JP2003133604A - 圧電体薄膜素子およびその製造方法、ならびにこれを用いたインクジェット記録ヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents
圧電体薄膜素子およびその製造方法、ならびにこれを用いたインクジェット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】 圧電体薄膜の結晶状態を適切に制御して、特
性に優れた圧電体薄膜素子及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 下部電極４２と、該下部電極４２上に設
けられた圧電体薄膜４３と、該圧電体薄膜４３上に設け
られた上部電極４４と、を備える圧電体薄膜素子１００
であって、前記圧電体薄膜４３は、格子定数のａ軸とｃ
軸の長さの比（ｃ／ａ）が１.０００以上、１．０００
５以下であり菱面体晶系の結晶構造を有するＰＺＴ結晶
に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類が添加さ
れて構成される。
性に優れた圧電体薄膜素子及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 下部電極４２と、該下部電極４２上に設
けられた圧電体薄膜４３と、該圧電体薄膜４３上に設け
られた上部電極４４と、を備える圧電体薄膜素子１００
であって、前記圧電体薄膜４３は、格子定数のａ軸とｃ
軸の長さの比（ｃ／ａ）が１.０００以上、１．０００
５以下であり菱面体晶系の結晶構造を有するＰＺＴ結晶
に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類が添加さ
れて構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電体薄膜素子及び
その製造方法、ならびにこれを用いたインクジェット記
録ヘッド及びインクジェットプリンタに関し、特に、Ｐ
ＺＴの結晶の歪みによるドメイン発生を防止した圧電体
薄膜素子等に関する。
その製造方法、ならびにこれを用いたインクジェット記
録ヘッド及びインクジェットプリンタに関し、特に、Ｐ
ＺＴの結晶の歪みによるドメイン発生を防止した圧電体
薄膜素子等に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛；Ｐｂ
（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３）に代表される結晶を含む圧
電体薄膜を用いた圧電体薄膜素子は、自発分極、高誘電
率、電気光学効果、圧電効果、及び焦電効果等の機能を
有し、広範なデバイス開発に応用されている。
（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３）に代表される結晶を含む圧
電体薄膜を用いた圧電体薄膜素子は、自発分極、高誘電
率、電気光学効果、圧電効果、及び焦電効果等の機能を
有し、広範なデバイス開発に応用されている。
【０００３】圧電体薄膜素子は、基板、振動板、下部電
極、圧電体薄膜、上部電極が順次積層されて構成されて
いる。圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜を構成する結晶の
状態によって圧電特性が変わるため、圧電体薄膜を成膜
する際には結晶配向や結晶構造等の結晶状態の制御が必
要である。
極、圧電体薄膜、上部電極が順次積層されて構成されて
いる。圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜を構成する結晶の
状態によって圧電特性が変わるため、圧電体薄膜を成膜
する際には結晶配向や結晶構造等の結晶状態の制御が必
要である。
【０００４】圧電体薄膜の成膜方法としては、スパッタ
リング法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、レーザアブレーショ
ン法等があるが、これらのうち、ゾルの塗布、乾燥、焼
成という工程により成膜するゾルゲル法は、結晶状態の
制御性に優れている。
リング法、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、レーザアブレーショ
ン法等があるが、これらのうち、ゾルの塗布、乾燥、焼
成という工程により成膜するゾルゲル法は、結晶状態の
制御性に優れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ゾルゲル法において、
焼成して結晶化させる際には、焼成温度が５００℃以下
の低温であると（低温で結晶化させると）、得られる圧
電体薄膜と下部電極との密着性や、下部電極とこれを支
持する基板との密着性を十分確保することができないこ
とが知られている。
焼成して結晶化させる際には、焼成温度が５００℃以下
の低温であると（低温で結晶化させると）、得られる圧
電体薄膜と下部電極との密着性や、下部電極とこれを支
持する基板との密着性を十分確保することができないこ
とが知られている。
【０００６】そこで、圧電体薄膜と下部電極又は下部電
極と基板との密着性を確保するため、焼成温度を高い温
度（６００℃〜７００℃）とすることが考えられる。
極と基板との密着性を確保するため、焼成温度を高い温
度（６００℃〜７００℃）とすることが考えられる。
【０００７】しかしながら、焼成温度をキュリー点以上
の高温にすると（高温で結晶化させると）、得られるＰ
ＺＴ結晶が歪んでしまい、十分な圧電特性が得られない
という問題がある。これは、高温で結晶化させるとＰＺ
Ｔ結晶に対してＰＺＴ結晶と基板の線膨張係数差に由来
する応力が発生し、結晶が歪むため、９０°ドメイン
（下部電極に対して結晶方位が９０°回転したドメイ
ン）が発生してしまうことに起因するものと考えられ
る。
の高温にすると（高温で結晶化させると）、得られるＰ
ＺＴ結晶が歪んでしまい、十分な圧電特性が得られない
という問題がある。これは、高温で結晶化させるとＰＺ
Ｔ結晶に対してＰＺＴ結晶と基板の線膨張係数差に由来
する応力が発生し、結晶が歪むため、９０°ドメイン
（下部電極に対して結晶方位が９０°回転したドメイ
ン）が発生してしまうことに起因するものと考えられ
る。
【０００８】そこで、本発明は、圧電体薄膜の結晶状態
を適切に制御して、特性の優れた圧電体薄膜素子及びそ
の製造方法、ならびにこれを用いたインクジェット記録
ヘッド及びインクジェットプリンタを提供することを目
的とする。
を適切に制御して、特性の優れた圧電体薄膜素子及びそ
の製造方法、ならびにこれを用いたインクジェット記録
ヘッド及びインクジェットプリンタを提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結
果、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類を添加し
た所定の結晶を所定の温度で焼成することにより、優れ
た圧電体薄膜素子が得られることを見出し、本発明をな
すに至った。
果、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類を添加し
た所定の結晶を所定の温度で焼成することにより、優れ
た圧電体薄膜素子が得られることを見出し、本発明をな
すに至った。
【００１０】本発明に係る圧電体薄膜素子は、下部電極
と、該下部電極上に設けられた圧電体薄膜と、該圧電体
薄膜上に設けられた上部電極と、を備える圧電体薄膜素
子であって、前記圧電体薄膜は、格子定数のａ軸とｃ軸
の長さの比（ｃ／ａ）が１.０００以上、１．０００５
以下であり菱面体晶系の結晶構造を有するＰＺＴ結晶
に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類が添加さ
れていることを特徴とする。
と、該下部電極上に設けられた圧電体薄膜と、該圧電体
薄膜上に設けられた上部電極と、を備える圧電体薄膜素
子であって、前記圧電体薄膜は、格子定数のａ軸とｃ軸
の長さの比（ｃ／ａ）が１.０００以上、１．０００５
以下であり菱面体晶系の結晶構造を有するＰＺＴ結晶
に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類が添加さ
れていることを特徴とする。
【００１１】１.０００≦ｃ／ａ≦１．０００５である
結晶構造を有する菱面体晶系（rhombohedral）のＰＺＴ
結晶に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類が添
加された圧電体薄膜を備えることにより、高い圧電特性
が得られるとともに、ＰＺＴの結晶の歪みによるドメイ
ン発生がほとんどない、優れた圧電体薄膜素子を得るこ
とができる。
結晶構造を有する菱面体晶系（rhombohedral）のＰＺＴ
結晶に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類が添
加された圧電体薄膜を備えることにより、高い圧電特性
が得られるとともに、ＰＺＴの結晶の歪みによるドメイ
ン発生がほとんどない、優れた圧電体薄膜素子を得るこ
とができる。
【００１２】前記ＰＺＴ結晶とは、チタン酸鉛とジルコ
ン酸鉛との固溶体からなる結晶、又は、チタン酸鉛とジ
ルコン酸鉛とマグネシウム酸ニオブ酸鉛との固溶体から
なる結晶であることが好ましい。
ン酸鉛との固溶体からなる結晶、又は、チタン酸鉛とジ
ルコン酸鉛とマグネシウム酸ニオブ酸鉛との固溶体から
なる結晶であることが好ましい。
【００１３】前記圧電体薄膜の膜厚は、０．２μｍ以
上、２．０μｍ以下であることが好ましい。
上、２．０μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】前記ＰＺＴ結晶は、前記圧電体薄膜の厚み
方向における（１００）面配向度が７０％以上であるこ
とが好ましい。ここで（１００）面配向度は、Ｘ線回折
薄膜法により得られる回折強度（Ｉ）を解析し、Ｉ（１
００）／ΣＩ（ｈｋｌ）により求められる。ΣＩ（ｈｋ
ｌ）は、ＣｕＫα線を用いたときの２θが２０度〜６０
度における全回折強度の和である。これにより、より高
い圧電特性が得られるとともに、ＰＺＴの結晶の歪みに
よるドメイン発生がほとんどない、優れた圧電体薄膜素
子を得ることができる。
方向における（１００）面配向度が７０％以上であるこ
とが好ましい。ここで（１００）面配向度は、Ｘ線回折
薄膜法により得られる回折強度（Ｉ）を解析し、Ｉ（１
００）／ΣＩ（ｈｋｌ）により求められる。ΣＩ（ｈｋ
ｌ）は、ＣｕＫα線を用いたときの２θが２０度〜６０
度における全回折強度の和である。これにより、より高
い圧電特性が得られるとともに、ＰＺＴの結晶の歪みに
よるドメイン発生がほとんどない、優れた圧電体薄膜素
子を得ることができる。
【００１５】ＺｒとＴｉのモル比（Ｚｒ／Ｔｉ）は、
１．０以上、１．２８以下であることが好ましい。
１．０以上、１．２８以下であることが好ましい。
【００１６】前記周期表のＩＩＡ族元素は、Ｂｅ（ベリ
リウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｍｇ（マグネシウ
ム）、又はＢａ（バリウム）であることが好ましい。
リウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｍｇ（マグネシウ
ム）、又はＢａ（バリウム）であることが好ましい。
【００１７】前記圧電体薄膜は、周期表のＩＩＡ族元素
の少なくとも一種類を０．０５ｍｏｌ％以上、５．００
ｍｏｌ％以下含むことが好ましい。特に、ＩＩＡ族元素
の少なくとも一種類を０．１０ｍｏｌ％以上、３．００
ｍｏｌ％以下含むことがさらに好ましい。ＩＩＡ族元素
は複数種類を混合して添加してもよく、その場合にはＩ
ＩＡ族元素の総量が上記のようであることが好ましい。
の少なくとも一種類を０．０５ｍｏｌ％以上、５．００
ｍｏｌ％以下含むことが好ましい。特に、ＩＩＡ族元素
の少なくとも一種類を０．１０ｍｏｌ％以上、３．００
ｍｏｌ％以下含むことがさらに好ましい。ＩＩＡ族元素
は複数種類を混合して添加してもよく、その場合にはＩ
ＩＡ族元素の総量が上記のようであることが好ましい。
【００１８】本発明においては、前記下部電極は、Ｐｔ
及び／又はＩｒからなる膜に、Ｔｉが均一に分散して構
成されていてもよい。これにより、圧電体薄膜と下部電
極との密着性や、下部電極とこれを支持する基板との密
着性をより向上させることができる。
及び／又はＩｒからなる膜に、Ｔｉが均一に分散して構
成されていてもよい。これにより、圧電体薄膜と下部電
極との密着性や、下部電極とこれを支持する基板との密
着性をより向上させることができる。
【００１９】本発明によるインクジェット記録ヘッド
は、インクを吐出させるための圧電アクチュエータとし
て、上記圧電体薄膜素子を備える。
は、インクを吐出させるための圧電アクチュエータとし
て、上記圧電体薄膜素子を備える。
【００２０】本発明によるインクジェットプリンタは、
上記インクジェット記録ヘッドを印字手段として備え
る。
上記インクジェット記録ヘッドを印字手段として備え
る。
【００２１】本発明に係る圧電体薄膜素子の製造方法
は、下部電極上に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも
一種類を含むＰＺＴ前駆体を形成した後、これを６００
℃以上７００℃以下で焼成させて格子定数のａ軸とｃ軸
の長さの比（ｃ／ａ）が１.０００以上、１．０００５
以下であり菱面体晶系の結晶構造からなる圧電体薄膜と
し、次いで、該圧電体薄膜上に上部電極を形成して圧電
体薄膜素子を製造することを特徴とする。
は、下部電極上に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも
一種類を含むＰＺＴ前駆体を形成した後、これを６００
℃以上７００℃以下で焼成させて格子定数のａ軸とｃ軸
の長さの比（ｃ／ａ）が１.０００以上、１．０００５
以下であり菱面体晶系の結晶構造からなる圧電体薄膜と
し、次いで、該圧電体薄膜上に上部電極を形成して圧電
体薄膜素子を製造することを特徴とする。
【００２２】周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類
を添加したＰＺＴ前駆体を所定の温度で焼成することに
より、高い圧電特性が得られるとともに、ＰＺＴの結晶
の歪みによるドメイン発生を防止して、優れた圧電体薄
膜素子を製造することができる。これは、ＩＩＡ族元素
の少なくとも一種類を添加することにより、ＰＺＴ前駆
体が結晶化する際のキュリー点（キュリー温度）を高く
することができるので、キュリー点以上の高温度で焼成
した場合にも膜内にかかる応力を低減させることができ
ることによるものと考えられる。
を添加したＰＺＴ前駆体を所定の温度で焼成することに
より、高い圧電特性が得られるとともに、ＰＺＴの結晶
の歪みによるドメイン発生を防止して、優れた圧電体薄
膜素子を製造することができる。これは、ＩＩＡ族元素
の少なくとも一種類を添加することにより、ＰＺＴ前駆
体が結晶化する際のキュリー点（キュリー温度）を高く
することができるので、キュリー点以上の高温度で焼成
した場合にも膜内にかかる応力を低減させることができ
ることによるものと考えられる。
【００２３】上記圧電体薄膜素子の製造方法において
は、前記下部電極は、基板上にＴｉを含む密着層を形成
した後、該密着層上にＰｔ及び／又はＩｒからなる膜を
形成し、次いで、前記焼成によって、該Ｐｔ及び／又は
Ｉｒからなる膜内に前記密着層中のＴｉを拡散させて得
られるものであってもよい。前記所定の温度で焼成する
ことにより、Ｐｔ及び／又はＩｒからなる膜内にＴｉを
十分に拡散させることができ、Ｔｉが均一に分散した下
部電極を得ることができるので、圧電体薄膜と下部電極
との密着性や、下部電極とこれを支持する基板との密着
性をより向上させることができる。
は、前記下部電極は、基板上にＴｉを含む密着層を形成
した後、該密着層上にＰｔ及び／又はＩｒからなる膜を
形成し、次いで、前記焼成によって、該Ｐｔ及び／又は
Ｉｒからなる膜内に前記密着層中のＴｉを拡散させて得
られるものであってもよい。前記所定の温度で焼成する
ことにより、Ｐｔ及び／又はＩｒからなる膜内にＴｉを
十分に拡散させることができ、Ｔｉが均一に分散した下
部電極を得ることができるので、圧電体薄膜と下部電極
との密着性や、下部電極とこれを支持する基板との密着
性をより向上させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらによっ
て何等限定されるものではない。
面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらによっ
て何等限定されるものではない。
【００２５】（インクジェットプリンタの全体構成）図
１に、インクジェットプリンタの斜視図を示す。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。
１に、インクジェットプリンタの斜視図を示す。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。
【００２６】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給紙機構６を備え、用
紙５に印字できるようにインクジェット記録ヘッド１が
配置されている。また、本体２の内部には制御回路８が
設けられている。
をトレイ３から供給可能な位置に給紙機構６を備え、用
紙５に印字できるようにインクジェット記録ヘッド１が
配置されている。また、本体２の内部には制御回路８が
設けられている。
【００２７】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。
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。
【００２８】インクジェット記録ヘッド１は、本発明に
係る圧電体薄膜素子を備えており、制御回路８から出力
される信号Ｓｈ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。
係る圧電体薄膜素子を備えており、制御回路８から出力
される信号Ｓｈ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。
【００２９】給紙機構６は、モータ６００、ローラ６０
１、６０２を備えている。モータ６００は制御回路８か
ら出力される信号Ｓｈに対応して回転し、この回転力が
ローラ６０１、６０２に伝達され、ローラ６０１、６０
２の回転によってトレイ３にセットされた用紙５を引き
込み、ヘッド１によって印字可能に供給するようになっ
ている。
１、６０２を備えている。モータ６００は制御回路８か
ら出力される信号Ｓｈに対応して回転し、この回転力が
ローラ６０１、６０２に伝達され、ローラ６０１、６０
２の回転によってトレイ３にセットされた用紙５を引き
込み、ヘッド１によって印字可能に供給するようになっ
ている。
【００３０】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ている。
制御回路８は、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、信号を給紙機
構６やヘッド１の駆動機構に出力する。
Ｍ、ＲＡＭ、インターフェース回路などを備えている。
制御回路８は、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、信号を給紙機
構６やヘッド１の駆動機構に出力する。
【００３１】（インクジェット記録ヘッドの構成）図２
に、本発明に係る圧電体薄膜素子の分解斜視図を示す。
に、本発明に係る圧電体薄膜素子の分解斜視図を示す。
【００３２】ヘッドは、ノズル板１０、圧力室基板２
０、振動板３０、下部電極４２、圧電体薄膜４３および
上部電極４４から構成される。
０、振動板３０、下部電極４２、圧電体薄膜４３および
上部電極４４から構成される。
【００３３】圧力室基板２０は、圧力室２１、側壁２
２、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
できるように形成されている。
２、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
できるように形成されている。
【００３４】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穴１
１が配置されるよう、圧力室基板２０の一方の面に貼り
あわせられている。
れた圧力室２１の各々に対応する位置にそのノズル穴１
１が配置されるよう、圧力室基板２０の一方の面に貼り
あわせられている。
【００３５】圧力室２１およびノズル穴１１は、一定の
ピッチで連設されて構成されている。このノズル間のピ
ッチは、印刷精度に応じて適時設計変更が可能であり、
例えば４００ｄｐｉ（dot per inch）となるように配置
される。
ピッチで連設されて構成されている。このノズル間のピ
ッチは、印刷精度に応じて適時設計変更が可能であり、
例えば４００ｄｐｉ（dot per inch）となるように配置
される。
【００３６】振動板３０の上には、各圧力室２１に対応
する位置に、下部電極４２、圧電体薄膜４３および上部
電極４４が設けられており、これらは圧電アクチュエー
タとして機能する。振動板３０には、インクタンク口３
５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。
する位置に、下部電極４２、圧電体薄膜４３および上部
電極４４が設けられており、これらは圧電アクチュエー
タとして機能する。振動板３０には、インクタンク口３
５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。
【００３７】（層構成）図３に、圧電体薄膜素子の断面
図を示す。図３に示すように、圧電体薄膜素子１００
は、ノズル板１０を備えた圧力室基板２０の上に振動板
３０が積層され、この上に密着層８０、下部電極４２、
種Ｔｉ膜４５、圧電体薄膜４３、上部電極４４が順次積
層されて構成されている。
図を示す。図３に示すように、圧電体薄膜素子１００
は、ノズル板１０を備えた圧力室基板２０の上に振動板
３０が積層され、この上に密着層８０、下部電極４２、
種Ｔｉ膜４５、圧電体薄膜４３、上部電極４４が順次積
層されて構成されている。
【００３８】圧力室基板２０としては、厚さ２２０μｍ
程度のシリコン単結晶基板が好ましい。
程度のシリコン単結晶基板が好ましい。
【００３９】振動板３０は、二酸化ケイ素膜、酸化ジル
コニウム膜、酸化タンタル膜、窒化シリコン膜、酸化ア
ルミニウム膜などが好適である。特に、圧力室基板２０
の上に形成される二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなるＳ
ｉＯ２膜３１と、当該ＳｉＯ ２膜３１の上に形成された
酸化ジルコニウム（Ｚｒ Ｏ２）膜からなるバリヤ層３
２との積層からなることが好ましい。
コニウム膜、酸化タンタル膜、窒化シリコン膜、酸化ア
ルミニウム膜などが好適である。特に、圧力室基板２０
の上に形成される二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなるＳ
ｉＯ２膜３１と、当該ＳｉＯ ２膜３１の上に形成された
酸化ジルコニウム（Ｚｒ Ｏ２）膜からなるバリヤ層３
２との積層からなることが好ましい。
【００４０】密着層８０は、チタン、酸化チタン又はそ
の積層体からなることが好ましい。密着層８０の膜厚と
しては、１０ｎｍ以上２０ｎｍ未満が好適である。
の積層体からなることが好ましい。密着層８０の膜厚と
しては、１０ｎｍ以上２０ｎｍ未満が好適である。
【００４１】下部電極４２は、Ｐｔ及び／又はＩｒから
なる膜内にＴｉが均一に分散して構成される。すなわ
ち、イリジウムの単層、白金の単層、イリジウムと白金
との合金からなる膜、あるいは、イリジウム層／白金
層、白金層／イリジウム層、イリジウム層／白金層／イ
リジウム層といった積層構造として構成され、これにＴ
ｉが均一に分散して構成されることが好ましい。下部電
極４２は、後述するＰＺＴ前駆体の焼成によって、Ｐｔ
及び／又はＩｒからなる膜内に、密着層８０中のＴｉを
均一に拡散させて得られる。
なる膜内にＴｉが均一に分散して構成される。すなわ
ち、イリジウムの単層、白金の単層、イリジウムと白金
との合金からなる膜、あるいは、イリジウム層／白金
層、白金層／イリジウム層、イリジウム層／白金層／イ
リジウム層といった積層構造として構成され、これにＴ
ｉが均一に分散して構成されることが好ましい。下部電
極４２は、後述するＰＺＴ前駆体の焼成によって、Ｐｔ
及び／又はＩｒからなる膜内に、密着層８０中のＴｉを
均一に拡散させて得られる。
【００４２】下部電極４２の上には、種Ｔｉ膜４５を形
成する。種Ｔｉ膜４５を形成することにより、その上に
成膜される圧電体薄膜４３の配向を制御することができ
る。種Ｔｉ膜４５の膜厚は、好ましくは３ｎｍ〜１０ｎ
ｍであり、より好ましくは５ｎｍである。この種Ｔｉ膜
は一様の厚みで形成するほかに、島状となっていてもよ
い。
成する。種Ｔｉ膜４５を形成することにより、その上に
成膜される圧電体薄膜４３の配向を制御することができ
る。種Ｔｉ膜４５の膜厚は、好ましくは３ｎｍ〜１０ｎ
ｍであり、より好ましくは５ｎｍである。この種Ｔｉ膜
は一様の厚みで形成するほかに、島状となっていてもよ
い。
【００４３】圧電体薄膜４３は、格子定数のａ軸とｃ軸
の長さの比（ｃ／ａ）が１.０００以上、１．０００５
以下であり菱面体晶系の結晶構造を有するＰＺＴ結晶
に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類が添加さ
れて構成される。この圧電体薄膜４３は、下部電極４２
の上に周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類を含む
ＰＺＴ前駆体を形成した後、これを６００℃以上、７０
０℃以下で焼成させることにより形成することができ
る。
の長さの比（ｃ／ａ）が１.０００以上、１．０００５
以下であり菱面体晶系の結晶構造を有するＰＺＴ結晶
に、周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類が添加さ
れて構成される。この圧電体薄膜４３は、下部電極４２
の上に周期表のＩＩＡ族元素の少なくとも一種類を含む
ＰＺＴ前駆体を形成した後、これを６００℃以上、７０
０℃以下で焼成させることにより形成することができ
る。
【００４４】圧電体薄膜４３の膜厚は０．２μｍ以上、
２．０μｍ以下であることが好ましい。
２．０μｍ以下であることが好ましい。
【００４５】ＰＺＴ結晶は、該圧電体薄膜４３の厚み方
向における（１００）面配向度が７０％以上であること
が好ましい。また、ＰＺＴ結晶においては、ＺｒとＴｉ
のモル比（Ｚｒ／Ｔｉ）は、１．０以上、１．２８以下
であることが好ましい。
向における（１００）面配向度が７０％以上であること
が好ましい。また、ＰＺＴ結晶においては、ＺｒとＴｉ
のモル比（Ｚｒ／Ｔｉ）は、１．０以上、１．２８以下
であることが好ましい。
【００４６】前記周期表のＩＩＡ族元素は、Ｂｅ（ベリ
リウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｍｇ（マグネシウ
ム）、又はＢａ（バリウム）であることが好ましい。
リウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｍｇ（マグネシウ
ム）、又はＢａ（バリウム）であることが好ましい。
【００４７】前記圧電体薄膜は、周期表のＩＩＡ族元素
の少なくとも一種類を０．０５ｍｏｌ％以上、５．００
ｍｏｌ％以下含むことが好ましい。特に、ＩＩＡ族元素
の少なくとも一種類を０．１０ｍｏｌ％以上、３．００
ｍｏｌ％以下含むことがさらに好ましい。ＩＩＡ族元素
は複数種類を混合して添加してもよく、その場合にはＩ
ＩＡ族元素の総量が上記のようであることが好ましい。
の少なくとも一種類を０．０５ｍｏｌ％以上、５．００
ｍｏｌ％以下含むことが好ましい。特に、ＩＩＡ族元素
の少なくとも一種類を０．１０ｍｏｌ％以上、３．００
ｍｏｌ％以下含むことがさらに好ましい。ＩＩＡ族元素
は複数種類を混合して添加してもよく、その場合にはＩ
ＩＡ族元素の総量が上記のようであることが好ましい。
【００４８】上部電極４４は、通常電極として用いるこ
とができる導電性材料であれば特に限定されるものでは
なく、例えば、Ｐｔ、ＲｕＯ2 、Ｉｒ、ＩｒＯ2 等の単
層膜又はＰｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｐｔ／Ｔｉ
Ｎ／Ｐｔ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ、ＴｉＮ／Ｐｔ／ＴｉＮ、
Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ、ＲｕＯ2 ／ＴｉＮ、ＩｒＯ
2 ／Ｉｒ、ＩｒＯ2 ／ＴｉＮ等の２層以上の積層膜であ
ってもよい。
とができる導電性材料であれば特に限定されるものでは
なく、例えば、Ｐｔ、ＲｕＯ2 、Ｉｒ、ＩｒＯ2 等の単
層膜又はＰｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｐｔ／Ｔｉ
Ｎ／Ｐｔ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ、ＴｉＮ／Ｐｔ／ＴｉＮ、
Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ、ＲｕＯ2 ／ＴｉＮ、ＩｒＯ
2 ／Ｉｒ、ＩｒＯ2 ／ＴｉＮ等の２層以上の積層膜であ
ってもよい。
【００４９】（印刷動作）以下に、上記インクジェット
記録ヘッドの印刷動作を説明する。制御回路から駆動信
号が出力されると、供給機構が動作し用紙がヘッドによ
って印刷可能な位置まで搬送される。制御回路から吐出
信号が供給されず圧電体素子の下部電極と上部電極との
間に電圧が印加されていない場合、圧電体薄膜層には変
化を生じない。吐出信号が供給されていない圧電体素子
が設けられている圧力室には圧力変化が生じず、そのノ
ズル穴からインク滴は吐出されない。
記録ヘッドの印刷動作を説明する。制御回路から駆動信
号が出力されると、供給機構が動作し用紙がヘッドによ
って印刷可能な位置まで搬送される。制御回路から吐出
信号が供給されず圧電体素子の下部電極と上部電極との
間に電圧が印加されていない場合、圧電体薄膜層には変
化を生じない。吐出信号が供給されていない圧電体素子
が設けられている圧力室には圧力変化が生じず、そのノ
ズル穴からインク滴は吐出されない。
【００５０】一方、制御回路から吐出信号が供給され圧
電体素子の下部電極と上部電極との間に一定電圧が印加
された場合、圧電体薄膜層に変形を生じる。吐出信号が
供給された圧電体素子が設けられている圧力室ではその
振動板が大きくたわむ。このため圧力室内の圧力が瞬間
的に高まり、ノズル穴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。
電体素子の下部電極と上部電極との間に一定電圧が印加
された場合、圧電体薄膜層に変形を生じる。吐出信号が
供給された圧電体素子が設けられている圧力室ではその
振動板が大きくたわむ。このため圧力室内の圧力が瞬間
的に高まり、ノズル穴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。
【００５１】（製造方法）次に、図４および５を参照し
ながら、圧電体薄膜素子の製造工程を説明する。
ながら、圧電体薄膜素子の製造工程を説明する。
【００５２】〔振動板の成膜工程〕まず、図４（Ａ）に
示すように、シリコンからなる圧力室基板２０上に、熱
酸化やＣＶＤ法等の成膜法を用いて、膜厚約１μｍのＳ
ｉＯ２膜３１を形成する。
示すように、シリコンからなる圧力室基板２０上に、熱
酸化やＣＶＤ法等の成膜法を用いて、膜厚約１μｍのＳ
ｉＯ２膜３１を形成する。
【００５３】次に、図４（Ｂ）に示すように、ＳｉＯ２
膜３１上にＺｒＯ２膜からなるバリヤ層３２を成膜す
る。バリヤ層３２の成膜法としては、ゾルゲル法、ジル
コニウムをターゲットとした酸素ガスの導入による反応
性スパッタリング法、酸化ジルコニウムをターゲットと
したＲＦスパッタリング法、ＤＣスパッタリング法でジ
ルコニウムを成膜した後に熱酸化する方法、イオン注入
法等を用いる。
膜３１上にＺｒＯ２膜からなるバリヤ層３２を成膜す
る。バリヤ層３２の成膜法としては、ゾルゲル法、ジル
コニウムをターゲットとした酸素ガスの導入による反応
性スパッタリング法、酸化ジルコニウムをターゲットと
したＲＦスパッタリング法、ＤＣスパッタリング法でジ
ルコニウムを成膜した後に熱酸化する方法、イオン注入
法等を用いる。
【００５４】〔密着層の成膜工程〕次に、図４（Ｃ）に
示すように、振動板の上にＴｉを含む密着層８０を形成
する。具体的には、バリヤ層３２上に、チタン、酸化チ
タン又はその積層体からなる密着層８０をスパッタ法等
により形成する。このチタン又は酸化チタンは、後述す
る圧電体薄膜４３の成膜工程における焼成によって下部
電極４２内を拡散し均一に分散する。
示すように、振動板の上にＴｉを含む密着層８０を形成
する。具体的には、バリヤ層３２上に、チタン、酸化チ
タン又はその積層体からなる密着層８０をスパッタ法等
により形成する。このチタン又は酸化チタンは、後述す
る圧電体薄膜４３の成膜工程における焼成によって下部
電極４２内を拡散し均一に分散する。
【００５５】なお、バリヤ層３２を設けずに、ＳｉＯ２
膜３１上に直接密着層８０を形成してもよい。
膜３１上に直接密着層８０を形成してもよい。
【００５６】〔下部電極の成膜工程〕次いで、図４
（Ｄ）に示すように、密着層８０上に下部電極４２を形
成する。具体的には、Ｐｔ及び／又はＩｒからなる膜
を、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等により
成膜した後、後述するＰＺＴ前駆体の焼成によって内部
に密着層８０内のＴｉを均一に拡散させて、下部電極４
２を得る。Ｐｔ及び／又はＩｒからなる膜の成膜例とし
ては、例えば、膜厚２００ｎｍ程度の白金層を形成した
り、あるいは、膜厚１００ｎｍ程度の白金層を形成した
後、この上に膜厚１００ｎｍ程度のイリジウム層を形成
したものが挙げられる。
（Ｄ）に示すように、密着層８０上に下部電極４２を形
成する。具体的には、Ｐｔ及び／又はＩｒからなる膜
を、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等により
成膜した後、後述するＰＺＴ前駆体の焼成によって内部
に密着層８０内のＴｉを均一に拡散させて、下部電極４
２を得る。Ｐｔ及び／又はＩｒからなる膜の成膜例とし
ては、例えば、膜厚２００ｎｍ程度の白金層を形成した
り、あるいは、膜厚１００ｎｍ程度の白金層を形成した
後、この上に膜厚１００ｎｍ程度のイリジウム層を形成
したものが挙げられる。
【００５７】〔種Ｔｉ膜の成膜工程〕続いて、図４
（Ｅ）に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ法、Ｃ
ＶＤ法、蒸着法等の成膜法を用いて、下部電極４２の上
に種Ｔｉ膜４５を形成する。種Ｔｉ膜４５の膜厚は、３
ｎｍ〜１０ｎｍの範囲が好ましい。この種Ｔｉ膜は一様
の厚みで形成するほかに、島状となっていてもよい。
（Ｅ）に示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ法、Ｃ
ＶＤ法、蒸着法等の成膜法を用いて、下部電極４２の上
に種Ｔｉ膜４５を形成する。種Ｔｉ膜４５の膜厚は、３
ｎｍ〜１０ｎｍの範囲が好ましい。この種Ｔｉ膜は一様
の厚みで形成するほかに、島状となっていてもよい。
【００５８】〔圧電体薄膜の成膜工程〕次に、図４
（Ｆ）に示すように、ゾルゲル法によって種Ｔｉ膜４５
の上に圧電体薄膜４３を成膜する。ゾルゲル法は、金属
の水酸化物の水和錯体（ゾル）を、脱水処理してゲルと
し、このゲルを加熱焼成して無機酸化物を成膜するとい
うものである。ゾルゲル法を用いると、下部電極４２上
に設けられた種Ｔｉ膜４５側から上方に向けて順にＰＺ
Ｔ結晶が成長していくため、ＰＺＴ結晶の配向性を適切
に制御することができる。
（Ｆ）に示すように、ゾルゲル法によって種Ｔｉ膜４５
の上に圧電体薄膜４３を成膜する。ゾルゲル法は、金属
の水酸化物の水和錯体（ゾル）を、脱水処理してゲルと
し、このゲルを加熱焼成して無機酸化物を成膜するとい
うものである。ゾルゲル法を用いると、下部電極４２上
に設けられた種Ｔｉ膜４５側から上方に向けて順にＰＺ
Ｔ結晶が成長していくため、ＰＺＴ結晶の配向性を適切
に制御することができる。
【００５９】ゾルゲル法を用いて圧電体薄膜４３を形成
する場合、まず、チタン、ジルコニウム、鉛、亜鉛など
の金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシドもしく
はブトキシドなどのアルコキシドまたはアセテート化合
物（Ｚｒ／Ｔｉモル比が１．０以上１．２８以下）を、
酸などで加水分解して、さらにＢｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ
等のＩＩＡ族元素を全体に対して０．０５ｍｏｌ％以上
５．００ｍｏｌ％以下添加して、ゾルを調整する。次い
で、調整したゾルを種Ｔｉ膜４５の上に塗布する。
する場合、まず、チタン、ジルコニウム、鉛、亜鉛など
の金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシドもしく
はブトキシドなどのアルコキシドまたはアセテート化合
物（Ｚｒ／Ｔｉモル比が１．０以上１．２８以下）を、
酸などで加水分解して、さらにＢｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ
等のＩＩＡ族元素を全体に対して０．０５ｍｏｌ％以上
５．００ｍｏｌ％以下添加して、ゾルを調整する。次い
で、調整したゾルを種Ｔｉ膜４５の上に塗布する。
【００６０】ゾルを塗布した後、これを一定温度下にて
一定時間乾燥させ、ゾルの溶媒を蒸発させる。乾燥温度
は１５０℃以上２００℃以下であることが好ましく、乾
燥時間は５分以上１５分以下であることが好ましい。
一定時間乾燥させ、ゾルの溶媒を蒸発させる。乾燥温度
は１５０℃以上２００℃以下であることが好ましく、乾
燥時間は５分以上１５分以下であることが好ましい。
【００６１】乾燥後、さらに大気雰囲気下において一定
の脱脂温度にて一定時間脱脂する。脱脂温度は３００℃
以上５００℃以下であることが好ましい。脱脂時間は５
分以上９０分以下であることが好ましい。脱脂により金
属に配位している有機物が金属から解離し酸化燃焼反応
を生じ、大気中に飛散する。
の脱脂温度にて一定時間脱脂する。脱脂温度は３００℃
以上５００℃以下であることが好ましい。脱脂時間は５
分以上９０分以下であることが好ましい。脱脂により金
属に配位している有機物が金属から解離し酸化燃焼反応
を生じ、大気中に飛散する。
【００６２】次に、これを焼成して、結晶化させて圧電
体薄膜４３とする。焼成温度は、６００℃以上７００℃
以下とする。６００℃以下では圧電体薄膜４３と下部電
極４２との密着性や、下部電極４２と圧力室基板２０と
の密着性を十分に確保することができず、一方７００℃
以上では圧電体薄膜４３におけるＰＺＴ結晶が歪んでし
まい、十分な圧力特性が得られないためである。焼成に
は、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置や拡散炉
等を用いる。 〔上部電極の成膜工程〕以上により形成された圧電体薄
膜４３上に、図４（Ｇ）に示すように、上部電極４４を
形成する。例えば、イリジウムを１００ｎｍの膜厚とな
るようにＤＣスパッタ法により成膜する。
体薄膜４３とする。焼成温度は、６００℃以上７００℃
以下とする。６００℃以下では圧電体薄膜４３と下部電
極４２との密着性や、下部電極４２と圧力室基板２０と
の密着性を十分に確保することができず、一方７００℃
以上では圧電体薄膜４３におけるＰＺＴ結晶が歪んでし
まい、十分な圧力特性が得られないためである。焼成に
は、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置や拡散炉
等を用いる。 〔上部電極の成膜工程〕以上により形成された圧電体薄
膜４３上に、図４（Ｇ）に示すように、上部電極４４を
形成する。例えば、イリジウムを１００ｎｍの膜厚とな
るようにＤＣスパッタ法により成膜する。
【００６３】〔エッチング工程〕次に、図５（Ａ）に示
すように、上部電極４４上にレジストをスピンコート
し、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、圧電体薄膜４３、種Ｔｉ膜４５および下
部電極４２をイオンミリングやドライエッチン法などで
エッチングする。
すように、上部電極４４上にレジストをスピンコート
し、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、圧電体薄膜４３、種Ｔｉ膜４５および下
部電極４２をイオンミリングやドライエッチン法などで
エッチングする。
【００６４】〔圧力室形成工程〕続いて、図５（Ｂ）に
示すように、圧力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
ングなど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圧力室基板２０をエッチング
し、圧力室２１を形成する。ドライエッチングされずに
残った部分は側壁２２となる。
示すように、圧力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
ングなど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圧力室基板２０をエッチング
し、圧力室２１を形成する。ドライエッチングされずに
残った部分は側壁２２となる。
【００６５】〔ノズル板貼り合わせ工程〕最後に、図５
（Ｃ）に示すように、接着剤を用いてノズル板１０を圧
力室基板２０に貼り合わせる。この際には、各ノズル１
１が圧力室２１の各々の空間に対応して配置されるよう
位置合せする。ノズル板１０を貼り合わせた圧力室基板
２０を図示しない筐体に取り付け、インクジェット記録
ヘッドを完成させる。
（Ｃ）に示すように、接着剤を用いてノズル板１０を圧
力室基板２０に貼り合わせる。この際には、各ノズル１
１が圧力室２１の各々の空間に対応して配置されるよう
位置合せする。ノズル板１０を貼り合わせた圧力室基板
２０を図示しない筐体に取り付け、インクジェット記録
ヘッドを完成させる。
【００６６】（実施例）本実施形態の製造方法に従い、
圧電体薄膜素子を製造した。
圧電体薄膜素子を製造した。
【００６７】具体的には、まず、厚み２００μｍのシリ
コンからなる圧力室基板２０上に、熱酸化によって膜厚
１．０μｍのＳｉＯ２膜３１を形成し、さらにその上
に、チタンからなる膜厚２０ｎｍの密着層８０をスパッ
タ法により形成した。次いで、ＣＶＤ法によって膜厚１
００ｎｍの白金層を成膜した後ＣＶＤ法によって膜厚１
００ｎｍのイリジウム層を成膜して、下部電極４２を形
成した。続いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法によっ
て、下部電極４２の上に膜厚５ｎｍの種Ｔｉ膜４５を形
成した。
コンからなる圧力室基板２０上に、熱酸化によって膜厚
１．０μｍのＳｉＯ２膜３１を形成し、さらにその上
に、チタンからなる膜厚２０ｎｍの密着層８０をスパッ
タ法により形成した。次いで、ＣＶＤ法によって膜厚１
００ｎｍの白金層を成膜した後ＣＶＤ法によって膜厚１
００ｎｍのイリジウム層を成膜して、下部電極４２を形
成した。続いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法によっ
て、下部電極４２の上に膜厚５ｎｍの種Ｔｉ膜４５を形
成した。
【００６８】そして、ＰＺＴ膜の出発原料として、Ｐｂ
ＴｉＯ３ 、ＰｂＺｒＯ３の混合溶液からなる２成分系
のゾルを調整した。調整したゾルを１５００ｒｐｍ条件
下にて種Ｔｉ膜の上に２００ｎｍの厚さにスピンコーテ
ィングした。これを１８０℃にて１０分間乾燥させた
後、３８０℃にて１０分間脱脂し、前駆体層を得た。こ
の前駆体層を６５０℃にて３０分間加熱することにより
焼成させ、以上の工程を複数回繰り返すことにより膜厚
が１．０μｍである圧電体薄膜４３を得た。
ＴｉＯ３ 、ＰｂＺｒＯ３の混合溶液からなる２成分系
のゾルを調整した。調整したゾルを１５００ｒｐｍ条件
下にて種Ｔｉ膜の上に２００ｎｍの厚さにスピンコーテ
ィングした。これを１８０℃にて１０分間乾燥させた
後、３８０℃にて１０分間脱脂し、前駆体層を得た。こ
の前駆体層を６５０℃にて３０分間加熱することにより
焼成させ、以上の工程を複数回繰り返すことにより膜厚
が１．０μｍである圧電体薄膜４３を得た。
【００６９】次に、圧電体薄膜４３の上にＤＣスパッタ
法を用いて、イリジウムを成膜し、膜厚５０ｎｍの上部
電極４４を形成した。
法を用いて、イリジウムを成膜し、膜厚５０ｎｍの上部
電極４４を形成した。
【００７０】以上のようにして得られた圧電体薄膜素子
１００の一部断面写真及びその模写図を図６に示す（種
Ｔｉ膜４５は図示を省略する）。図６に示すように、Ｐ
ｔ／Ｉｒの積層体からなる下部電極４２内に、密着層８
０中のＴｉが均一に拡散していることが分かった。
１００の一部断面写真及びその模写図を図６に示す（種
Ｔｉ膜４５は図示を省略する）。図６に示すように、Ｐ
ｔ／Ｉｒの積層体からなる下部電極４２内に、密着層８
０中のＴｉが均一に拡散していることが分かった。
【００７１】また、圧電体薄膜４３は格子定数のａ軸と
ｃ軸の長さの比（ｃ／ａ）が１．０００２である菱面体
晶系の結晶構造を有していた。また、圧電体薄膜４３の
厚み方向における（１００）面配向度は８０％であっ
た。さらに、得られた圧電体薄膜素子１００の圧電定数
を測定したところ、２５Ｖにおける圧電定数は１６０ｐ
Ｃ／Ｎであり、良好な圧電特性が得られた。
ｃ軸の長さの比（ｃ／ａ）が１．０００２である菱面体
晶系の結晶構造を有していた。また、圧電体薄膜４３の
厚み方向における（１００）面配向度は８０％であっ
た。さらに、得られた圧電体薄膜素子１００の圧電定数
を測定したところ、２５Ｖにおける圧電定数は１６０ｐ
Ｃ／Ｎであり、良好な圧電特性が得られた。
【００７２】
【発明の効果】本発明によれば、上記構成とすることに
より、圧電体薄膜の結晶状態を適切に制御して、結晶の
歪みの発生を防止した、信頼性の高い圧電体薄膜素子な
らびにこれを用いたインクジェット記録ヘッド及びイン
クジェットプリンタを得ることができる。
より、圧電体薄膜の結晶状態を適切に制御して、結晶の
歪みの発生を防止した、信頼性の高い圧電体薄膜素子な
らびにこれを用いたインクジェット記録ヘッド及びイン
クジェットプリンタを得ることができる。
【００７３】また、下部電極をＴｉが均一に分散した構
成とすることにより、圧電体薄膜と下部電極との密着性
や下部電極と基板との密着性をより向上させることがで
き、より信頼性の高い圧電体薄膜素子ならびにこれを用
いたインクジェット記録ヘッド及びインクジェットプリ
ンタを得ることができる。
成とすることにより、圧電体薄膜と下部電極との密着性
や下部電極と基板との密着性をより向上させることがで
き、より信頼性の高い圧電体薄膜素子ならびにこれを用
いたインクジェット記録ヘッド及びインクジェットプリ
ンタを得ることができる。
【図１】 インクジェットプリンタの斜視図である。
【図２】 インクジェット記録ヘッドの分解斜視図であ
る。
る。
【図３】 圧電体薄膜素子の断面図である。
【図４】 圧電体薄膜素子の製造工程断面図である。
【図５】 圧電体薄膜素子の製造工程断面図である。
【図６】 実施例における圧電体薄膜素子の一部断面写
真（ａ）及びその模写図（ｂ）である。
真（ａ）及びその模写図（ｂ）である。
１０…ノズル板、１１…ノズル穴、２０…圧力室基板、
３０…振動板、３１…ＳｉＯ２膜、３２…バリヤ層、４
２…下部電極、４３…圧電体薄膜、４４…上部電極、４
５…種Ｔｉ膜、８０…密着層、１００…圧電体薄膜素
子、１…インクジェット記録ヘッド、２…本体、３…ト
レイ、４…排出口、５…用紙、６…給紙機構、８…制御
回路、６００…モータ、６０１…ローラ、６０２…ロー
ラ、９…操作ボタン
３０…振動板、３１…ＳｉＯ２膜、３２…バリヤ層、４
２…下部電極、４３…圧電体薄膜、４４…上部電極、４
５…種Ｔｉ膜、８０…密着層、１００…圧電体薄膜素
子、１…インクジェット記録ヘッド、２…本体、３…ト
レイ、４…排出口、５…用紙、６…給紙機構、８…制御
回路、６００…モータ、６０１…ローラ、６０２…ロー
ラ、９…操作ボタン
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 41/09 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ａ
41/187 １０３Ｈ
41/22
Claims (10)
- 【請求項１】 下部電極と、該下部電極上に設けられた
圧電体薄膜と、該圧電体薄膜上に設けられた上部電極
と、を備える圧電体薄膜素子であって、前記圧電体薄膜
は、格子定数のａ軸とｃ軸の長さの比（ｃ／ａ）が１.
０００以上、１．０００５以下であり菱面体晶系の結晶
構造を有するＰＺＴ結晶に、周期表のＩＩＡ族元素の少
なくとも一種類が添加されている圧電体薄膜素子。 - 【請求項２】 前記ＰＺＴ結晶は、前記圧電体薄膜の厚
み方向における（１００）面配向度が７０％以上である
請求項１記載の圧電体薄膜素子。 - 【請求項３】 ＺｒとＴｉのモル比（Ｚｒ／Ｔｉ）が
１．０以上、１．２８以下である請求項２記載の圧電体
薄膜素子。 - 【請求項４】 前記周期表のＩＩＡ族元素は、Ｂｅ、Ｃ
ａ、Ｍｇ、又はＢａである請求項１ないし３のいずれか
一項に記載の圧電体薄膜素子。 - 【請求項５】 前記圧電体薄膜は、周期表のＩＩＡ族元
素の少なくとも一種類を０．０５ｍｏｌ％以上、５．０
０ｍｏｌ％以下含む請求項１ないし４のいずれか一項に
記載の圧電体薄膜素子。 - 【請求項６】 前記下部電極は、Ｐｔ及び／又はＩｒか
らなる膜に、Ｔｉが均一に分散して構成されている請求
項１ないし５のいずれか一項に記載の圧電体薄膜素子。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか一項に記載
の圧電体薄膜素子を、インクを吐出させるための圧電ア
クチュエータとして備えたインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項８】 請求項７記載のインクジェット記録ヘッ
ドを印字手段として備えたインクジェットプリンタ。 - 【請求項９】 下部電極上に、周期表のＩＩＡ族元素の
少なくとも一種類を含むＰＺＴ前駆体を形成した後、こ
れを６００℃以上７００℃以下で焼成させて格子定数の
ａ軸とｃ軸の長さの比（ｃ／ａ）が１.０００以上、
１．０００５以下であり菱面体晶系の結晶構造からなる
圧電体薄膜とし、次いで、該圧電体薄膜上に上部電極を
形成して圧電体薄膜素子を製造する方法。 - 【請求項１０】 前記下部電極は、基板上にＴｉを含む
密着層を形成した後、該密着層上にＰｔ及び／又はＩｒ
からなる膜を形成し、次いで、前記焼成によって、該Ｐ
ｔ及び／又はＩｒからなる膜内に前記密着層中のＴｉを
拡散させて得られる請求項９記載の圧電体薄膜素子を製
造する方法。
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