JP4737027B2 - 圧電体素子の製造方法、及びインクジェット式記録ヘッドの製造方法 - Google Patents
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図1に、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドが用いられるインクジェットプリンタの斜視図を示す。同図に示すように、本インクジェットプリンタ100は、本体2に、本発明に係る圧電体素子を備えたインクジェット式記録ヘッド1、トレイ3および排出口4等を備えて構成されている。トレイ3は、用紙5を載置可能に構成される。インクジェット式記録ヘッド1は、図示しない内部移送機構により、用紙5の幅方向(矢印方向)に移送自在に構成されている。
図3に、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの一部拡大斜視図を示す。一部は断面図になっている。この図は、図2に示すインクジェット式記録ヘッドの構造のうち、圧力室基板20および振動板30の部分を反対側から拡大して見た図に相当する。同図に示すように、本インクジェット式記録ヘッド1の主要部は、ノズル板10、圧力室基板20、振動板30および圧電体素子40を備えて構成されている。
図4に、振動板30および圧電体素子40の層構造を断面図で示す。同図に示すように、振動板30が絶縁膜301および下部電極膜302を積層して構成され、圧電体素子40が複数の圧電体薄膜401〜40n(nは2以上の自然数)、さらに上部電極膜410を積層して構成されている。
図7を参照して微結晶粒ができる理由を考察する。一般にPZT等の圧電性材料を含んだ前駆体を熱処理すると、アモルファス状態であった分子構造からペロブスカイト結晶構造の緻密な結晶構造が発達する。結晶が発達する方向は下から上に向かってである。すなわち図7において下部電極と接している下層では、下部電極の結晶構造が前駆体へ伝達され、界面から一定の速度V2で結晶粒が成長していく。複数の点から結晶粒が成長して結晶粒同士が接触すると柱状構造の結晶粒が成長していくのである。一方、アモルファス層内にも一定の速度v1で成長する結晶粒が存在する。
次に、本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明する。
上記実施形態の製造方法に沿って製造した圧電体素子の実施例を示す。圧電体層を構成する圧電性材料には、
Pb(Zr0.56Ti0.44)0.9(Mg1/3Nb2/3)0.1O3
を用いた。
本発明は、上記各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、上記実施形態では、ゾル−ゲル法を用いて圧電体層を形成したが、それ以外の方法、例えばスパッタリング法を用いて圧電体層を形成してもよい。
Claims (6)
- 電気機械変換作用を示す圧電体素子を製造する圧電体素子の製造方法であって、
圧電性材料に当該圧電性材料に含まれる鉛の量に対して70乃至135mol%の高分子有機化合物を含有させ前駆体を生成する工程と、
基板に下部電極膜を形成する工程と、
前記下部電極膜が形成された基板に前記前駆体を所定の厚みに塗布する塗布工程と、塗布された前記前駆体を乾燥させ脱脂する乾燥・脱脂工程と、を所定回繰り返し、複数積層された前記前駆体を同時に熱処理して結晶化させて圧電体薄膜を複数積層する工程と、
積層された前記圧電体薄膜上に上部電極膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とする圧電体素子の製造方法。 - 前記圧電体薄膜を複数積層する工程は、前記塗布工程と前記乾燥・脱脂工程により前記前駆体を積層してからさらに熱処理する工程を、さらに複数回繰り返す請求項1に記載の圧電体素子の製造方法。
- 前記圧電体薄膜を複数積層する工程では、当該圧電体薄膜を一層当たり40nm以上80nm以下の厚みで形成する請求項1又は2に記載の圧電体素子の製造方法。
- 前記圧電体薄膜を複数積層する工程では、当該圧電体薄膜を一層当たり65nmの厚みで形成する請求項1又は2に記載の圧電体素子の製造方法。
- 前記高分子有機化合物としてポリエチレングリコールを使用する請求項1に記載の圧電体素子の製造方法。
- 圧力室基板に設けられた圧力室に体積変化を生じさせることによって前記圧力室に設けられたノズルからインクを吐出可能に構成されたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記圧力室基板に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜が形成された前記圧力室基板を前記基板として、前記絶縁膜上に請求項1乃至請求項5のいずれか一の圧電体素子の製造方法により圧電体素子を形成する工程と、
前記圧電体素子を前記圧力室に体積変化を生じさせることが可能な形状に整形する工程と、
前記圧力室基板に前記圧力室を形成する工程と、を備えたことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
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