KR20070021181A - 강유전체 박막 형성용 조성물, 강유전체 박막, 강유전체박막의 제조방법 및 액체 분사 헤드 - Google Patents
강유전체 박막 형성용 조성물, 강유전체 박막, 강유전체박막의 제조방법 및 액체 분사 헤드Info
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Abstract
매우 우수한 유기금속 화합물의 분산 안정성 및 보존 안정성을 장기에 걸쳐 유지할 수 있는 MOD법용의 콜로이드 용액인 강유전체 박막 형성용 조성물, 강유전체 박막 및 강유전체 박막의 제조방법 및 액체 분사 헤드를 제공한다. MOD법에 의해서 강유전체 박막을 형성할 때에, 강유전체 박막을 구성하는 금속을 포함하는 유기금속 화합물을 함유하는 MOD법용의 콜로이드 용액으로 이루어지고, 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 함유하는 강유전체 박막 형성용 조성물을 이용한다.
Description
본 발명은, MOD(Metal Organic Deposition)법에 의해서 강유전체 박막을 형성하는 데 사용되는 강유전체 박막 형성용 조성물, 강유전체 박막, 강유전체 박막의 제조방법 및 액체 분사 헤드에 관한 것이다.
타이타늄산 지르콘산 납(PZT) 등으로 대표되는 결정을 포함하는 강유전체 박막은, 자발 분극, 고유전율, 전기광학 효과, 압전(壓電) 효과, 초전(焦電) 효과 등을 갖고 있기 때문에, 압전 소자 등의 광범위한 디바이스 개발에 응용된다. 또한, 이러한 강유전체 박막의 성막 방법으로서는, 예컨대 MOD법, 졸-겔법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, 스퍼터링법 등이 알려져 있지만, 특히 MOD법 및 졸-겔법은 강유전체 박막을 비교적 저비용으로 간편하게 성막할 수 있다는 이점을 갖는다.
강유전체 박막은 MOD법에 의해서 성막하는 경우, 일반적으로 금속 알콕사이 드 등의 유기금속 화합물을 알코올에 용해시키고, 이것에 가수분해 억제제 등을 가하여 얻은 콜로이드 용액을 피대상물 상에 도포한 후, 이것을 건조시키고 소성함으로써 성막된다. 한편, 졸-겔법에 의해서 성막하는 경우에는, 유기금속 화합물을 알코올에 용해시키고, 이 유기금속 화합물의 용액에 필요 최소한의 물을 가하여 가수분해 및 중축합시켜 얻은 콜로이드 용액을 이용하는 이외에는 MOD법과 같이 하여 강유전체 박막이 성막된다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
여기서, MOD법 및 졸-겔법을 이용한 강유전체 박막의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 탱크에 저류(貯留)된 강유전체 박막 형성용 조성물을 건조 질소 가스 등의 건조 불활성 가스(캐리어 가스)에 의해 피대상물 상에 배치된 노즐까지 반송하고, 강유전체 박막 형성용 조성물을 그 노즐로부터 회전하는 피대상물 상에 적하한다. 이것에 의해서 피대상물 상에 전구체막을 성막하고, 이것을 건조 및 탈지(脫脂; degreasing)하여 겔화한 후, 추가로 소성함으로써 강유전체 박막이 제조된다.
그러나, 이러한 MOD법 또는 졸-겔법에 의해서 강유전체 박막을 형성하는 데 사용되는 강유전체 박막 형성용 조성물은, 건조 불활성 가스에 접촉되는 건조 불활성 가스 환경 하에서는 강유전체 박막 형성용 조성물에 포함되는 알코올(용매)이 휘발되고, 그 결과 유기금속 화합물의 분산 안정성이 저하되어, 졸이 응집하여 석출된다는 문제가 있다. 또한, 이러한 강유전체 박막 형성용 조성물을 탱크 등에 일정 기간 보존하는 등의 경우에는, 졸의 석출에 의해서 강유전체 박막 형성용 조성물(유기금속 화합물)의 보존 안정성이 나빠진다는 문제도 있다.
한편, 이와 같이 졸이 석출하면, 강유전체 박막 형성용 조성물의 졸 조성이 변동하고, 이것이 원인이 되어 강유전체 박막의 막성분이 불균일하게 분산되어, 강유전체 박막을 갖는 압전 소자의 압전 특성이 변동한다. 또한, 압전 소자를 압전 액츄에이터로서 구비한 액체 분사 헤드에 있어서는, 이러한 압전 소자의 압전 특성의 변동이, 액체 토출 특성 격차의 원인이 되어 버린다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 제1994-5946호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 이러한 사정을 감안하여, 매우 우수한 유기금속 화합물의 분산 안정성 및 보존 안정성을 장기에 걸쳐 유지할 수 있는 MOD법용의 콜로이드 용액인 강유전체 박막 형성용 조성물, 강유전체 박막, 강유전체 박막의 제조방법 및 액체 분사 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 해결하는 본 발명의 제 1 태양은, 강유전체 박막을 구성하는 금속을 포함하는 유기금속 화합물을 함유하는 MOD법용의 콜로이드 용액으로 이루어지고, 상기 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 적어도 함유하는 것을 특징으로 하는 강유전체 박막 형성용 조성물에 있다.
이러한 제 1 태양에서는, 비점이 비교적 높은 물을 함유하고 있기 때문에, 건조 불활성 가스 환경 하에서 매우 우수한 유기금속 화합물의 분산 안정성 및 보존 안정성을 장기에 걸쳐 유지할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양은, 제 1 태양에 있어서, 상기 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물의 몰량이 상기 콜로이드 용액에 포함되는 금속의 총 몰량의 1 내지 10배인 것을 특징으로 하는 강유전체 박막 형성용 조성물에 있다.
이러한 제 2 태양에서는, 강유전체 박막 형성용 조성물의 점도가 강유전체 박막을 성막하는데 최적의 값이 되기 때문에, 강유전체 박막을 비교적 용이하게 성막할 수 있다.
본 발명의 제 3 태양은, 제 2 태양에 있어서, 상기 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물의 몰량이 상기 콜로이드 용액에 포함되는 금속의 총 몰량의 5 내지 7배인 것을 특징으로 하는 강유전체 박막 형성용 조성물에 있다.
이러한 제 3 태양에서는, 강유전체 박막 형성용 조성물의 점도가 강유전체 박막을 성막하는데 더욱 최적의 값이 되기 때문에, 강유전체 박막을 비교적 용이하게 성막할 수 있다.
본 발명의 제 4 태양은, 제 1 내지 3 중 어느 한 태양의 강유전체 박막 형성용 조성물에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 강유전체 박막에 있다.
이러한 제 4 태양에서는, 막 성분이 대략 균일하게 분산되고 또한 안정적인 압전 특성을 갖는 강유전체 박막을 비교적 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명의 제 5 태양은, 제 4 태양의 강유전체 박막을 갖는 압전 소자를, 액체를 분사시키기 위한 압전 액츄에이터로서 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드에 있다.
이러한 제 5 태양에서는, 안정한 액체 토출 특성을 갖고 높은 신뢰성을 갖는 액체 분사 헤드를 비교적 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명의 제 6 태양은, 강유전체 박막을 구성하는 금속을 포함하는 유기금속 화합물을 함유하는 MOD법용의 콜로이드 용액에 상기 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 가하고, 수득된 강유전체 박막 형성용 조성물을 피대상물 상에 도포하고, 이것을 건조시키고 소성하는 것에 의해 상기 강유전체 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 강유전체 박막의 제조방법에 있다.
이러한 제 6 태양에서는, 비점이 비교적 높은 물을 함유한 강유전체 박막 형성용 조성물이 건조 불활성 가스 환경 하에서 매우 우수한 유기금속 화합물의 분산 안정성 및 보존 안정성을 장기에 걸쳐 유지할 수 있기 때문에, 막 성분이 대략 균일하게 분산된 강유전체 박막을 비교적 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 제 7 태양은, 제 6 태양에 있어서, 상기 피대상물 상에 상기 강유전체 박막 형성용 조성물을 도포하는 도포 공정에서는, 상기 강유전체 박막 형성용 조성물이 저류된 탱크 내에 건조 불활성 가스를 도입함으로써 상기 강유전체 박막 형성용 조성물을 상기 탱크에 접속된 노즐까지 반송함과 함께, 상기 강유전체 박막 형성용 조성물을 상기 노즐로부터 회전하는 상기 피대상물 상에 적하하는 것을 특징으로 하는 강유전체 박막의 제조방법에 있다.
이러한 제 7 태양에서는, 막 성분이 대략 균일하게 분산된 전구체막을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에 본 발명을 실시형태에 따라서 구체적으로 설명한다.
(실시형태 1)
본 발명의 강유전체 박막 형성용 조성물은, MOD(Metal Organic Deposition)법에 의해서 강유전체 박막을 형성하는 데 사용되는 MOD법용의 콜로이드 용액(졸)이며, 더욱 상세하게는, 강유전체 박막을 구성하는 금속을 포함하는 유기금속 화합물, 및 이 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 적어도 함유하는 것이다. MOD법이란, 졸-겔법과는 달리 겔화 반응을 일으키지 않고, 단지 알콜레이트나 알콜레이트를 원료로 한 유기금속 재료의 용액의 도포, 건조, 열처리만으로 막 등을 얻는 방법을 말한다. 여기서 말하는 「유기금속 화합물의 결정수」란, 예컨대 강유전체 박막을 형성하는 재료가 되는 유기금속 화합물의 결정 중에 포함되어 있는 물(결정수)이며, 본 발명에서 말하는 「유기금속 화합물의 결정수 이외의 물」이란, 이러한 결정수와는 별개의 물이다.
또한, 본 발명에 있어서, 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물의 양(함유량)은, 유기금속 화합물의 분산 안정성 및 보존 안정성을 높이는 점에서는 특별히 상한은 없지만, 도포, 건조 및 소성 등의 성막 프로세스의 조건에 대한 강유전체 박막 형성용 조성물의 점도를 고려하면 알맞은 범위가 있다. 구체적으로는, 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물의 몰량은 바람직하게는 유기금속 화합물의 용액에 포함되는 금속의 총 몰량의 1 내지 10배, 더 바람직하게는 5 내지 7배로 하는 것이 좋다.
한편, 「유기금속 화합물의 용액에 포함되는 금속의 총 몰량」이란, 예컨대 타이타늄산 지르콘산 납(PZT) 박막을 형성하기 위한 PZT 박막 형성용 조성물의 경우에는, PZT을 구성하는 금속, 즉 납(Pb), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr)의 총 몰량이다.
MOD법에 의해서 강유전체 박막을 형성하는 데 사용되는 본 발명의 강유전체 박막 형성용 조성물은, 금속 알콕사이드나 아세테이트 화합물 등의 유기금속 화합물 외에, 용매인 알코올 및 유기금속 화합물의 가수분해를 억제하는 가수분해 억제제를 함유한다. 유기금속 화합물의 용매로서는, 예컨대 뷰톡시에탄올, 프로판올 등을 들 수 있다. 가수분해 억제제로서는, 예컨대 모노에탄올아민, 다이에탄올아민, 트라이에탄올아민, 및 아세틸아세톤 등을 들 수 있다.
한편, 본 발명의 강유전체 박막 형성용 조성물에는, 필요에 따라 유기금속 화합물을 안정화시키고, 이것에 의해 강유전체 박막의 크랙의 발생을 방지하기 위한 안정화제로서, 예컨대 폴리에틸렌 글라이콜 등을 첨가물로서 가하더라도 좋고, 그 밖의 첨가제로서 증점제 등을 가하더라도 좋다.
그리고, 이러한 MOD법에 의해서 강유전체 박막을 형성하는 데 사용되는 본 발명의 강유전체 박막 형성용 조성물은, 비점이 비교적 높은 물을 함유하고 있기 때문에, 건조 불활성 가스 환경 하에서 유기금속 화합물의 분산 안정성을 장기에 걸쳐 유지할 수 있어, 졸이 응집하여 석출하는 것을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 강유전체 박막 형성용 조성물을 건조 불활성 가스와 함께 탱크 등에 일정 기간 저장하는 등의 경우에도 졸의 석출을 확실히 방지할 수 있기 때문에, 유기금속 화합물의 보존 안정성을 장기에 걸쳐 유지할 수 있다.
한편, 본 발명의 강유전체 박막 형성용 조성물은, 유기금속 화합물을 함유하는 MOD법용의 콜로이드 용액, 예컨대 유기금속 화합물과 가수분해 억제제를 알코올(용매)에 넣은 콜로이드 용액에, 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 가함으로써 조제된다. 이와 같이, 유기금속 화합물의 용액에는 가수분해 억제제가 포함되어 있기 때문에, 그 후에 물을 가하더라도 유기금속 화합물과 물 사이에서 가수분해가 생기지는 않는다. 본원은, 특히 MOD법용의 콜로이드 용액의 경우에 그 효과를 더 발휘한다.
이하에, 본 발명의 강유전체 박막 형성용 조성물을 실시예 1 및 비교예 1에 따라 더욱 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
플라스크 내에 354g의 2-n-뷰톡시에탄올(CH3(CH2)3OCH2CH2OH)을 넣은 후, 이 플라스크 내에 38.4g(0.135mol)의 타이타늄 테트라아이소프로폭사이드(Ti((CH3)2CHO)4)를 가하고, 이것을 실온하에서 교반하여 용액 A로 했다. 다음으로, 플라스크 내의 용액 A에 68.8g의 다이에탄올아민(HN(CH2CH2OH)2)을 혼합하고, 이것을 실온 하에서 교반하여 용액 B로 했다. 이어서, 플라스크 내의 용액 B에 139.8g(0.368mol)의 아세트산 납 3수화물(Pb(CH3COO)2·3H2O)을 가한 후, 82.6g(0.169mol)의 지르코늄 아세틸 아세토네이트(Zr(CH3COCHCOCH3)4)를 가하고, 이것을 70℃로 가열하면서 45분간 교반한 후, 실온이 될 때까지 자연 냉각하여 용액 C로 했다. 그 후, 플라스크 내의 용액 C에 34.2g의 폴리에틸렌 글라이콜((-CH2CH2O-)n)[평균 분자량 400]을 가하고, 이것을 실온 하에서 교반하여 용액 D로 했다. 최후에, 플라스크내의 용액 D에 36.3g(2.02mol)의 순수를 가하고, 실온 하에서 교반하여, 이것을 실시예 1의 강유전체 박막 형성용 조성물(Pb1.21(Zr0.556Ti0.444)O3 박막 형성용 조성물)로 했다.
(비교예 1)
순수를 넣지 않은 이외는 실시예 1과 같이 하여 조제한 것을 비교예 1의 강유전체 박막 형성용 조성물로 했다.
(시험예 1)
상기의 실시예 1 및 비교예 1의 강유전체 박막 형성용 조성물에 대하여, 건조 질소 가스 분위기 하에서 졸이 석출할 때까지 요하는 시간을 각각 측정하여 비교하는 시험을 했다. 그 결과, 비교예 1에서는 72시간 경과 후에 졸의 석출이 이미 일어나기 시작했지만, 실시예 1에서는 1000시간 경과 후에도 졸의 석출은 전혀 일어나지 않았다. 이 시험 결과로부터, 아세트산 납 3수화물의 결정수 이외의 순수를 함유하는 실시예 1의 강유전체 박막 형성용 조성물은, 아세트산 납 3수화물의 결정수 이외의 순수를 함유하지 않는 비교예 1의 강유전체 박막 형성용 조성물과 비교하여 매우 우수한 분산 안정성 및 보존 안정성을 장기에 걸쳐 유지할 수 있음 을 알았다.
여기서, 상술한 강유전체 박막 형성용 조성물에 의해 형성되는 강유전체 박막은, 예컨대, 타이타늄산 지르콘산 납(PZT) 등의 강유전성 재료(압전성 재료)나 이것에 니오븀, 니켈, 마그네슘, 비스무트, 이트륨 또는 이테르븀 등의 금속을 첨가한 릴랙서(relaxer) 강유전체 등의 결정을 포함하는 것이다. 그 조성으로서는, 예컨대, PbTiO3(PT), PbZrO3(PZ), Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTi O3(PMN-PT), Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PZN-PT), Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PNN-PT), Pb(In1/2Nb1/2)O3-PbTiO3(PIN-PT), Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-PbTiO3(PST-PT), Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3(PSN-PT), BiScO3-PbTiO3(BS-PT), BiYbO3-PbTiO3(BY-PT) 등을 들 수 있다.
이러한 본 발명의 강유전체 박막은, 매우 우수한 유기금속 화합물의 분산 안정성 및 보존 안정성을 갖는 강유전체 박막 형성용 조성물에 의해 형성되어 있기 때문에, 막 성분이 대략 균일하게 분산되어, 즉 강유전체 박막의 막질이 대략 균일하게 되어, 안정한 압전 특성을 발휘할 수 있다.
한편, 이상 설명한 본 발명에 따른 강유전체 박막 형성용 조성물 및 이 강유전체 박막 형성용 조성물을 이용하여 성막된 강유전체 박막은 광범한 디바이스 개발에 응용할 수 있고, 그 용도 등은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 마이크로액츄에이터, 필터, 지연선, 리드 셀렉터, 음차(tuning fork) 발진자, 음차 시계, 트랜시버, 압전 픽업, 압전 이어폰, 압전 마이크로폰, SAW 필터, RF 모듈레이터, 공진자, 지연 소자, 멀티스트립 커플러, 압전 가속도계, 압전 스피커 등에 응용할 수 있다.
또한, 본 발명의 강유전체 박막의 제조방법은, 유기금속 화합물을 알코올 등의 용매에 용해하여 얻은 용액에 가수분해 억제제 등을 첨가한 후, 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 가함으로써 강유전체 박막 형성용 조성물을 조제하는 공정을 포함하고, 조제한 강유전체 박막 형성용 조성물을 피대상물 상에 도포한 후, 이것을 건조 및 탈지하여 소성함으로써 강유전체 박막이 형성되도록 되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 강유전체 박막의 제조방법에 있어서는, 비점이 비교적 높은 물을 함유한 강유전체 박막 형성용 조성물이, 건조 불활성 가스 환경 하에서 매우 우수한 유기금속 화합물의 분산 안정성 및 보존 안정성을 장기에 걸쳐 유지할 수 있기 때문에, 막 성분이 대략 균일하게 분산된, 즉 막질이 대략 균일한 강유전체 박막을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 피대상물 상에 강유전체 박막 형성용 조성물을 도포하는 도포 공정에서는, 강유전체 박막 형성용 조성물이 저류된 탱크 내에 건조 불활성 가스를 소정 유량으로 도입하고, 강유전체 박막 형성용 조성물을 탱크에 접속된 노즐까지 반송하고, 강유전체 박막 형성용 조성물을 그 노즐로부터 회전하는 피대상물 상에 적하하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 막 성분이 대략 균일하게 분산된 강유전체 박막의 전구체 막을 비교적 용이하게 제조할 수 있다.
(실시형태 2)
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명을 압전 액츄에이터에 적용한 액체 분사 헤드의 일례인 잉크젯식 기록 헤드에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 액체 분사 헤드의 일례인 잉크젯식 기록 헤드의 개략을 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도 및 A-A' 단면도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 유로 형성 기판(10)은, 본 실시형태에서는 면 방향(110)의 실리콘 단결정 기판으로 이루어지고, 그 한쪽 면에는 미리 열 산화에 의해 형성한 산화 실리콘(SiO2)으로 이루어진 두께 0.5 내지 2㎛의 탄성막(50)이 형성되어 있다.
이 유로 형성 기판(1O)에는, 실리콘 단결정 기판을 그 한쪽 면측에서 이방성 에칭함으로써 복수의 격벽(11)에 의해서 구획된 압력 발생실(12)이 복수 병설되어 있다. 또한, 압력 발생실(12)의 병설 방향(폭 방향)과는 직교하는 방향(길이 방향)의 한쪽 단부의 외측에는, 후술하는 보호 기판(30)의 리저버(reservoir)부(32)와 연통되는 연통부(13)가 형성되어 있다. 또한, 이 연통부(13)는 각 압력 발생실(12)의 길이 방향 일단부에서 각각 잉크 공급로(14)를 통해서 연통되어 있다.
또한, 유로 형성 기판(10)의 개구면측에는, 압력 발생실(12)을 형성하는데 사용되는 마스크막(51)이 설치되어 있고, 이 마스크막(51) 상에는, 각 압력 발생실(12)의 잉크 공급로(14)와는 반대측의 단부 근방으로 연통하는 노즐 개구(21)가 드릴링에 의해 설치된 노즐 플레이트(20)가 접착제나 열용착 필름 등을 통해서 고착되어 있다.
한편, 이러한 유로 형성 기판(10)의 개구면과는 반대측의 탄성막(50) 상에는 두께가 예컨대 약 0.4㎛인 절연체막(55)이 형성되고, 이 절연체막(55) 상에는 두께가 예컨대 약 0.2㎛인 하전극막(60), 두께가 예컨대 약 1㎛인 강유전체 박막(압전 체층)(70), 및 두께가 예컨대 약 0.05㎛인 상전극막(80)이 후술하는 프로세스로 적층 형성되어 압전 소자(300)를 구성한다. 여기서, 본 실시형태의 강유전체 박막(70)은, 유기금속 화합물의 용액에 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 가하여 얻은 MOD법용의 콜로이드 용액으로 이루어지는 강유전체 박막 형성용 조성물에 의해 형성된다.
한편, 압전 소자(300)란 하전극막(60), 강유전체 박막(70) 및 상전극막(80)을 포함하는 부분을 말한다. 일반적으로는, 압전 소자(300)의 어느 한쪽의 전극을 공통 전극으로 하고, 다른 쪽의 전극 및 강유전체 박막(70)을 각 압력 발생실(12)마다 패터닝하여 구성한다. 그리고, 여기서는, 패터닝된 어느 한쪽의 전극 및 강유전체 박막(70)으로 구성되고, 양 전극에의 전압의 인가에 의해 압전 변형이 생기는 부분을 압전체 능동부라고 한다. 본 실시형태에서는 하전극막(60)을 압전 소자(300)의 공통 전극으로 하고, 상전극막(80)을 압전 소자(300)의 개별 전극으로 하고 있지만, 구동 회로나 배선의 편의에 따라 이것을 반대로 하더라도 지장은 없다. 어떠한 경우에 있어서도, 각 압력 발생실(12)마다 압전체 능동부가 형성되어 있게 된다. 또한, 여기서는, 압전 소자(300)와 상기 압전 소자(300)의 구동에 의해 변위가 생기는 진동판을 합쳐서 압전 액츄에이터라 칭한다. 한편, 본 실시형태에서는 탄성막(50), 절연체막(55) 및 하전극막(60)이 진동판으로서 작용한다.
또한, 유로 형성 기판(10)의 압전 소자(300)측에는, 압전 소자(300)에 대향하는 영역에 그 운동을 저해하지 않을 정도의 공간을 확보가능한 압전 소자 보유부(31)를 갖는 보호 기판(30)이 접착제를 통해서 접합되어 있다. 압전 소자(300) 는 이 압전 소자 보유부(31) 내에 형성되어 있기 때문에, 외부 환경의 영향을 거의 받지 않는 상태로 보호되어 있다. 한편, 압전 소자 보유부(31)는 공간이 밀봉되어 있더라도 좋고 밀봉되어 있지 않더라도 좋다.
또한, 보호 기판(30)에는, 각 압력 발생실(12)의 공통의 잉크실로 되는 리저버(100)의 적어도 일부를 구성하는 리저버부(32)가 설치되고, 이 리저버부(32)는 상술한 바와 같이 유로 형성 기판(10)의 연통부(13)와 연통되어 각 압력 발생실(12)의 공통의 잉크실로 되는 리저버(100)를 구성하고 있다. 또한, 보호 기판(30)의 압전 소자 보유부(31)와 리저버부(32) 사이의 영역에는, 보호 기판(30)을 두께 방향으로 관통하는 관통공(33)이 설치되어 있다. 그리고, 각 압전 소자(300)로부터 인출된 리드 전극(90)은 그 단부 근방이 관통공(33) 내에서 노출되어 있다.
또한, 이러한 보호 기판(30) 상에는, 밀봉막(41) 및 고정판(42)으로 이루어지는 컴플라이언스(compliance) 기판(40)이 접합되어 있다. 또한, 고정판(42)은 금속 등의 경질 재료로 형성된다. 이 고정판(42)의 리저버(100)에 대향하는 영역은, 두께 방향으로 완전히 제거된 개구부(43)로 되어 있기 때문에, 리저버(100)의 한쪽 면은 가요성을 갖는 밀봉막(41)만으로 밀봉되어 있다.
이러한 본 실시형태의 잉크젯식 기록 헤드에서는, 도시하지 않은 외부 잉크 공급 수단으로부터 잉크를 취입하여, 리저버(100)로부터 노즐 개구(21)에 이를 때까지 내부를 잉크로 채운 후, 도시하지 않은 구동 IC로부터의 구동 신호에 따라, 압력 발생실(12)에 대응하는 각각의 하전극막(60)과 상전극막(80) 사이에 구동 전압을 인가하여, 탄성막(50), 절연체막(55), 하전극막(60) 및 강유전체 박막(70)을 휨 변형시키는 것에 의해, 각 압력 발생실(12) 내의 압력이 높아져 노즐 개구(21)로부터 잉크 방울이 토출된다.
이상 설명한 본 실시형태의 잉크젯식 기록 헤드는, 강유전체 박막(70)이 유기금속 화합물, 및 이 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 함유한 강유전체 박막 형성용 조성물, 즉 매우 우수한 유기금속 화합물의 분산 안정성 및 보존 안정성을 갖는 강유전체 박막 형성용 조성물에 의해서 형성되어 있기 때문에, 강유전체 박막(70)의 막 성분이 대략 균일하게 분산되어, 강유전체 박막(70)의 막질이 대략 균일하게 된다. 따라서, 헤드의 잉크 토출 특성이 안정하고, 또한 헤드의 신뢰성을 높일 수 있다.
한편, 본 실시형태에서는 액체 분사 헤드로서 잉크를 토출하는 잉크젯식 기록 헤드를 일례로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 프린터 등의 화상 기록 장치에 사용되는 기록 헤드, 액정 디스플레이 등의 컬러 필터의 제조에 사용되는 색재 분사 헤드, 유기 EL 디스플레이, FED(면발광 디스플레이) 등의 전극 형성에 사용되는 전극 재료 분사 헤드, 바이오칩 제조에 사용되는 생체 유기물 분사 헤드 등을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 2에 따른 기록 헤드의 개략을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 2에 따른 기록 헤드의 평면도 및 A-A' 단면도이 다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 유로 형성 기판, 12: 압력발생실, 20: 노즐 플레이트, 21: 노즐 개구, 30: 보호 기판, 31: 압전 소자 보유부, 32: 리저버부, 40: 컴플라이언스 기판, 60: 하전극막, 70: 강유전체 박막(압전체층), 80: 상전극막, 90: 리드 전극, 100: 리저버, 300: 압전 소자
Claims (8)
- 강유전체 박막을 구성하는 금속을 포함하는 유기금속 화합물을 함유하는 MOD(Metal Organic Deposition)법용의 콜로이드 용액으로 이루어지고, 상기 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 적어도 함유하는 것을 특징으로 하는 강유전체 박막 형성용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물의 몰량이 상기 콜로이드 용액에 포함되는 금속의 총 몰량의 1 내지 10배인 것을 특징으로 하는 강유전체 박막 형성용 조성물.
- 제 2 항에 있어서,상기 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물의 몰량이 상기 콜로이드 용액에 포함되는 금속의 총 몰량의 5 내지 7배인 것을 특징으로 하는 강유전체 박막 형성용 조성물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 강유전체 박막 형성용 조성물에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 강유전체 박막.
- 제 4 항의 강유전체 박막을 갖는 압전 소자를, 액체를 분사시키기 위한 압전 액츄에이터로서 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 분사 헤드.
- 강유전체 박막을 구성하는 금속을 포함하는 유기금속 화합물을 함유하는 MOD법용의 콜로이드 용액에 상기 유기금속 화합물의 결정수 이외의 물을 가하고, 수득된 강유전체 박막 형성용 조성물을 피대상물 상에 도포하고, 이것을 건조시키고 소성하는 것에 의해 상기 강유전체 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 강유전체 박막의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 피대상물 상에 상기 강유전체 박막 형성용 조성물을 도포하는 도포 공정에서는, 상기 강유전체 박막 형성용 조성물이 저류된 탱크 내에 건조 불활성 가스를 도입함으로써 상기 강유전체 박막 형성용 조성물을 상기 탱크에 접속된 노즐까지 반송함과 함께, 상기 강유전체 박막 형성용 조성물을 상기 노즐로부터 회전하는 상기 피대상물 상에 적하하는 것을 특징으로 하는 강유전체 박막의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 콜로이드 용액에 가수분해 억제제를 첨가한 후에, 상기 결정수 이외의 물을 가하는 것을 특징으로 하는 강유전체 박막의 제조방법.
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