JP2002314163A - 圧電体薄膜素子の製造方法、これを用いたインクジェットヘッド - Google Patents
圧電体薄膜素子の製造方法、これを用いたインクジェットヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電体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
体素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板２０上に振動板膜３０（３１、３
２）を成膜する工程（Ｓ１）と、前記振動板膜３０上に
下部電極３３を成膜する工程（Ｓ２）と、前記下部電極
３３上に圧電体膜４３ａを成膜する圧電体成膜第１工程
（Ｓ３）と、前記圧電体成膜第１工程で成膜された圧電
体膜４３ａ及び前記下部電極３３を所定形状にパターニ
ングする工程（Ｓ４）と、前記パターニングにより残さ
れた圧電体膜４３ａ上および圧電体膜が除去された前記
振動板膜３０上に更に圧電体膜を成膜する圧電体成膜第
２工程（Ｓ５）と、前記圧電体膜４３上に上部電極４４
を形成する工程（Ｓ６）と、を備える。
く得ることにより、安定した高い圧電特性を備えた圧電
体素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板２０上に振動板膜３０（３１、３
２）を成膜する工程（Ｓ１）と、前記振動板膜３０上に
下部電極３３を成膜する工程（Ｓ２）と、前記下部電極
３３上に圧電体膜４３ａを成膜する圧電体成膜第１工程
（Ｓ３）と、前記圧電体成膜第１工程で成膜された圧電
体膜４３ａ及び前記下部電極３３を所定形状にパターニ
ングする工程（Ｓ４）と、前記パターニングにより残さ
れた圧電体膜４３ａ上および圧電体膜が除去された前記
振動板膜３０上に更に圧電体膜を成膜する圧電体成膜第
２工程（Ｓ５）と、前記圧電体膜４３上に上部電極４４
を形成する工程（Ｓ６）と、を備える。
Description
【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
体素子及びその製造方法、この圧電体素子を用いたイン
クジェット式記録ヘッド及びプリンタに関する。
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
体素子及びその製造方法、この圧電体素子を用いたイン
クジェット式記録ヘッド及びプリンタに関する。
【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。
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。
【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。
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の圧電体
素子では、圧電体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。
素子では、圧電体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。
【０００５】特に、振動板膜上に成膜した下部電極を所
定形状にパターニングした後に、当該下部電極上に圧電
体膜を成膜する場合には、圧電体膜の所定の配向度を安
定して再現性よく得ることが困難であった。また、下部
電極のパターニング境界付近で、下部電極の膜厚が不均
一となったり圧電体膜の結晶が不連続となったりする問
題があった。
定形状にパターニングした後に、当該下部電極上に圧電
体膜を成膜する場合には、圧電体膜の所定の配向度を安
定して再現性よく得ることが困難であった。また、下部
電極のパターニング境界付近で、下部電極の膜厚が不均
一となったり圧電体膜の結晶が不連続となったりする問
題があった。
【０００６】そこで、本発明は、圧電体膜の所定の配向
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その製造方法を提供
することを目的とする。また、下部電極の膜厚を均一化
し圧電体膜の結晶の不連続を解消することにより優れた
特性を示す圧電体素子及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
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その製造方法を提供
することを目的とする。また、下部電極の膜厚を均一化
し圧電体膜の結晶の不連続を解消することにより優れた
特性を示す圧電体素子及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００７】さらには、上記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その製造方
法並びにインクジェットプリンタを提供することを目的
とする。
動源とするインクジェット式記録ヘッド及びその製造方
法並びにインクジェットプリンタを提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の圧電体素子の製造方法は、基板上に振動板膜を
成膜する工程と、前記振動板膜上に下部電極を成膜する
工程と、前記下部電極上に圧電体膜を成膜する圧電体成
膜第１工程と、前記圧電体成膜第１工程で成膜された圧
電体膜及び前記下部電極を所定形状にパターニングする
工程と、前記パターニングにより残された圧電体膜上お
よび圧電体膜が除去された前記振動板膜上に更に圧電体
膜を成膜する圧電体成膜第２工程と、前記圧電体膜上に
上部電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とす
る。
本発明の圧電体素子の製造方法は、基板上に振動板膜を
成膜する工程と、前記振動板膜上に下部電極を成膜する
工程と、前記下部電極上に圧電体膜を成膜する圧電体成
膜第１工程と、前記圧電体成膜第１工程で成膜された圧
電体膜及び前記下部電極を所定形状にパターニングする
工程と、前記パターニングにより残された圧電体膜上お
よび圧電体膜が除去された前記振動板膜上に更に圧電体
膜を成膜する圧電体成膜第２工程と、前記圧電体膜上に
上部電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とす
る。
【０００９】圧電体膜を２回に分けて成膜することによ
り、湿度など影響を受けずに安定した１００面配向度を
有するＰＺＴを成膜することができる。また下部電極の
膜厚の不均一及び圧電体結晶の不連続を防止することが
できる。
り、湿度など影響を受けずに安定した１００面配向度を
有するＰＺＴを成膜することができる。また下部電極の
膜厚の不均一及び圧電体結晶の不連続を防止することが
できる。
【００１０】上記製造方法において、前記圧電体成膜第
１工程により成膜する圧電体膜の膜厚は、前記圧電体成
膜第２工程により成膜する圧電体の膜厚より薄いことが
望ましい。これにより、下部電極が除去された振動板膜
上の圧電体膜を十分な厚みに形成することができる。
１工程により成膜する圧電体膜の膜厚は、前記圧電体成
膜第２工程により成膜する圧電体の膜厚より薄いことが
望ましい。これにより、下部電極が除去された振動板膜
上の圧電体膜を十分な厚みに形成することができる。
【００１１】上記製造方法において、前記圧電体成膜第
２工程の前に、前記圧電体成膜第１工程で成膜されパタ
ーニングされた前記圧電体膜上にＴｉ層を１ｎｍ以上４
ｎｍ以下の膜厚で成膜する工程を更に備えることが望ま
しい。これにより、圧電体成膜第２工程においても良好
な結晶を得られるとともに、圧電体成膜第１工程で成膜
された圧電体膜との間で不連続部分が生じることを防止
することができる。
２工程の前に、前記圧電体成膜第１工程で成膜されパタ
ーニングされた前記圧電体膜上にＴｉ層を１ｎｍ以上４
ｎｍ以下の膜厚で成膜する工程を更に備えることが望ま
しい。これにより、圧電体成膜第２工程においても良好
な結晶を得られるとともに、圧電体成膜第１工程で成膜
された圧電体膜との間で不連続部分が生じることを防止
することができる。
【００１２】本発明のインクジェット式記録ヘッドの製
造方法は、上記の方法によって得られた圧電体素子を備
え、前記基板をエッチングし圧力室を形成する工程と、
前記圧力室を覆うノズル板を形成する工程と、を備えて
いる。
造方法は、上記の方法によって得られた圧電体素子を備
え、前記基板をエッチングし圧力室を形成する工程と、
前記圧力室を覆うノズル板を形成する工程と、を備えて
いる。
【００１３】本発明の圧電体素子は、基板上に振動板
膜、下部電極、圧電体膜、上部電極を順次積層してな
り、前記下部電極は所定形状にパターニングしてなり、
前記圧電体膜は、パターニングにより残された下部電極
上及び下部電極が除去された前記振動板膜上に形成さ
れ、前記圧電体膜のうち前記パターニングにより残され
た下部電極上に形成された部分は、前記振動板膜上に形
成された部分より層の数が多いことを特徴とする。
膜、下部電極、圧電体膜、上部電極を順次積層してな
り、前記下部電極は所定形状にパターニングしてなり、
前記圧電体膜は、パターニングにより残された下部電極
上及び下部電極が除去された前記振動板膜上に形成さ
れ、前記圧電体膜のうち前記パターニングにより残され
た下部電極上に形成された部分は、前記振動板膜上に形
成された部分より層の数が多いことを特徴とする。
【００１４】また、本発明の他の圧電体素子は、基板上
に振動板膜、下部電極、圧電体膜、上部電極を順次積層
してなり、前記下部電極は所定形状にパターニングして
なり、前記圧電体膜は、パターニングにより残された下
部電極上及び下部電極が除去された前記振動板膜上に形
成され、前記下部電極の厚さが均一であることを特徴と
する。
に振動板膜、下部電極、圧電体膜、上部電極を順次積層
してなり、前記下部電極は所定形状にパターニングして
なり、前記圧電体膜は、パターニングにより残された下
部電極上及び下部電極が除去された前記振動板膜上に形
成され、前記下部電極の厚さが均一であることを特徴と
する。
【００１５】上記圧電体素子において、前記圧電体膜の
うち前記パターニングにより残された下部電極上に形成
された部分は、１００面配向度が７０％以上であること
が望ましい。
うち前記パターニングにより残された下部電極上に形成
された部分は、１００面配向度が７０％以上であること
が望ましい。
【００１６】上記圧電体素子において、前記圧電体膜の
うち下部電極上に形成された部分は、各層の間で結晶構
造が連続していることが望ましい。これにより圧電体膜
の層間剥離が起こりにくく信頼性の高い圧電体素子を得
ることができる。
うち下部電極上に形成された部分は、各層の間で結晶構
造が連続していることが望ましい。これにより圧電体膜
の層間剥離が起こりにくく信頼性の高い圧電体素子を得
ることができる。
【００１７】本発明のインクジェット式記録ヘッドは、
上記の圧電体素子と、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圧力室と、当該圧力室に連通して
インク滴を吐出する吐出口とを備えることを特徴とす
る。
上記の圧電体素子と、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圧力室と、当該圧力室に連通して
インク滴を吐出する吐出口とを備えることを特徴とす
る。
【００１８】本発明のインクジェットプリンタは、上記
のインクジェット式記録ヘッドを印字機構に備えること
を特徴とする。
のインクジェット式記録ヘッドを印字機構に備えること
を特徴とする。
【００１９】なお、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（Ｘ
ＹＺ）と表記したとき、Ｉ（１００）の、Ｉ（１００）
とＩ（１１０）とＩ（１１１）の和に対する比率を意味
する。
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（Ｘ
ＹＺ）と表記したとき、Ｉ（１００）の、Ｉ（１００）
とＩ（１１０）とＩ（１１１）の和に対する比率を意味
する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００２１】（インクジェットプリンタの全体構成）図
１は、本実施形態の圧電体素子が使用されるプリンタの
構造を説明する斜視図である。このプリンタには、本体
２に、トレイ３、排出口４および操作ボタン９が設けら
れている。さらに本体２の内部には、インクジェット式
記録ヘッド１、供給機構６、制御回路８が備えられてい
る。
１は、本実施形態の圧電体素子が使用されるプリンタの
構造を説明する斜視図である。このプリンタには、本体
２に、トレイ３、排出口４および操作ボタン９が設けら
れている。さらに本体２の内部には、インクジェット式
記録ヘッド１、供給機構６、制御回路８が備えられてい
る。
【００２２】インクジェット式記録ヘッド１は基板上に
形成された複数の圧電体素子を備え、制御回路８から供
給される吐出信号に対応して、ノズルからインクを吐出
可能に構成されている。
形成された複数の圧電体素子を備え、制御回路８から供
給される吐出信号に対応して、ノズルからインクを吐出
可能に構成されている。
【００２３】本体２は、プリンタの筐体であって、用紙
５をトレイ３から供給可能な位置に供給機構６を配置
し、用紙５に印字可能なようにインクジェット式記録ヘ
ッド１を配置している。トレイ３は、印字前の用紙５を
供給機構６に供給可能に構成され、排出口４は、印刷が
終了した用紙５を排出する出口である。
５をトレイ３から供給可能な位置に供給機構６を配置
し、用紙５に印字可能なようにインクジェット式記録ヘ
ッド１を配置している。トレイ３は、印字前の用紙５を
供給機構６に供給可能に構成され、排出口４は、印刷が
終了した用紙５を排出する出口である。
【００２４】供給機構６は、モータ６００、ローラ６０
１・６０２、その他の図示しない機械構造を備えてい
る。モータ６００は、制御回路８から供給される駆動信
号に対応して回転可能になっている。機械構造は、モー
タ６００の回転力をローラ６０１・６０２に伝達可能に
構成されている。ローラ６０１および６０２は、モータ
６００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３に載置された用紙５を引き込
み、ヘッド１によって印刷可能に供給するようになって
いる。
１・６０２、その他の図示しない機械構造を備えてい
る。モータ６００は、制御回路８から供給される駆動信
号に対応して回転可能になっている。機械構造は、モー
タ６００の回転力をローラ６０１・６０２に伝達可能に
構成されている。ローラ６０１および６０２は、モータ
６００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３に載置された用紙５を引き込
み、ヘッド１によって印刷可能に供給するようになって
いる。
【００２５】制御回路８は、図示しないＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、インターフェース回路などを備え、図示し
ない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６に供給した
り、吐出信号をインクジェット式記録ヘッド１に供給し
たりできるようになっている。また、制御回路８は操作
パネル９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。
Ｍ、ＲＡＭ、インターフェース回路などを備え、図示し
ない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６に供給した
り、吐出信号をインクジェット式記録ヘッド１に供給し
たりできるようになっている。また、制御回路８は操作
パネル９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。
【００２６】本実施形態のプリンタは、後述の安定した
高い圧電特性を有し良好な印字性能を有するインクジェ
ット式記録ヘッドを備えているので、性能の高いプリン
タとなっている。
高い圧電特性を有し良好な印字性能を有するインクジェ
ット式記録ヘッドを備えているので、性能の高いプリン
タとなっている。
【００２７】（インクジェット式記録ヘッドの構成）図
２は、本実施形態による圧電体素子を備えたインクジェ
ット式記録ヘッドの構造の説明図である。インクジェッ
ト式記録ヘッド１は、図に示すように、ノズル板１０、
圧力室基板２０および振動板３０を備えて構成されてい
る。
２は、本実施形態による圧電体素子を備えたインクジェ
ット式記録ヘッドの構造の説明図である。インクジェッ
ト式記録ヘッド１は、図に示すように、ノズル板１０、
圧力室基板２０および振動板３０を備えて構成されてい
る。
【００２８】圧力室基板２０は、キャビティ（圧力室）
２１、側壁（隔壁）２２、リザーバ２３および供給口２
４を備えている。キャビティ２１は、シリコン等の基板
をエッチングすることにより形成されたインクなどを吐
出するために貯蔵する空間となっている。側壁２２はキ
ャビティ２１間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キャビティ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
ら各キャビティ２１にインクを導入可能に形成されてい
る。
２１、側壁（隔壁）２２、リザーバ２３および供給口２
４を備えている。キャビティ２１は、シリコン等の基板
をエッチングすることにより形成されたインクなどを吐
出するために貯蔵する空間となっている。側壁２２はキ
ャビティ２１間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キャビティ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
ら各キャビティ２１にインクを導入可能に形成されてい
る。
【００２９】ノズル板１０は、圧力室基板２０に設けら
れたキャビティ２１の各々に対応する位置にそのノズル
穴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。ノズル板１０を貼り合わせた圧
力室基板２０は、さらに筐体２５に納められて、インク
ジェット式記録ヘッド１を構成している。
れたキャビティ２１の各々に対応する位置にそのノズル
穴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。ノズル板１０を貼り合わせた圧
力室基板２０は、さらに筐体２５に納められて、インク
ジェット式記録ヘッド１を構成している。
【００３０】振動板３０は圧力室基板２０の他方の面に
貼り合わせられている。振動板３０には圧電体素子（図
示しない）が設けられている。振動板３０には、インク
タンク口（図示せず）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。
貼り合わせられている。振動板３０には圧電体素子（図
示しない）が設けられている。振動板３０には、インク
タンク口（図示せず）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。
【００３１】（圧電体素子の構成）図３は、上記インク
ジェット式記録ヘッドの圧電体素子部分を拡大した平面
図（ａ）及びそのｉ−ｉ線断面図（ｂ）である。図４
は、図３（ａ）のii−ii線断面図である。
ジェット式記録ヘッドの圧電体素子部分を拡大した平面
図（ａ）及びそのｉ−ｉ線断面図（ｂ）である。図４
は、図３（ａ）のii−ii線断面図である。
【００３２】これらの図に示すように、圧電体素子は、
絶縁膜３１上にＺｒＯ２膜３２、下部電極３３、圧電体
膜４３および上部電極４４を順次積層して構成されてい
る。
絶縁膜３１上にＺｒＯ２膜３２、下部電極３３、圧電体
膜４３および上部電極４４を順次積層して構成されてい
る。
【００３３】絶縁膜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（ＳｉＯ２）からなる膜を１．０μ
ｍの厚さに形成して得る。
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（ＳｉＯ２）からなる膜を１．０μ
ｍの厚さに形成して得る。
【００３４】ＺｒＯ２膜３２は、弾性を備える層であっ
て、絶縁膜３１と一体となって振動板３０を構成してい
る。このＺｒＯ２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。
て、絶縁膜３１と一体となって振動板３０を構成してい
る。このＺｒＯ２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。
【００３５】ＺｒＯ２膜３２と下部電極３３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。密着層を設ける場合は、好ましくは、１０ｎｍ以上
の厚みとする。
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。密着層を設ける場合は、好ましくは、１０ｎｍ以上
の厚みとする。
【００３６】下部電極３３は、ここではＰｔ及びＩｒを
含む層、例えば最下層からＩｒを含む層／Ｐｔを含む層
／Ｉｒを含む層の層構造となっている。下部電極３３の
全体の厚みは、例えば１００ｎｍとする。下部電極３３
の層構造はこれに限らず、Ｉｒを含む層／Ｐｔを含む層
の２層構成、またはＰｔを含む層／Ｉｒを含む層の２層
構造でもよい。また、前記下部電極３３はＩｒを含む層
のみで構成してもよい。
含む層、例えば最下層からＩｒを含む層／Ｐｔを含む層
／Ｉｒを含む層の層構造となっている。下部電極３３の
全体の厚みは、例えば１００ｎｍとする。下部電極３３
の層構造はこれに限らず、Ｉｒを含む層／Ｐｔを含む層
の２層構成、またはＰｔを含む層／Ｉｒを含む層の２層
構造でもよい。また、前記下部電極３３はＩｒを含む層
のみで構成してもよい。
【００３７】圧電体膜４３は圧電性セラミックスの結晶
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（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ
３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），Ｔｉ
Ｏ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌ
ａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ ３）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）Ｏ３）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。
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（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ
３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），Ｔｉ
Ｏ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌ
ａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ ３）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）Ｏ３）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。
【００３８】圧電体膜４３のうち下部電極３３上に形成
された部分は、良好な圧電特性を示すためにはＸ線回折
広角法により測定した１００面配向度が７０％以上１０
０以下、より好ましくは８０％以上の膜であることが望
ましい。そして、１１０面配向度は１０％以下、１１１
面配向度が残部であることが望ましい。但し、１００面
配向度、１１０面配向度及び１１１面配向度の和は１０
０％とする。圧電体膜４３の厚みは、例えば１５００ｎ
ｍとする。
された部分は、良好な圧電特性を示すためにはＸ線回折
広角法により測定した１００面配向度が７０％以上１０
０以下、より好ましくは８０％以上の膜であることが望
ましい。そして、１１０面配向度は１０％以下、１１１
面配向度が残部であることが望ましい。但し、１００面
配向度、１１０面配向度及び１１１面配向度の和は１０
０％とする。圧電体膜４３の厚みは、例えば１５００ｎ
ｍとする。
【００３９】上部電極４４は、下部電極３３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。
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。
【００４０】下部電極３３は各圧電体素子に共通な電極
となっている。これに対して配線用下電極３３ａは下部
電極３３と同じ高さの層に位置するが、下部電極３３や
他の配線用下電極３３ａとは分離され、細帯電極４５を
介して上部電極４４に導通可能になっている。
となっている。これに対して配線用下電極３３ａは下部
電極３３と同じ高さの層に位置するが、下部電極３３や
他の配線用下電極３３ａとは分離され、細帯電極４５を
介して上部電極４４に導通可能になっている。
【００４１】（インクジェット式記録ヘッドの動作）上
記インクジェット式記録ヘッド１の構成において、印刷
動作を説明する。制御回路８から駆動信号が出力される
と、供給機構６が動作し用紙５がヘッド１によって印刷
可能な位置まで搬送される。制御回路８から吐出信号が
供給されず圧電体素子の下部電極３３と上部電極４４と
の間に電圧が印加されていない場合、圧電体膜４３には
変形を生じない。吐出信号が供給されていない圧電体素
子が設けられているキャビティ２１には、圧力変化が生
じず、そのノズル穴１１からインク滴は吐出されない。
記インクジェット式記録ヘッド１の構成において、印刷
動作を説明する。制御回路８から駆動信号が出力される
と、供給機構６が動作し用紙５がヘッド１によって印刷
可能な位置まで搬送される。制御回路８から吐出信号が
供給されず圧電体素子の下部電極３３と上部電極４４と
の間に電圧が印加されていない場合、圧電体膜４３には
変形を生じない。吐出信号が供給されていない圧電体素
子が設けられているキャビティ２１には、圧力変化が生
じず、そのノズル穴１１からインク滴は吐出されない。
【００４２】一方、制御回路８から吐出信号が供給され
圧電体素子の下部電極３３と上部電極４４との間に一定
電圧が印加された場合、圧電体膜４３に変形を生じる。
吐出信号が供給された圧電体素子が設けられているキャ
ビティ２１ではその振動板３０が大きくたわむ。このた
めキャビティ２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル穴
１１からインク滴が吐出される。ヘッド中で印刷させた
い位置の圧電体素子に吐出信号を個別に供給すること
で、任意の文字や図形を印刷させることができる。
圧電体素子の下部電極３３と上部電極４４との間に一定
電圧が印加された場合、圧電体膜４３に変形を生じる。
吐出信号が供給された圧電体素子が設けられているキャ
ビティ２１ではその振動板３０が大きくたわむ。このた
めキャビティ２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル穴
１１からインク滴が吐出される。ヘッド中で印刷させた
い位置の圧電体素子に吐出信号を個別に供給すること
で、任意の文字や図形を印刷させることができる。
【００４３】（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５及び図６は、本実施形態の圧
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。
製造方法を説明する。図５及び図６は、本実施形態の圧
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。
【００４４】振動板形成工程（Ｓ１） シリコン基板２０に絶縁膜３１を形成する。シリコン基
板２０の厚みは、例えば２００μｍ程度のものを使用す
る。絶縁膜の製造に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、例えば厚さ１μｍ程度の二酸化珪
素（ＳｉＯ２）の膜を形成する。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。
板２０の厚みは、例えば２００μｍ程度のものを使用す
る。絶縁膜の製造に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、例えば厚さ１μｍ程度の二酸化珪
素（ＳｉＯ２）の膜を形成する。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。
【００４５】更に、絶縁膜３１の上に、厚さ４００ｎｍ
程度のＺｒＯ２膜３２を更に形成する。このＺｒＯ２膜
３２は、スパッタ法または真空蒸着法等によりＺｒの層
を成膜したものを酸素雰囲気中で高温処理して得られ
る。
程度のＺｒＯ２膜３２を更に形成する。このＺｒＯ２膜
３２は、スパッタ法または真空蒸着法等によりＺｒの層
を成膜したものを酸素雰囲気中で高温処理して得られ
る。
【００４６】下部電極を成膜する工程（Ｓ２） 次に、ＺｒＯ２膜３２上に下部電極３３を成膜する。下
部電極３３は、例えばＩｒを含む第三層を成膜する工程
と、該第三層上に、Ｐｔを含む第二層を成膜する工程
と、該第二層上にＩｒを含む第一層を成膜する工程とか
らなる。
部電極３３は、例えばＩｒを含む第三層を成膜する工程
と、該第三層上に、Ｐｔを含む第二層を成膜する工程
と、該第二層上にＩｒを含む第一層を成膜する工程とか
らなる。
【００４７】上記第１層乃至第３層は、それぞれＩｒま
たはＰｔをＺｒＯ２膜３２上に、スパッタ法等で付着さ
せて成膜する。なお、下部電極３３の成膜に先立ち、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成膜しても良い。
たはＰｔをＺｒＯ２膜３２上に、スパッタ法等で付着さ
せて成膜する。なお、下部電極３３の成膜に先立ち、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成膜しても良い。
【００４８】下部電極３３の成膜後、連続して下部電極
３３上にＴｉ層（核）を形成することが好ましい。例え
ばスパッタ法等により、Ｔｉ層を３ｎｍ以上２０ｎｍ以
下の厚みに成膜する。Ｔｉ層は下部電極３３上に均一に
成膜するが、場合によって島状となっても構わない。
３３上にＴｉ層（核）を形成することが好ましい。例え
ばスパッタ法等により、Ｔｉ層を３ｎｍ以上２０ｎｍ以
下の厚みに成膜する。Ｔｉ層は下部電極３３上に均一に
成膜するが、場合によって島状となっても構わない。
【００４９】圧電体成膜第１工程（Ｓ３） 次に、下部電極３３上に圧電体膜を成膜する。この第１
工程では、圧電体膜４３の所望の厚さ以下、好ましくは
所望の厚さの半分以下の厚さに圧電体膜４３ａを成膜す
る。例えば全体の膜厚１．５μｍの圧電体膜４３を７層
で構成する場合、この第１工程では少なくとも１層から
なる０．２μｍの圧電体膜４３ａを成膜する。
工程では、圧電体膜４３の所望の厚さ以下、好ましくは
所望の厚さの半分以下の厚さに圧電体膜４３ａを成膜す
る。例えば全体の膜厚１．５μｍの圧電体膜４３を７層
で構成する場合、この第１工程では少なくとも１層から
なる０．２μｍの圧電体膜４３ａを成膜する。
【００５０】具体的には、ゾル・ゲル法により、圧電体
前駆体膜を成膜する。すなわち、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下部
電極上に塗布する。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２回繰り
返して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。
前駆体膜を成膜する。すなわち、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下部
電極上に塗布する。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２回繰り
返して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。
【００５１】次に、圧電体前駆体膜を焼成して圧電体膜
を結晶化させる。この焼成により、圧電体前駆体膜は、
アモルファス状態から菱面体結晶構造をとるようにな
り、電気機械変換作用を示す膜へと変化する。以上の圧
電体前駆体膜の成膜および焼成の工程を１回行うことに
より、１層からなる圧電体膜４３ａが成膜される。
を結晶化させる。この焼成により、圧電体前駆体膜は、
アモルファス状態から菱面体結晶構造をとるようにな
り、電気機械変換作用を示す膜へと変化する。以上の圧
電体前駆体膜の成膜および焼成の工程を１回行うことに
より、１層からなる圧電体膜４３ａが成膜される。
【００５２】こうして成膜された圧電体膜４３ａは、下
部電極３３の組成および上記Ｔｉ層の影響を受け、Ｘ線
回折広角法により測定した１００面配向度が約８０％と
なる。
部電極３３の組成および上記Ｔｉ層の影響を受け、Ｘ線
回折広角法により測定した１００面配向度が約８０％と
なる。
【００５３】上記の焼成に伴い、下部電極３３も一部酸
化し、及びＰＺＴの成分が一部拡散することにより膜厚
が増加する。下部電極をパターニングしてから圧電体膜
を成膜する方法では、下部電極のパターニング境界付近
の膜厚の増加が他の部分より少ないため膜厚が不均一と
なるが、本実施形態の方法によれば下部電極３３をパタ
ーニングする前に圧電体膜４３ａを成膜するので、下部
電極の膜厚は全体的に増加し、不均一となることがな
い。
化し、及びＰＺＴの成分が一部拡散することにより膜厚
が増加する。下部電極をパターニングしてから圧電体膜
を成膜する方法では、下部電極のパターニング境界付近
の膜厚の増加が他の部分より少ないため膜厚が不均一と
なるが、本実施形態の方法によれば下部電極３３をパタ
ーニングする前に圧電体膜４３ａを成膜するので、下部
電極の膜厚は全体的に増加し、不均一となることがな
い。
【００５４】下部電極及び圧電体膜のパターニング工程
（Ｓ４） 次に、圧電体膜４３ａを所望の形状にマスクし、その周
辺をエッチングすることで圧電体膜４３ａ及び下部電極
３３のパターニングを行い、下部電極３３から配線用下
電極３３ａを分離させる。具体的には、まずスピンナー
法、スプレー法等により均一な厚みのレジスト材料を圧
電体膜４３ａ上に塗布し（図示せず）、次いで、マスク
を所定の形状に形成してから露光・現像して、レジスト
パターンを圧電体膜上に形成する（図示せず）。これに
通常用いるイオンミリング又はドライエッチング法等に
より圧電体膜４３ａ及び下部電極３３をエッチング除去
しＺｒＯ２膜３２を露出させる。
（Ｓ４） 次に、圧電体膜４３ａを所望の形状にマスクし、その周
辺をエッチングすることで圧電体膜４３ａ及び下部電極
３３のパターニングを行い、下部電極３３から配線用下
電極３３ａを分離させる。具体的には、まずスピンナー
法、スプレー法等により均一な厚みのレジスト材料を圧
電体膜４３ａ上に塗布し（図示せず）、次いで、マスク
を所定の形状に形成してから露光・現像して、レジスト
パターンを圧電体膜上に形成する（図示せず）。これに
通常用いるイオンミリング又はドライエッチング法等に
より圧電体膜４３ａ及び下部電極３３をエッチング除去
しＺｒＯ２膜３２を露出させる。
【００５５】次に、スパッタ法等により、圧電体膜４３
ａ及びＺｒＯ２膜３２上にＴｉ層（核）を成膜する。こ
こで成膜するＴｉ層は、１ｎｍ以上４ｎｍ以下の膜厚と
することが好ましい。Ｔｉ層の膜厚が１ｎｍ未満である
と種層としての作用が少なく、４ｎｍを超えるとＰＺＴ
結晶の成長がＴｉ層を境に分断されてしまい、結晶が不
連続となったり層間剥離が生じたりする可能性がある。
より好ましくはＴｉ層を２ｎｍ程度の厚みとする。
ａ及びＺｒＯ２膜３２上にＴｉ層（核）を成膜する。こ
こで成膜するＴｉ層は、１ｎｍ以上４ｎｍ以下の膜厚と
することが好ましい。Ｔｉ層の膜厚が１ｎｍ未満である
と種層としての作用が少なく、４ｎｍを超えるとＰＺＴ
結晶の成長がＴｉ層を境に分断されてしまい、結晶が不
連続となったり層間剥離が生じたりする可能性がある。
より好ましくはＴｉ層を２ｎｍ程度の厚みとする。
【００５６】圧電体成膜第２工程（Ｓ５） 次に、圧電体膜４３ａ上に更に圧電体膜を成膜する第２
工程を実行する。この第２工程では、圧電体膜の所望の
厚さに至るまで、上記第１工程と同様の方法により圧電
体前駆体膜の焼成の工程を例えば６回繰り返し、合計
１．５μｍの圧電体膜４３を成膜する。
工程を実行する。この第２工程では、圧電体膜の所望の
厚さに至るまで、上記第１工程と同様の方法により圧電
体前駆体膜の焼成の工程を例えば６回繰り返し、合計
１．５μｍの圧電体膜４３を成膜する。
【００５７】こうして成膜された圧電体膜４３のうち下
部電極３３上の部分は上記第１工程による圧電体膜４３
ａの上に第２工程による圧電体膜が成膜されるため合計
７層となり、圧電体膜４３ａ及び下部電極３３がパター
ニングにより除去されＺｒＯ ２膜３２が露出した部分に
形成された部分は合計６層となる。このように、本実施
形態の製法により成膜された圧電体膜４３のうち、パタ
ーニングにより残された下部電極３３上に形成された部
分は、振動板膜３０上に形成された部分より層の数が多
くなるという特徴を有している。
部電極３３上の部分は上記第１工程による圧電体膜４３
ａの上に第２工程による圧電体膜が成膜されるため合計
７層となり、圧電体膜４３ａ及び下部電極３３がパター
ニングにより除去されＺｒＯ ２膜３２が露出した部分に
形成された部分は合計６層となる。このように、本実施
形態の製法により成膜された圧電体膜４３のうち、パタ
ーニングにより残された下部電極３３上に形成された部
分は、振動板膜３０上に形成された部分より層の数が多
くなるという特徴を有している。
【００５８】下部電極３３は上記の圧電体成膜第１工程
における焼成で既に酸化および拡散され、全体的に膜厚
が増加しているので、圧電体成膜第２工程で下部電極の
膜厚が更に増加することはない。したがって下部電極３
３の膜厚が不均一になることはないし、下部電極３３の
パターニング境界付近の圧電体膜４３が下部電極３３の
膜厚変化によってクラックが入ったり結晶が膜面方向に
不連続となったりすることはない。
における焼成で既に酸化および拡散され、全体的に膜厚
が増加しているので、圧電体成膜第２工程で下部電極の
膜厚が更に増加することはない。したがって下部電極３
３の膜厚が不均一になることはないし、下部電極３３の
パターニング境界付近の圧電体膜４３が下部電極３３の
膜厚変化によってクラックが入ったり結晶が膜面方向に
不連続となったりすることはない。
【００５９】圧電体膜４３は、下部電極３３上の部分は
下層の圧電体膜４３ａの影響を受け、Ｘ線回折広角法に
より測定した１００面配向度が約８０％の圧電体膜とな
る。また、下部電極３３がパターニングにより除去され
ＺｒＯ２膜３２が露出した部分に形成された部分は、上
記Ｔｉ層の影響を受け、１１１面に優先配向される。
下層の圧電体膜４３ａの影響を受け、Ｘ線回折広角法に
より測定した１００面配向度が約８０％の圧電体膜とな
る。また、下部電極３３がパターニングにより除去され
ＺｒＯ２膜３２が露出した部分に形成された部分は、上
記Ｔｉ層の影響を受け、１１１面に優先配向される。
【００６０】更に、上記パターニング工程（Ｓ４）後に
形成するＴｉ層の膜厚を４ｎｍ以下としたことにより、
圧電体成膜第１工程で成膜された圧電体膜４３ａと圧電
体成膜第２工程で成膜された圧電体膜との間で結晶構造
が膜厚方向に連続し、層間剥離が起こりにくいため信頼
性の高い圧電体膜４３を得ることができる。
形成するＴｉ層の膜厚を４ｎｍ以下としたことにより、
圧電体成膜第１工程で成膜された圧電体膜４３ａと圧電
体成膜第２工程で成膜された圧電体膜との間で結晶構造
が膜厚方向に連続し、層間剥離が起こりにくいため信頼
性の高い圧電体膜４３を得ることができる。
【００６１】図７は、本実施形態により、パターニング
工程（Ｓ４）後に形成するＴｉ層の膜厚を２ｎｍとした
場合の圧電体素子の断面のＳＥＭ写真であり、図８はそ
の模写図である。図９は、比較例として、パターニング
工程後に形成するＴｉ層の膜厚を５ｎｍとした場合の圧
電体素子の断面のＳＥＭ写真であり、図１０はその模写
図である。これらの写真に示されるように、Ｔｉ層の膜
厚を２ｎｍとしたときはＰＺＴの結晶構造が連続的であ
った。これに対し、Ｔｉ層の膜厚を５ｎｍとしたとき
は、圧電体成膜第１工程で成膜されたＰＺＴ層と圧電体
成膜第２工程で成膜されたＰＺＴ層との間に、不連続部
分すなわち結晶の連続性が他のＰＺＴ層間の連続性より
低い部分が生じてしまった。
工程（Ｓ４）後に形成するＴｉ層の膜厚を２ｎｍとした
場合の圧電体素子の断面のＳＥＭ写真であり、図８はそ
の模写図である。図９は、比較例として、パターニング
工程後に形成するＴｉ層の膜厚を５ｎｍとした場合の圧
電体素子の断面のＳＥＭ写真であり、図１０はその模写
図である。これらの写真に示されるように、Ｔｉ層の膜
厚を２ｎｍとしたときはＰＺＴの結晶構造が連続的であ
った。これに対し、Ｔｉ層の膜厚を５ｎｍとしたとき
は、圧電体成膜第１工程で成膜されたＰＺＴ層と圧電体
成膜第２工程で成膜されたＰＺＴ層との間に、不連続部
分すなわち結晶の連続性が他のＰＺＴ層間の連続性より
低い部分が生じてしまった。
【００６２】上部電極形成工程（Ｓ６） 圧電体膜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を成膜する。上部電極４４としては
白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）その他の金属を用
い、５０ｎｍの膜厚に成膜する。
により上部電極４４を成膜する。上部電極４４としては
白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）その他の金属を用
い、５０ｎｍの膜厚に成膜する。
【００６３】圧電体膜及び上部電極除去工程（Ｓ７） 圧電体膜４３及び上部電極４４を圧電体素子の所定形状
にパターニングする。具体的には、上部電極４４上にレ
ジストをスピンコートした後、圧力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４４、圧電体膜４３
をイオンミリング等でエッチングする。以上の工程によ
り圧電体素子４０が形成される。
にパターニングする。具体的には、上部電極４４上にレ
ジストをスピンコートした後、圧力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４４、圧電体膜４３
をイオンミリング等でエッチングする。以上の工程によ
り圧電体素子４０が形成される。
【００６４】細帯電極形成工程（Ｓ８） 次に、上部電極４４と配線用下電極３３ａを導通する細
帯電極４５を形成する。細帯電極４５の材質は剛性が低
く、電気抵抗が低い金が好ましい。他に、アルミニウ
ム、銅なども好適である。細帯電極４５は約０．２μｍ
の膜厚で成膜し、その後各上部電極と配線用下電極との
導通部が残るようにパターニングする。
帯電極４５を形成する。細帯電極４５の材質は剛性が低
く、電気抵抗が低い金が好ましい。他に、アルミニウ
ム、銅なども好適である。細帯電極４５は約０．２μｍ
の膜厚で成膜し、その後各上部電極と配線用下電極との
導通部が残るようにパターニングする。
【００６５】圧力室形成工程（Ｓ９） 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。
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。
【００６６】ノズル板貼り合わせ工程（Ｓ１０） 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２
０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。
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２
０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。
【００６７】（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用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用することができる。
態によらず種々に変形して適用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用することができる。
【００６８】
【発明の効果】本発明によれば、圧電体膜の１００面配
向度を安定して再現性良く得ることができる。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
クジェット式記録ヘッド、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。
向度を安定して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
クジェット式記録ヘッド、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の圧電体素子が使用されるプリン
タの構造を説明する斜視図である。
タの構造を説明する斜視図である。
【図２】 本実施形態による圧電体素子を備えたインク
ジェット式記録ヘッドの構造の説明図である。
ジェット式記録ヘッドの構造の説明図である。
【図３】 上記インクジェット式記録ヘッドの圧電体素
子部分を拡大した平面図（ａ）及びそのｉ−ｉ線断面図
（ｂ）である。
子部分を拡大した平面図（ａ）及びそのｉ−ｉ線断面図
（ｂ）である。
【図４】 図３（ａ）のii−ii線断面図である。
【図５】 本実施形態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。
式記録ヘッドの製造方法を示す断面模式図である。
【図６】 本実施形態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。
式記録ヘッドの製造方法を示す断面模式図である。
【図７】 上記製造方法により得られる圧電体素子の断
面のＳＥＭ写真である。
面のＳＥＭ写真である。
【図８】 図７の模写図である。
【図９】 比較例による圧電体素子の断面のＳＥＭ写真
である。
である。
【図１０】 図９の模写図である。
２０…圧力室基板、３０…振動板、３１…絶縁膜、３２
…ＺｒＯ２膜、４０…圧電体素子、３３…下部電極、４
３…圧電体膜、４４…上部電極
…ＺｒＯ２膜、４０…圧電体素子、３３…下部電極、４
３…圧電体膜、４４…上部電極
Claims (10)
- 【請求項１】 基板上に振動板膜を成膜する工程と、 前記振動板膜上に下部電極を成膜する工程と、 前記下部電極上に圧電体膜を成膜する圧電体成膜第１工
程と、 前記圧電体成膜第１工程で成膜された圧電体膜及び前記
下部電極を所定形状にパターニングする工程と、 前記パターニングにより残された圧電体膜上および圧電
体膜が除去された前記振動板膜上に更に圧電体膜を成膜
する圧電体成膜第２工程と、 前記圧電体膜上に上部電極を形成する工程と、 を備えた圧電体素子の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記圧電体成膜第１工程により成膜する圧電体膜の膜厚
は、前記圧電体成膜第２工程により成膜する圧電体の膜
厚より薄いことを特徴とする圧電体素子の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、 前記圧電体成膜第２工程の前に、前記圧電体成膜第１工
程で成膜されパターニングされた前記圧電体膜上にＴｉ
層を１ｎｍ以上４ｎｍ以下の膜厚で成膜する工程を更に
備えた、圧電体素子の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記
載の方法によって得られた圧電体素子を備えたインクジ
ェット式記録ヘッドの製造方法であって、 前記基板をエッチングし圧力室を形成する工程と、 前記圧力室を覆うノズル板を形成する工程と、を備えた
インクジェット式記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項５】 基板上に振動板膜、下部電極、圧電体
膜、上部電極を順次積層してなる圧電体素子であって、 前記下部電極は所定形状にパターニングしてなり、 前記圧電体膜は、パターニングにより残された下部電極
上及び下部電極が除去された前記振動板膜上に形成さ
れ、 前記圧電体膜のうち前記パターニングにより残された下
部電極上に形成された部分は、前記振動板膜上に形成さ
れた部分より層の数が多いことを特徴とする、圧電体素
子。 - 【請求項６】 基板上に振動板膜、下部電極、圧電体
膜、上部電極を順次積層してなる圧電体素子であって、 前記下部電極は所定形状にパターニングしてなり、 前記圧電体膜は、パターニングにより残された下部電極
上及び下部電極が除去された前記振動板膜上に形成さ
れ、 前記下部電極の厚さが均一であることを特徴とする、圧
電体素子。 - 【請求項７】 請求項５又は請求項６において、 前記圧電体膜のうち前記パターニングにより残された下
部電極上に形成された部分は、１００面配向度が７０％
以上である圧電体素子。 - 【請求項８】 請求項５乃至請求項７の何れか一項にお
いて、 前記圧電体膜のうち下部電極上に形成された部分は、各
層の結晶構造が連続していることを特徴とする、圧電体
素子。 - 【請求項９】 請求項５乃至請求項８の何れか一項に記
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圧力室と、当該圧力室に連通してイ
ンク滴を吐出する吐出口とを備えることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項１０】 請求項９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るインクジェットプリンタ。
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| US10/758,007 US7065847B2 (en) | 2001-02-09 | 2004-01-16 | Method for the manufacture of a piezoelectric element |
| US11/382,443 US7254877B2 (en) | 2001-02-09 | 2006-05-09 | Method for the manufacture of a piezoelectric element |
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| JP2001033518 | 2001-02-09 | ||
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-
2001
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