 424 is 30-50% of the entire thickness of lower electrode 42.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機械変換機能
を有する圧電体素子に係り、特に、インクジェット式記
録ヘッドに用いた際に、優れた圧電特性が得られる圧電
体素子、インクジェット式記録ヘッド、プリンタおよび
圧電体素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element having an electromechanical conversion function, and more particularly, to a piezoelectric element and an ink jet recording head capable of obtaining excellent piezoelectric characteristics when used in an ink jet recording head. And a method for manufacturing a piezoelectric element.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは、プリン
タのインク吐出の駆動源として圧電体素子を用いる。こ
の圧電体素子は、一般的に、圧電体薄膜とこれを挟んで
配置される上部電極および下部電極とを備えて構成され
る。
2. Description of the Related Art An ink jet recording head uses a piezoelectric element as a driving source for ink ejection of a printer. This piezoelectric element generally includes a piezoelectric thin film and an upper electrode and a lower electrode which are arranged to sandwich the piezoelectric thin film.

【0003】従来、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)か
らなる薄膜の結晶構造を規定したり、下部電極上にTi
核を形成させることにより、特性改善を図った圧電体素
子が開発されている。たとえば、特開平10−8101
6号公報には、菱面体晶系の結晶構造を備えかつ所定の
配向度を備えたPZT薄膜が開示されている。また、特
開平8−335676号公報には、Irの下部電極上に
チタン核を形成した圧電体素子が開示されている。
Conventionally, the crystal structure of a thin film made of lead zirconate titanate (PZT) has been defined, and Ti
Piezoelectric elements with improved characteristics by forming nuclei have been developed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-8101
No. 6 discloses a PZT thin film having a rhombohedral crystal structure and a predetermined degree of orientation. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-335676 discloses a piezoelectric element in which a titanium nucleus is formed on a lower electrode of Ir.

【0004】しかし、従来の圧電体素子では、圧電体薄
膜の所定の配向度を安定して再現性良く得ることが困難
であるという問題があった。このような圧電体素子は、
安定した高い圧電特性を得ることが難しく、インクジェ
ット式記録ヘッドないしはプリンタの印字性能を十分に
得られない要因となっている。
However, the conventional piezoelectric element has a problem that it is difficult to stably obtain a predetermined degree of orientation of the piezoelectric thin film with good reproducibility. Such a piezoelectric element is
It is difficult to obtain stable and high piezoelectric characteristics, and this is a factor that makes it difficult to obtain sufficient printing performance of an ink jet recording head or a printer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解消して、圧電体薄膜の所定の配向度を安定し
て再現性良く得ることにより、安定した高い圧電特性を
備えた圧電体素子およびこれを用いたインクジェト式記
録ヘッド、プリンタ並びに圧電体素子の製造方法を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to obtain a predetermined orientation degree of a piezoelectric thin film stably with good reproducibility, thereby providing a stable and high piezoelectric characteristic. An object of the present invention is to provide a piezoelectric element, an ink jet recording head using the same, a printer, and a method of manufacturing the piezoelectric element.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電体素子は、
ZrO膜上に形成された下部電極と、該下部電極上に
形成された圧電体膜と、該圧電体膜上に形成された上部
電極とを備えた圧電体素子であって、前記圧電体膜は、
X線回折広角法により測定した100面配向度が40%
以上70%以下であることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric element comprising:
A piezoelectric device comprising: a lower electrode formed on a ZrO 2 film; a piezoelectric film formed on the lower electrode; and an upper electrode formed on the piezoelectric film. The membrane is
The degree of 100 plane orientation measured by the X-ray diffraction wide angle method is 40%
Is not less than 70%.

【0007】また、110面配向度が10%以下、11
1面配向度が残部であることが好ましい。
Further, the degree of orientation of the 110 plane is 10% or less,
The degree of one-plane orientation is preferably the balance.

【0008】特に、前記下部電極は、 最上層に位置しIrを含む第一層と、次層に位置しP
tを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第二層の
厚さが下部電極全体の厚さに対して30%以上50%以
下であり、前記下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下
のTi層を形成し、該Ti層上に圧電体膜を形成したも
のである。また、 −1前記第二層の次層であって前記下部電極の最下層
に位置し且つIrを含む第三層を備えていてもよく、 −2前記下部電極のうち、Ptを含む前記第二層が最
下層であってもよい。
In particular, the lower electrode includes a first layer located on the uppermost layer and containing Ir, and a lower electrode located on the next layer.
at least 30% and not more than 50% of the total thickness of the lower electrode, and a thickness of not less than 4 nm and not more than 6 nm on the lower electrode. In which a Ti layer is formed, and a piezoelectric film is formed on the Ti layer. And (1) a third layer that is located next to the second layer and that is the lowermost layer of the lower electrode and that includes Ir. The two layers may be the lowermost layers.

【0009】また、前記下部電極は、 最上層に位置しPtを含む第一層と、次層に位置しI
rを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第一層の
厚さが下部電極全体の厚さに対して20%以上40%以
下であり、前記下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下
のTi核の層を形成し、該Ti層上に圧電体膜を形成し
たことを特徴とするものである。また、 −1前記下部電極のうち、Irを含む前記第二層が最
下層であってもよい。
The lower electrode is located on the uppermost layer and includes a first layer containing Pt,
and at least a second layer containing r, and the first layer has a thickness of 20% or more and 40% or less of the total thickness of the lower electrode, and a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less on the lower electrode. And a piezoelectric film is formed on the Ti layer. (1) In the lower electrode, the second layer containing Ir may be a lowermost layer.

【0010】また、本発明は、上記した圧電体素子が設
置面である振動板上に圧電アクチュエータとして設けら
れていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
である。
Further, the present invention is an ink jet type recording head, wherein the above-mentioned piezoelectric element is provided as a piezoelectric actuator on a diaphragm which is an installation surface.

【0011】また、本発明は、このインクジェット式記
録ヘッドを印字手段として備えていることを特徴とする
プリンタである。
Further, the present invention is a printer comprising the ink jet recording head as a printing means.

【0012】さらに、本発明は、基板上に、ZrO
を形成する工程と、該ZrO膜上に下部電極を形成す
る工程と、該下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下の
Ti核の層を形成する工程と、該Ti層上に圧電体前駆
体膜を形成する工程と、焼成工程と、を備える圧電体素
子の製造方法であって、 前記下部電極は、最上層に位置しIrを含む第一層
と、次層に位置しPtを含む第二層とを少なくとも備
え、かつ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対し
て30%以上50%以下であり、前記下部電極を形成す
る工程は、Ptを含む前記第二層を形成する工程と、該
第二層上にIrを含む前記第一層を形成する工程とを少
なくとも備えるか、または、 前記下部電極は、最上層に位置しPtを含む第一層
と、次層に位置しIrを含む第二層とを少なくとも備
え、かつ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対し
て20%以上40%以下であり、前記下部電極を形成す
る工程は、Irを含む前記第二層を形成する工程と、該
第二層上にPtを含む前記第一層を形成する工程とを少
なくとも備えることを特徴とするものである。
Further, the present invention provides a step of forming a ZrO 2 film on a substrate, a step of forming a lower electrode on the ZrO 2 film, and a step of forming a Ti nucleus having a thickness of 4 nm to 6 nm on the lower electrode. A step of forming a piezoelectric precursor film on the Ti layer, and a firing step, wherein the lower electrode is located on an uppermost layer. A first layer containing Ir and at least a second layer containing Pt located on the next layer, wherein the thickness of the second layer is 30% or more and 50% or less with respect to the thickness of the entire lower electrode; The step of forming the lower electrode includes at least a step of forming the second layer containing Pt and a step of forming the first layer containing Ir on the second layer; or The lower electrode is located on the uppermost layer and includes a first layer containing Pt, and the lower layer is located on the next layer and includes Ir. At least a second layer, and wherein the thickness of the first layer is at least 20% and at most 40% of the total thickness of the lower electrode, and the step of forming the lower electrode comprises: It is characterized by comprising at least a step of forming two layers and a step of forming the first layer containing Pt on the second layer.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(原理説明)図9に、ZrO
上にIr層/Pt層/Ir層の順で積層された下部電極
と、Ti核とを形成し、更に圧電体前駆体膜を形成して
結晶化させた圧電体素子について、圧電体薄膜の100
面配向度とTi核の厚さとの関係を測定した図を示す。
図9において、符号(ア)は、Ptを含む下部電極第二
層の厚さが下部電極全体の厚さに対して10%程度の場
合を示す。この場合には、Ti核の厚さが4nm以上6
nm以下では100面配向度を約90%まで高めること
が可能である。しかし、100面配向度をこれと異なる
値に調整しようとする場合、Ti核の厚さの変化に対す
る100面配向度の変動が大きすぎ、所望の100面配
向度を安定して再現性良く得ることができない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Explanation of Principle) FIG. 9 shows that a lower electrode laminated on a ZrO 2 film in the order of Ir layer / Pt layer / Ir layer and a Ti nucleus are formed. For a piezoelectric element formed by crystallizing a film, a piezoelectric thin film of 100
The figure which measured the relationship between the plane orientation degree and the thickness of Ti nucleus is shown.
In FIG. 9, the symbol (A) indicates a case where the thickness of the lower electrode second layer including Pt is about 10% of the thickness of the entire lower electrode. In this case, the thickness of the Ti nucleus is not less than 4 nm and not more than 6 nm.
If it is less than nm, the degree of 100-plane orientation can be increased to about 90%. However, when trying to adjust the degree of 100-plane orientation to a value different from this, the fluctuation of the degree of 100-plane orientation with respect to the change in the thickness of the Ti nucleus is too large, and a desired degree of 100-plane orientation can be obtained stably with good reproducibility. Can not do.

【0014】これに対して図9の符号(イ)は、Ptを
含む下部電極第二層の厚さの下部電極全体の厚さに対す
る比率を上記(ア)の場合より増加させた場合を示す。
この場合には、Ptの影響を受けて圧電体薄膜の111
面配向度が上昇し、100面配向度が上記(ア)の場合
より低くなるとともに、Ti核の厚さが4nm以上6n
m以下において、100面配向度が安定した値を示して
いる。
On the other hand, reference numeral (a) in FIG. 9 shows a case where the ratio of the thickness of the second layer of the lower electrode including Pt to the total thickness of the lower electrode is increased from the case (a). .
In this case, the piezoelectric thin film 111 is affected by Pt.
The degree of plane orientation increases, the degree of 100 plane orientation becomes lower than in the case of (A), and the thickness of the Ti nucleus is 4 nm or more and 6 n
At m or less, the degree of 100-plane orientation shows a stable value.

【0015】このように、Ti核の厚さを4〜6nmと
するとともに、下部電極全体の厚さに対するPt層の厚
さの割合を調節することにより、100面配向度(10
0面配向度と111面配向度との比率)を所望の割合に
再現性良く合わせ込むことが可能となる。
As described above, by controlling the thickness of the Ti nucleus to 4 to 6 nm and adjusting the ratio of the thickness of the Pt layer to the total thickness of the lower electrode, the degree of 100 plane orientation (10
The ratio between the 0-plane orientation and the 111-plane orientation) can be adjusted to a desired ratio with good reproducibility.

【0016】以下、本発明の好適な実施の形態を、図面
を参照しながら説明する。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】(実施形態1)図1は、本実施形態におけ
るインクジェット式記録ヘッドの圧電体素子部分を拡大
した層構造断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is an enlarged sectional view of a layer structure of a piezoelectric element portion of an ink jet recording head according to this embodiment.

【0018】図1に示すように、圧電体素子40は、酸
化膜31上にZrO膜32、下部電極42、圧電体薄
膜43および上部電極44を順次積層して構成されてい
る。
As shown in FIG. 1, the piezoelectric element 40 is formed by sequentially laminating a ZrO 2 film 32, a lower electrode 42, a piezoelectric thin film 43 and an upper electrode 44 on an oxide film 31.

【0019】酸化膜31は、例えば厚さ220μmの単
結晶シリコンからなる圧力室基板20上に形成する。好
適には、酸化ケイ素(SiO)からなる膜を1.0μ
mの厚さに形成して得る。
The oxide film 31 is formed on the pressure chamber substrate 20 made of, for example, single-crystal silicon having a thickness of 220 μm. Preferably, a film made of silicon oxide (SiO 2 ) has a thickness of 1.0 μm.
m.

【0020】ZrO膜32は、弾性を備える層であっ
て、酸化膜31と一体となって振動板30を構成してい
る。このZrO膜32は、弾性を与える機能を備える
ため、好ましくは、200nm以上800nm以下の厚
みを有する。
The ZrO 2 film 32 is a layer having elasticity, and forms the diaphragm 30 integrally with the oxide film 31. Since the ZrO 2 film 32 has a function of giving elasticity, it preferably has a thickness of 200 nm or more and 800 nm or less.

【0021】ZrO膜32と下部電極42の間には、
双方の層を密着するような金属、好ましくは、チタンま
たはクロムからなる密着層(図示しない)を設けてもよ
い。密着層は、圧電体素子の設置面への密着性が良くす
るために形成するものであり、当該密着性が確保できる
場合には形成しなくてもよい。また、密着層を設ける場
合は、最低限の密着性が確保できるようにするため、好
ましくは、10nm以上の厚みとする。
Between the ZrO 2 film 32 and the lower electrode 42,
An adhesion layer (not shown) made of a metal, preferably titanium or chromium, that adheres both layers may be provided. The adhesion layer is formed to improve the adhesion to the installation surface of the piezoelectric element, and may not be formed if the adhesion can be ensured. When an adhesion layer is provided, the thickness is preferably 10 nm or more in order to ensure the minimum adhesion.

【0022】下部電極42は、最下層に位置しIrを含
む第三層423と、下部電極42の厚さに対して30%
以上50%以下の厚さであって、Ptを含む第二層42
4と、最上層に位置しIrを含む第一層425とから構
成されている。下部電極42の全体の厚みは特に制限は
なく、例えば100nmとする。なお、焼成前における
密着層の厚みをd0、第三層423の厚みをd1、第二
層の厚みをd2、第一層の厚みをd3、焼成後の下部電
極全体の厚みをdTとしたとき、dT=3.6×d0+
2.4×d1+0.8×d2+2.3×d3の関係が満
たされることが好ましい。
The lower electrode 42 has a third layer 423 which is located at the lowermost layer and contains Ir and has a thickness of 30% with respect to the thickness of the lower electrode 42.
The second layer 42 having a thickness of not less than 50% and containing Pt
4 and a first layer 425 containing Ir and located on the uppermost layer. The overall thickness of the lower electrode 42 is not particularly limited, and is, for example, 100 nm. When the thickness of the adhesion layer before firing is d0, the thickness of the third layer 423 is d1, the thickness of the second layer is d2, the thickness of the first layer is d3, and the thickness of the entire lower electrode after firing is dT. , DT = 3.6 × d0 +
It is preferable that the relationship of 2.4 × d1 + 0.8 × d2 + 2.3 × d3 is satisfied.

【0023】下部電極42の上にはTi核の層(図示し
ない)が形成されている。Ti核は、4nm以上6nm
以下の厚みである。
On the lower electrode 42, a Ti nucleus layer (not shown) is formed. Ti nucleus is 4 nm or more and 6 nm
The thickness is as follows.

【0024】圧電体薄膜43は、通常の圧電性セラミッ
クスの結晶で構成された強誘電体であり、好ましくは、
チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電性圧電性材
料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケルまたは酸化マグ
ネシウム等の金属酸化物を添加したものからなる。圧電
体薄膜43の組成は圧電体素子の特性、用途等を考慮し
て適宜選択する。具体的には、チタン酸鉛(PbTiO
)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)
)、ジルコニウム酸鉛(PbZrO)、チタン酸
鉛ランタン((Pb,La),TiO)、ジルコン酸
チタン酸鉛ランタン((Pb,La)(Zr,Ti)O
)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,Ti)(Mg,Nb)O)等が好適
に用いられる。また、チタン酸鉛やジルコニウム酸鉛に
ニオブ(Nb)を適宜添加することにより、圧電特性に
優れた膜を得ることができる。
The piezoelectric thin film 43 is a ferroelectric composed of ordinary piezoelectric ceramic crystals.
It is made of a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) or a material to which a metal oxide such as niobium oxide, nickel oxide or magnesium oxide is added. The composition of the piezoelectric thin film 43 is appropriately selected in consideration of the characteristics, application, and the like of the piezoelectric element. Specifically, lead titanate (PbTiO
3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti)
O 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lead lanthanum titanate ((Pb, La), TiO 3 ), lead lanthanum zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti) O
3 ) or lead magnesium zirconium niobate titanate (Pb (Zr, Ti) (Mg, Nb) O 3 ) or the like is preferably used. In addition, a film having excellent piezoelectric properties can be obtained by appropriately adding niobium (Nb) to lead titanate or lead zirconate.

【0025】圧電体薄膜43は、X線回折広角法により
測定した100面配向度が40%以上70%以下であ
る。そして、110面配向度は10%以下、111面配
向度が残部である。
The degree of 100 plane orientation of the piezoelectric thin film 43 measured by the X-ray diffraction wide angle method is 40% or more and 70% or less. The degree of orientation in the 110 plane is 10% or less, and the degree of orientation in the 111 plane is the remainder.

【0026】圧電体薄膜43の厚みは、製造工程でクラ
ックが発生しない程度に抑え、一方、十分な変位特性を
呈する程度に厚くする必要があり、例えば1500nm
とする。
The thickness of the piezoelectric thin film 43 must be suppressed to a level that does not cause cracks in the manufacturing process, while it must be large enough to exhibit sufficient displacement characteristics, for example, 1500 nm.
And

【0027】上部電極44は、下部電極42と対になる
電極であり、好適には、PtまたはIrにより構成され
る。上部電極44の厚みは、好適には50nm程度であ
る。
The upper electrode 44 is an electrode paired with the lower electrode 42, and is preferably made of Pt or Ir. The thickness of the upper electrode 44 is preferably about 50 nm.

【0028】図4は、本発明のインクジェット式記録ヘ
ッドの主要部の構造を示す斜視図一部断面図である。
FIG. 4 is a partial perspective view showing the structure of the main part of the ink jet recording head of the present invention.

【0029】図4に示すように、インクジェット式記録
へッドは、ノズル板10、圧力室基板20、振動板30
および圧電体素子40から構成される。
As shown in FIG. 4, the ink jet recording head comprises a nozzle plate 10, a pressure chamber substrate 20, and a vibration plate 30.
And the piezoelectric element 40.

【0030】圧力室基板20は、圧力室(キャビティ)
21、側壁22、リザーバ23および供給口24を備え
ている。圧力室21は、シリコン等の基板をエッチング
することにより、インクなどを吐出するために貯蔵する
空間として形成されたものである。側壁22は、圧力室
21を仕切るよう形成されている。リザーバ23は、イ
ンクを共通して各圧力室21に充たすための流路となっ
ている。供給口24は、リザーバ23から各圧力室21
へインクを導入可能に形成されている。
The pressure chamber substrate 20 is a pressure chamber (cavity).
21, a side wall 22, a reservoir 23 and a supply port 24. The pressure chamber 21 is formed as a space for storing ink and the like by discharging a substrate such as silicon by etching. The side wall 22 is formed so as to partition the pressure chamber 21. The reservoir 23 is a flow path for filling the pressure chambers 21 with ink in common. The supply port 24 is connected to each pressure chamber 21 from the reservoir 23.
The ink is formed so that the ink can be introduced into the ink.

【0031】ノズル板10は、圧力室基板20に設けら
れた圧力室21の各々に対応する位置にそのノズル11
が配置されるよう、圧力室基板20の一方の面に貼り合
わせられている。
The nozzle plate 10 has its nozzle 11 at a position corresponding to each of the pressure chambers 21 provided on the pressure chamber substrate 20.
Are bonded to one surface of the pressure chamber substrate 20 so as to be disposed.

【0032】振動板30は、上述したように酸化膜31
とZrO膜32とを積層して形成されたものである。
本発明の圧電体素子40は、当該振動板30の上に圧電
アクチュエータとして設けられている。各圧力室21に
対応する振動板30上の位置には、それぞれ図1に示す
層構造を備えた圧電体素子40が設けられている。振動
板30には、インクタンク口35が設けられて、図示し
ないインクタンクに貯蔵されているインクを圧力室基板
20内部に供給可能になっている。
The vibration plate 30 is made of the oxide film 31 as described above.
And a ZrO 2 film 32.
The piezoelectric element 40 of the present invention is provided on the vibration plate 30 as a piezoelectric actuator. A piezoelectric element 40 having the layer structure shown in FIG. 1 is provided at a position on the vibration plate 30 corresponding to each pressure chamber 21. The diaphragm 30 is provided with an ink tank port 35 so that ink stored in an ink tank (not shown) can be supplied into the pressure chamber substrate 20.

【0033】ノズル板10および振動板30が設けられ
た圧力室基板20は、さらに図示しない筐体に収められ
てインクジェット式記録ヘッドを構成している。
The pressure chamber substrate 20 provided with the nozzle plate 10 and the vibration plate 30 is further accommodated in a casing (not shown) to constitute an ink jet recording head.

【0034】上記構成において、圧電体素子40の下部
電極42と上部電極44との間に電圧が印加されて圧電
体素子40が歪むとその歪みに対応して振動板30が変
形する。その変形により圧力室21内のインクに圧力が
加えられ、ノズル11からインクの液滴が吐出するよう
になっている。
In the above configuration, when a voltage is applied between the lower electrode 42 and the upper electrode 44 of the piezoelectric element 40 and the piezoelectric element 40 is distorted, the diaphragm 30 is deformed in response to the distortion. Due to the deformation, a pressure is applied to the ink in the pressure chamber 21, and a droplet of the ink is ejected from the nozzle 11.

【0035】図5に本実施形態のプリンタ100の構造
を説明する斜視図を示す。図5に示すように、プリンタ
100は、プリンタ本体2に、印字手段である本発明の
インクジェット式記録ヘッド1、トレイ3、排出口4、
給紙機構6、制御回路8および操作パネル9等が設けら
れている。
FIG. 5 is a perspective view illustrating the structure of the printer 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the printer 100 includes an ink jet recording head 1 of the present invention, which is a printing means, a tray 3, a discharge port 4,
A paper feed mechanism 6, a control circuit 8, an operation panel 9, and the like are provided.

【0036】トレイ3は、印字前の用紙5を給紙機構6
に供給可能に構成されている。制御回路8は、操作パネ
ル9からの制御または外部から供給される印字情報に基
いて、用紙5の搬送を給紙機構6に行わせる給紙信号S
dや印字をインクジェット式記録ヘッド1に行わせる印
字信号Shを出力するようになっている。給紙機構6
は、用紙5を取り込むローラ601と602およびそれ
らを駆動するモータ600等で構成され、給紙信号Sd
に基いて用紙5を本体2内に取り込むことが可能になっ
ている。インクジェット式記録ヘッド1は、給紙機構6
により供給された用紙5の上を横切って移動可能に構成
され、制御回路8から印字信号Shが供給されると、圧
電体素子40が変形することによりインクが吐出され用
紙5上に印字することが可能になっている。排出口4
は、印字が終了した用紙5を排出可能な出口となってい
る。
The tray 3 feeds the paper 5 before printing to a paper feed mechanism 6
It is configured to be able to be supplied. The control circuit 8 controls the paper feed signal S to cause the paper feed mechanism 6 to convey the paper 5 based on control from the operation panel 9 or print information supplied from the outside.
d and a print signal Sh for causing the ink jet recording head 1 to perform printing are output. Paper feed mechanism 6
Is composed of rollers 601 and 602 for taking in the paper 5 and a motor 600 for driving them, and the like.
The paper 5 can be taken into the main body 2 based on The ink jet recording head 1 includes a paper feed mechanism 6
When the print signal Sh is supplied from the control circuit 8, the piezoelectric element 40 is deformed and ink is ejected to print on the paper 5 when the print signal Sh is supplied from the control circuit 8. Has become possible. Outlet 4
Is an exit from which the paper 5 on which printing has been completed can be discharged.

【0037】(実施形態2)図2は、本発明の第2の実
施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの圧電体素
子部分を拡大した層構造断面図である。
(Embodiment 2) FIG. 2 is an enlarged sectional view of a layer structure of a piezoelectric element portion of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention.

【0038】本実施形態では、下部電極42は、下部電
極42の厚さに対して30%以上50%以下の厚さであ
って、Ptを含む第二層(最下層)426と、Irを含
む第一層(最上層)427とから構成されている点が、
上記実施形態1と異なっている。
In this embodiment, the lower electrode 42 has a thickness of 30% to 50% of the thickness of the lower electrode 42, and includes a second layer (lowest layer) 426 containing Pt and Ir. The first layer (uppermost layer) 427 including
This is different from the first embodiment.

【0039】(実施形態3)図3は、本発明の第3の実
施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの圧電体素
子部分を拡大した層構造断面図である。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a sectional view of a layer structure in which a piezoelectric element portion of an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention is enlarged.

【0040】本実施形態では、下部電極42は、Irを
含む第二層(最下層)428と、下部電極42の厚さに
対して20%以上40%以下の厚さであって、Ptを含
む第一層(最上層)429とから構成されている点が、
上記実施形態1と異なっている。
In this embodiment, the lower electrode 42 has a second layer (lowermost layer) 428 containing Ir and a thickness of 20% to 40% of the thickness of the lower electrode 42 and Pt is And the first layer (uppermost layer) 429
This is different from the first embodiment.

【0041】(製造方法)次に、本発明の圧電体素子の
製造方法を説明する。図6及び図7は、本発明の圧電体
素子及びインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す
断面模式図である。
(Production Method) Next, a method for producing the piezoelectric element of the present invention will be described. 6 and 7 are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a piezoelectric element and an ink jet recording head according to the present invention.

【0042】酸化膜形成工程(S1) この工程は、酸素或いは水蒸気を含む酸化性雰囲気中で
高温処理し、酸化珪素(SiO)からなる酸化膜31
を形成する工程である。この工程には通常用いる熱酸化
法の他、CVD法を使用することもできる。
[0042]Oxide film forming step (S1)  This step is performed in an oxidizing atmosphere containing oxygen or water vapor.
High temperature treatment, silicon oxide (SiO2) Made of oxide film 31
Is a step of forming In this step, the usual thermal oxidation
In addition to the method, a CVD method can be used.

【0043】ZrO膜を形成する工程(S2) 圧力室基板20上の酸化膜31の上に、ZrO膜32
を形成する工程である。このZrO膜32は、スパッ
タ法または真空蒸着法等によりZrの層を形成したもの
を酸素雰囲気中で高温処理して得られる。
[0043]Step of forming ZrO 2 film (S2)  On the oxide film 31 on the pressure chamber substrate 20, ZrO2Membrane 32
Is a step of forming This ZrO2The film 32 is
With a Zr layer formed by vacuum deposition or vacuum evaporation
At a high temperature in an oxygen atmosphere.

【0044】下部電極を形成する工程(S3) 実施形態1に係る下部電極にあっては、ZrO膜32
上に、Irを含む第三層423を形成する工程と、該第
三層上に、下部電極42の厚さに対して30%以上50
%以下の厚さであって、Ptを含む第二層424を形成
する工程と、該第二層上にIrを含む第一層425を形
成する工程とからなる。
[0044]Step of forming lower electrode (S3)  In the lower electrode according to the first embodiment, ZrO2Membrane 32
Forming a third layer 423 containing Ir thereon,
On the three layers, 30% or more of the thickness of the lower electrode 42
% Of the second layer 424 containing not more than Pt
Forming a first layer 425 containing Ir on the second layer.
And the step of forming.

【0045】実施形態2に係る下部電極にあっては、Z
rO膜32上に、下部電極42の厚さに対して30%
以上50%以下の厚さであって、Ptを含む第二層42
6を形成する工程と、該第二層上に、Irを含む第一層
424を形成する工程とからなる。
In the lower electrode according to the second embodiment, Z
30% of the thickness of the lower electrode 42 on the rO 2 film 32
The second layer 42 having a thickness of not less than 50% and containing Pt
6 and a step of forming a first layer 424 containing Ir on the second layer.

【0046】実施形態3に係る下部電極にあっては、Z
rO膜32上に、Irを含む第二層428を形成する
工程と、該第二層上に、下部電極42の厚さに対して2
0%以上40%以下の厚さであって、Ptを含む第一層
429を形成する工程とからなる。
In the lower electrode according to the third embodiment, Z
forming a second layer 428 containing Ir on the rO 2 film 32, and forming a second layer 428 on the second layer with respect to the thickness of the lower electrode 42;
Forming a first layer 429 having a thickness of 0% or more and 40% or less and containing Pt.

【0047】各層423〜429は、それぞれIrまた
はPtをZrO膜32上に、スパッタ法等で付着させ
て形成する。なお、下部電極42の形成に先立ち、チタ
ン又はクロムからなる密着層(図示せず)をスパッタ法
又は真空蒸着法により形成しても良い。
Each of the layers 423 to 429 is formed by depositing Ir or Pt on the ZrO 2 film 32 by sputtering or the like. Prior to the formation of the lower electrode 42, an adhesion layer (not shown) made of titanium or chromium may be formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method.

【0048】Ti核(層)を形成する工程 この工程は、スパッタ法等により、下部電極42上にチ
タン結晶(図示せず)を島状に形成する工程である。T
i核(層)を形成するのは、チタン結晶を核としてPZ
Tを成長させることにより、結晶成長が下部電極側から
起こり、緻密で柱状の結晶が得られるからである。
[0048]Step of forming Ti core (layer)  In this step, a chip is formed on the lower electrode 42 by a sputtering method or the like.
This is a step of forming a tan crystal (not shown) in an island shape. T
The i nucleus (layer) is formed using titanium crystal as a nucleus and PZ
By growing T, crystal growth from the lower electrode side
This is because a dense and columnar crystal is obtained.

【0049】圧電体前駆体膜を形成する工程(S4) この工程は、ゾル・ゲル法により、圧電体前駆体膜4
3’を形成する工程である。
[0049]Step of Forming Piezoelectric Precursor Film (S4)  In this step, the piezoelectric precursor film 4 is formed by a sol-gel method.
3 '.

【0050】まず、有機金属アルコキシド溶液からなる
ゾルをスピンコート等の塗布法によりTi核上に塗布す
る。次いで、一定温度で一定時間乾燥させ、溶媒を蒸発
させる。乾燥後、さらに大気雰囲気下において所定の高
温で一定時間脱脂し、金属に配位している有機の配位子
を熱分解させ、金属酸化物とする。この塗布、乾燥、脱
脂の各工程を所定回数、例えば4回以上繰り返して4層
以上の圧電体前駆体膜を積層する。これらの乾燥と脱脂
処理により、溶液中の金属アルコキシドと酢酸塩とは配
位子の熱分解を経て金属、酸素、金属のネットワークを
形成する。
First, a sol composed of an organic metal alkoxide solution is applied onto a Ti nucleus by an application method such as spin coating. Next, drying is performed at a constant temperature for a predetermined time, and the solvent is evaporated. After drying, degreasing is further performed at a predetermined high temperature in an air atmosphere for a certain period of time, and the organic ligand coordinated to the metal is thermally decomposed into a metal oxide. These steps of coating, drying, and degreasing are repeated a predetermined number of times, for example, four times or more, and four or more piezoelectric precursor films are stacked. By these drying and degreasing treatments, the metal alkoxide and acetate in the solution form a network of metal, oxygen, and metal through thermal decomposition of the ligand.

【0051】焼成工程(S5) 圧電体前駆体膜43’の形成後、焼成して、圧電体前駆
体膜を結晶化させる工程である。この焼成により、圧電
体前駆体膜43’は、アモルファス状態の前駆体からペ
ロブスカイト結晶構造が形成され、電気機械変換作用を
示す薄膜に変化し、X線回折広角法により測定した10
0面配向度が40%以上70%以下の圧電体薄膜とな
る。
[0051]Firing step (S5)  After the formation of the piezoelectric precursor film 43 ', baking
This is the step of crystallizing the body film. By this firing, the piezoelectric
The precursor precursor film 43 ′ is formed from a precursor in an amorphous state.
A lobskite crystal structure is formed,
The thin film shown in FIG.
A piezoelectric thin film having a 0 plane orientation degree of 40% or more and 70% or less is obtained.
You.

【0052】上部電極形成工程(S6) 最後に、圧電体薄膜43上に、電子ビーム蒸着法または
スパッタ法により上部電極44を形成する。
[0052]Upper electrode forming step (S6)  Finally, an electron beam evaporation method or
The upper electrode 44 is formed by a sputtering method.

【0053】以上の工程で得られた、圧電性素子40
を、使用箇所に適した形状にエッチングして整形し上下
電極間に電圧を印加可能に製造すれば、本発明の圧電体
素子として動作させることが可能である。
The piezoelectric element 40 obtained by the above steps
Is manufactured by etching it into a shape suitable for the place of use and applying a voltage between the upper and lower electrodes so that the piezoelectric element of the present invention can be operated.

【0054】得られた圧電性素子40を、インクジェッ
ト式記録ヘッドに適合するようにエッチングして、圧電
体素子としての形状に成形する工程について、図7に基
いて、以下に説明する。
The process of etching the obtained piezoelectric element 40 so as to be compatible with an ink jet recording head and forming it into a shape as a piezoelectric element will be described below with reference to FIG.

【0055】圧電体素子成形工程(S7) まず、圧電体素子40を、各圧力室21に適合させた形
状にマスクし、その周囲をエッチングする。具体的に
は、まずスピンナー法、スプレー法等の方法を用いて均
一な厚さのレジスト材料を上部電極上に塗布する。次い
で、マスクを圧電体素子の形状に形成してから露光・現
像して、レジストパターンを上部電極44上に形成す
る。これに通常用いるイオンミリングまたはドライエッ
チング法等を適用して、上部電極44、圧電体薄膜4
3、下部電極42をエッチング除去し、各圧電体素子4
0を成形する。
[0055]Piezoelectric element forming step (S7)  First, a shape in which the piezoelectric element 40 is adapted to each pressure chamber 21
And then etch the periphery. Specifically
First, use a spinner method, a spray method, etc.
A resist material having a uniform thickness is applied on the upper electrode. Next
After forming the mask in the shape of the piezoelectric element,
To form a resist pattern on the upper electrode 44
You. Ion milling or dry etching usually used for this
The upper electrode 44, the piezoelectric thin film 4
3. The lower electrode 42 is removed by etching, and each piezoelectric element 4
0 is molded.

【0056】圧力室形成工程(S8) 次に、圧電体素子40が形成された圧力室基板20の他
方の面に、異方性エッチングまたは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異方性エッチング
を施し、圧力室21を形成する。エッチングされずに残
された部分が側壁22になる。
[0056]Pressure chamber forming step (S8)  Next, other than the pressure chamber substrate 20 on which the piezoelectric element 40 is formed,
On one side, anisotropic etching or parallel plate reactive
Anisotropic etching using active gas such as on-etching
To form the pressure chamber 21. Remains without being etched
The portion thus formed becomes the side wall 22.

【0057】ノズル板貼り合わせ工程(S9)最後に、
エッチング後の圧力室基板20にノズル板10を接着剤
で貼り合わせる。貼り合わせのときに各ノズル11が圧
力室21各々の空間に配置されるよう位置合わせする。
ノズル板10が貼り合わせられた圧力室基板20を図示
しない筐体に取り付け、インクジェット式記録ヘッド1
を完成させる。
At the end of the nozzle plate bonding step (S9) ,
The nozzle plate 10 is attached to the pressure chamber substrate 20 after the etching with an adhesive. At the time of bonding, the nozzles 11 are aligned so as to be arranged in the respective spaces of the pressure chambers 21.
The pressure chamber substrate 20 to which the nozzle plate 10 is attached is attached to a casing (not shown), and the ink jet recording head 1
To complete.

【0058】(実施例)上記実施形態1の製造方法によ
る圧電体素子を、下部電極全体の厚さに対するPt層の
厚さの比率を種々変えて幾つか製造するとともに、比較
例として、上記実施形態で示した比率以外の比率によっ
ても圧電体素子を幾つか製造した。
(Examples) Several piezoelectric elements were manufactured by the manufacturing method of the first embodiment by changing the ratio of the thickness of the Pt layer to the total thickness of the lower electrode in various ways. Some piezoelectric elements were manufactured at ratios other than those shown in the embodiments.

【0059】図8に、その結果得られた圧電体素子につ
いて、100面配向度と圧電定数d31との関係を測定
した図を示す。特に圧電定数d31は、高周波(14k
Hz、インクジェットヘッドを用いて測定)および低周
波(DC駆動、カンチレバーを用いて測定)の両者にお
いて測定している。図8において、100面配向度が小
さいときは、111面配向度が大きいことを示してい
る。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the degree of orientation in the 100 plane and the piezoelectric constant d31 of the resulting piezoelectric element. In particular, the piezoelectric constant d31 is high frequency (14k
Hz, measured using an inkjet head) and low frequency (DC driven, measured using a cantilever). In FIG. 8, when the degree of orientation in the 100 plane is small, it indicates that the degree of orientation in the 111 plane is large.

【0060】図8に示されるように、低周波駆動では1
11面配向度が高いほど圧電乗数d31が高いが、イン
クジェットヘッドに使用されるような高周波駆動では、
100面配向度が40%以上70%以下のときに、好適
な圧電特性が得られることがわかる。また、このような
配向度を示す圧電体素子が製造されたのは、下部電極全
体の厚さに対するPt層の厚さが30〜50%の場合で
あった。
As shown in FIG. 8, in low-frequency driving, 1
The higher the degree of 11-plane orientation, the higher the piezoelectric multiplier d31. However, in high-frequency driving such as used in an inkjet head,
It can be seen that when the degree of 100-plane orientation is 40% or more and 70% or less, suitable piezoelectric characteristics can be obtained. A piezoelectric element having such a degree of orientation was manufactured when the thickness of the Pt layer was 30 to 50% of the total thickness of the lower electrode.

【0061】なお、圧電定数d31の測定は、電圧印加
時の変位から求めた。また、本願にいう「100面配向
度」とは、X線回折広角法においてCuKα線を用いた
ときのXYZ面に対応するピーク(2θ)の回折強度を
I(XYZ)としたとき、I(100)のI(100)
とI(110)とI(111)との和に対する比率を意
味する。
The measurement of the piezoelectric constant d31 was obtained from the displacement at the time of applying a voltage. Further, the “degree of 100-plane orientation” referred to in the present application is defined as I (XYZ) when the diffraction intensity of a peak (2θ) corresponding to the XYZ plane when CuKα rays are used in the X-ray diffraction wide-angle method is I (XYZ). 100) I (100)
And I (110) to the sum of I (111).

【0062】(その他の変形例)本発明は、上記実施形
態によらず種々に変形して適応することが可能である。
例えば、本発明で製造した圧電体素子は上記インクジェ
ット式記録ヘッドの圧電体素子のみならず、不揮発性半
導体記憶装置、薄膜コンデンサ、パイロ電気検出器、セ
ンサ、表面弾性波光学導波管、光学記憶装置、空間光変
調器、ダイオードレーザ用周波数二倍器等のような強誘
電体装置、誘電体装置、パイロ電気装置、圧電装置、お
よび電気光学装置の製造に適応することができる。
(Other Modifications) The present invention can be applied in various modifications without depending on the above embodiment.
For example, the piezoelectric element manufactured by the present invention is not limited to the piezoelectric element of the above-described ink jet recording head, but also includes a nonvolatile semiconductor memory device, a thin film capacitor, a pyroelectric detector, a sensor, a surface acoustic wave optical waveguide, and an optical memory. It can be applied to the manufacture of ferroelectric devices such as devices, spatial light modulators, frequency doublers for diode lasers, dielectric devices, pyroelectric devices, piezoelectric devices, and electro-optical devices.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、圧電体薄膜の100面
配向度を安定して再現性良く得ることができる。ひいて
は、圧電体薄膜の100面配向度と111面配向度との
比率を再現性良く得ることができる。これにより、高周
波および低周波のいずれにおいても安定した高い圧電特
性を備えた圧電体素子およびこれを用いたインクジェト
式記録ヘッド、プリンタ並びに圧電体素子の製造方法を
提供することができる。
According to the present invention, the degree of 100-plane orientation of the piezoelectric thin film can be stably obtained with good reproducibility. As a result, the ratio between the degree of orientation of the piezoelectric thin film in the 100 plane and the degree of orientation of the 111 plane can be obtained with good reproducibility. As a result, it is possible to provide a piezoelectric element having stable and high piezoelectric characteristics at both high and low frequencies, and an ink jet recording head, a printer and a method of manufacturing the piezoelectric element using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施形態1の圧電体素子の断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of a piezoelectric element according to a first embodiment.

【図2】 実施形態2の圧電体素子の断面図FIG. 2 is a sectional view of a piezoelectric element according to a second embodiment.

【図3】 実施形態3の圧電体素子の断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a piezoelectric element according to a third embodiment.

【図4】 インクジェット式記録ヘッドの主要部の構造
を示す斜視図一部断面図
FIG. 4 is a perspective view, partly in section, showing the structure of a main part of an ink jet recording head.

【図5】 本発明のインクジェット式記録ヘッドを使用
したプリンタの構造を示す斜視図
FIG. 5 is a perspective view showing the structure of a printer using the ink jet recording head of the present invention.

【図6】 本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造
方法を示す断面模式図
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an ink jet recording head of the present invention.

【図7】 本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造
方法を示す断面模式図
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an ink jet recording head of the present invention.

【図8】 100面配向度と圧電定数d31との関係を
示す図
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the degree of orientation of the 100 plane and the piezoelectric constant d31.

【図9】 100面配向度とTi核の厚さとの関係を示
す図
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the degree of 100-plane orientation and the thickness of Ti nuclei.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 圧力室基板 30 振動板 31 酸化膜 32 ZrO膜 40 圧電体素子 42 下部電極 423 第三層(Ir) 424 第二層(Pt) 425 第一層(Ir) 426 第二層(Pt) 427 第一層(Ir) 428 第二層(Ir) 429 第一層(Pt) 43 圧電体薄膜 44 上部電極Reference Signs List 20 pressure chamber substrate 30 diaphragm 31 oxide film 32 ZrO 2 film 40 piezoelectric element 42 lower electrode 423 third layer (Ir) 424 second layer (Pt) 425 first layer (Ir) 426 second layer (Pt) 427 First layer (Ir) 428 Second layer (Ir) 429 First layer (Pt) 43 Piezoelectric thin film 44 Upper electrode

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/22 H01L 41/18 101Z // C23C 14/14 41/22 Z Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 41/22 H01L 41/18 101Z // C23C 14/14 41/22 Z

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ZrO膜上に形成された下部電極と、
該下部電極上に形成された圧電体膜と、該圧電体膜上に
形成された上部電極とを備えた圧電体素子であって、 前記圧電体膜は、X線回折広角法により測定した100
面配向度が40%以上70%以下であることを特徴とす
る圧電体素子。
A lower electrode formed on the ZrO 2 film;
A piezoelectric element comprising a piezoelectric film formed on the lower electrode and an upper electrode formed on the piezoelectric film, wherein the piezoelectric film is measured by an X-ray diffraction wide-angle method.
A piezoelectric element having a plane orientation degree of 40% or more and 70% or less.
【請求項2】 請求項1に記載の圧電体素子であって、 前記圧電体膜は、X線回折広角法により測定した110
面配向度が10%以下、111面配向度が残部であるこ
とを特徴とする圧電体素子。
2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric film is measured by an X-ray diffraction wide-angle method.
A piezoelectric element, wherein the degree of plane orientation is 10% or less, and the degree of plane orientation is the remainder.
【請求項3】 請求項1に記載の圧電体素子であって、 前記下部電極は、最上層に位置しIrを含む第一層と、
次層に位置しPtを含む第二層とを少なくとも備え、か
つ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して30
%以上50%以下であり、 前記下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi層を
形成し、該Ti層上に圧電体膜を形成したことを特徴と
する圧電体素子。
3. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the lower electrode is located on an uppermost layer and includes a first layer containing Ir.
A second layer containing Pt, which is located on the next layer, and wherein the thickness of the second layer is 30% of the total thickness of the lower electrode.
% To 50%, wherein a Ti layer having a thickness of 4 nm to 6 nm is formed on the lower electrode, and a piezoelectric film is formed on the Ti layer.
【請求項4】 請求項3に記載の圧電体素子であって、 前記下部電極は、前記第二層の次層であって前記下部電
極の最下層に位置し且つIrを含む第三層を備えたこと
を特徴とする圧電体素子。
4. The piezoelectric element according to claim 3, wherein the lower electrode includes a third layer that is a layer next to the second layer and is located at a lowermost layer of the lower electrode and includes Ir. A piezoelectric element comprising: a piezoelectric element;
【請求項5】 請求項3に記載の圧電体素子であって、 前記下部電極のうち、Ptを含む前記第二層が最下層で
あることを特徴とする圧電体素子。
5. The piezoelectric element according to claim 3, wherein, of the lower electrodes, the second layer containing Pt is a lowermost layer.
【請求項6】 請求項1に記載の圧電体素子であって、 前記下部電極は、最上層に位置しPtを含む第一層と、
次層に位置しIrを含む第二層とを少なくとも備え、か
つ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して20
%以上40%以下であり、 前記下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi層を
形成し、該Ti層上に圧電体膜を形成したことを特徴と
する圧電体素子。
6. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the lower electrode is located on an uppermost layer and includes a first layer including Pt;
A second layer that is located on the next layer and includes Ir, and the thickness of the first layer is 20% of the thickness of the entire lower electrode.
% To 40%, wherein a Ti layer having a thickness of 4 nm to 6 nm is formed on the lower electrode, and a piezoelectric film is formed on the Ti layer.
【請求項7】 請求項6に記載の圧電体素子であって、 前記下部電極のうち、Irを含む前記第二層が最下層で
あることを特徴とする圧電体素子。
7. The piezoelectric element according to claim 6, wherein, of the lower electrodes, the second layer containing Ir is a lowermost layer.
【請求項8】 請求項1ないし請求項7のいずれかに記
載の圧電体素子が、該圧電体素子の設置面である振動板
上に圧電アクチュエータとして設けられていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
8. An ink jet type wherein the piezoelectric element according to claim 1 is provided as a piezoelectric actuator on a diaphragm which is a mounting surface of the piezoelectric element. Recording head.
【請求項9】 請求項8に記載のインクジェット式記録
ヘッドを印字手段として備えていることを特徴とするプ
リンタ。
9. A printer comprising the ink jet recording head according to claim 8 as printing means.
【請求項10】 基板上に、ZrO膜を形成する工程
と、 該ZrO膜上に下部電極を形成する工程と、 該下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi層を形
成する工程と、 該Ti層上に圧電体前駆体膜を形成する工程と、 焼成工程と、を備える圧電体素子の製造方法であって、 前記下部電極は、最上層に位置しIrを含む第一層と、
次層に位置しPtを含む第二層とを少なくとも備え、か
つ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して30
%以上50%以下であり、 前記下部電極を形成する工程は、 Ptを含む前記第二層を形成する工程と、 該第二層上にIrを含む前記第一層を形成する工程とを
少なくとも備える、ことを特徴とする圧電体素子の製造
方法。
10. A step of forming a ZrO 2 film on a substrate, a step of forming a lower electrode on the ZrO 2 film, and a step of forming a Ti layer having a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less on the lower electrode. A method of forming a piezoelectric precursor film on the Ti layer, and a firing step, wherein the lower electrode is located on an uppermost layer and includes a first layer containing Ir. When,
A second layer containing Pt, which is located on the next layer, and wherein the thickness of the second layer is 30% of the total thickness of the lower electrode.
% To 50%, and the step of forming the lower electrode includes at least a step of forming the second layer containing Pt and a step of forming the first layer containing Ir on the second layer. A method for manufacturing a piezoelectric element, comprising:
【請求項11】 基板上に、ZrO膜を形成する工程
と、 該ZrO膜上に下部電極を形成する工程と、 該下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi層を形
成する工程と、 該Ti層上に圧電体前駆体膜を形成する工程と、 焼成工程と、を備える圧電体素子の製造方法であって、 前記下部電極は、最上層に位置しPtを含む第一層と、
次層に位置しIrを含む第二層とを少なくとも備え、か
つ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して20
%以上40%以下であり、 前記下部電極を形成する工程は、 Irを含む前記第二層を形成する工程と、 該第二層上にPtを含む前記第一層を形成する工程とを
少なくとも備える、ことを特徴とする圧電体素子の製造
方法。
11. A step of forming a ZrO 2 film on a substrate, a step of forming a lower electrode on the ZrO 2 film, and a step of forming a Ti layer having a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less on the lower electrode. A method of forming a piezoelectric precursor film on the Ti layer, and a firing step, wherein the lower electrode is a top layer and contains a first layer containing Pt. When,
A second layer that is located on the next layer and includes Ir, and the thickness of the first layer is 20% of the thickness of the entire lower electrode.
% To 40%, wherein the step of forming the lower electrode includes at least a step of forming the second layer containing Ir, and a step of forming the first layer containing Pt on the second layer. A method for manufacturing a piezoelectric element, comprising:
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