JPH1081016A - 圧電体薄膜素子、その製造方法、及び圧電体薄膜素子を用いたインクジェット式記録ヘッド - Google Patents

圧電体薄膜素子、その製造方法、及び圧電体薄膜素子を用いたインクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number
JPH1081016A
JPH1081016A JP24535396A JP24535396A JPH1081016A JP H1081016 A JPH1081016 A JP H1081016A JP 24535396 A JP24535396 A JP 24535396A JP 24535396 A JP24535396 A JP 24535396A JP H1081016 A JPH1081016 A JP H1081016A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
piezoelectric
thin film
crystal
piezoelectric thin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP24535396A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3890634B2 (ja
Inventor
Katsuto Shimada
勝人 島田
Hiroyuki Kamei
宏行 亀井
Tetsuji Takahashi
哲司 高橋
Hiroshi Oka
宏 邱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP24535396A priority Critical patent/JP3890634B2/ja
Priority to DE69609915T priority patent/DE69609915T2/de
Priority to EP19990101630 priority patent/EP0928033B8/en
Priority to EP19960114974 priority patent/EP0764992B8/en
Priority to DE69625713T priority patent/DE69625713T2/de
Priority to DE69623349T priority patent/DE69623349T2/de
Priority to EP19990101631 priority patent/EP0928034B8/en
Priority to US08/716,610 priority patent/US6097133A/en
Publication of JPH1081016A publication Critical patent/JPH1081016A/ja
Priority to US09/153,037 priority patent/US6387225B1/en
Priority to US09/431,088 priority patent/US6294860B1/en
Priority to JP2006166228A priority patent/JP4424333B2/ja
Priority to JP2006166227A priority patent/JP4424332B2/ja
Priority to JP2006166230A priority patent/JP4572346B2/ja
Priority to JP2006166229A priority patent/JP4921863B2/ja
Priority to JP2006166231A priority patent/JP4618196B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3890634B2 publication Critical patent/JP3890634B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/49—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
    • C04B35/491—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT
    • C04B35/493—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT containing also other lead compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6264—Mixing media, e.g. organic solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/077—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
    • H10N30/078—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition by sol-gel deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2041—Beam type
    • H10N30/2042—Cantilevers, i.e. having one fixed end
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2047—Membrane type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8548—Lead-based oxides
    • H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • B41J2002/14258—Multi layer thin film type piezoelectric element
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3213—Strontium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3241—Chromium oxides, chromates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3255—Niobates or tantalates, e.g. silver niobate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3258—Tungsten oxides, tungstates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262—Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275—Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3279—Nickel oxides, nickalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3286—Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3294—Antimony oxides, antimonates, antimonites or oxide forming salts thereof, indium antimonate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3296—Lead oxides, plumbates or oxide forming salts thereof, e.g. silver plumbate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/441—Alkoxides, e.g. methoxide, tert-butoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/449—Organic acids, e.g. EDTA, citrate, acetate, oxalate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661—Multi-step sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/765—Tetragonal symmetry
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/768—Perovskite structure ABO3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/787—Oriented grains
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造中に膜内にクラックの発生がなく、高い
圧電ひずみ定数を有するとともに、下電極との密着性が
良好である圧電体薄膜を提供するとともに、この圧電体
薄膜を振動子として備えたインクジェト式記録ヘッドを
提供する。 【解決手段】 多結晶体からなるＰＺＴ膜１４と、ＰＺ
Ｔ膜を挟んで配置される上電極１６と下電極１２と、を
備えた圧電体薄膜素子であって、ＰＺＴ膜の結晶体の粒
界を、電極面に対して略垂直方向に存在させる。また、
このＰＺＴ膜結晶体の配向を所望のものに制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気的エネルギー
を機械的エネルギーに変換し、又は、その逆を行う薄膜
型の圧電体素子に関する。この圧電体素子は、圧力セン
サ、温度センサ、インクジェット式記録ヘッド等のアク
チュエータに使用される。本発明は、このインクジェッ
ト式記録ヘッドに関する。さらに、本発明は、この圧電
体薄膜素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のインクジェット式記録ヘッドで
は、インクを吐出するための駆動源となる振動子が、圧
電体薄膜素子から構成されている。この圧電体薄膜素子
は、一般に、多結晶体からなる圧電体薄膜と、この圧電
体薄膜を間に挟んで配置される上電極及び下電極と、を
備えた構造を有している。
【０００３】この圧電体薄膜の組成は、一般に、チタン
酸ジルコン酸鉛（以下、「ＰＺＴ」という。）を主成分
とする二成分系、または、この二成分系のＰＺＴに第三
成分を加えた三成分系からなる。これらの組成の圧電体
薄膜は、例えば、スパッタ法、ゾルゲル法、レーザアブ
レーション法及びＣＶＤ法等により形成される。
【０００４】二成分系ＰＺＴを用いた強誘電体が、"Aie
d Physics Letters, 1991, Vol.58,No.11, pages 1161-
1163"、に記載されている。
【０００５】また、特開平６−４００３５号公報や、"J
ornal of The American Ceramic Society, 1973, Vol.5
6, No.2,pages 91-96"には、二成分系ＰＺＴを用いた圧
電体が開示されている。
【０００６】圧電体薄膜素子をインクジェット式記録ヘ
ッドに適用する場合、０．５μｍ〜２５μｍ程度の膜厚
を備えた圧電体薄膜（ＰＺＴ膜）を利用することが望ま
しく、そして、この圧電体薄膜には、高い圧電ひずみ定
数が要求される。
【０００７】このような高い圧電ひずみ定数を備えた圧
電体薄膜を得るためには、通常、７００℃以上の温度で
ＰＺＴ膜の熱処理を行い、この圧電体薄膜の結晶粒を成
長させることが必要であるとされている。圧電体薄膜素
子の下電極を構成する材料として、プラチナ、チタン、
白金、金、ニッケル等の導電体が使用されている。
【０００８】特開平６−１１６０９５号公報は、圧電体
の結晶粒について述べている。この公報は、基板面が
（１１１）面に配向した白金基板上にチタン酸ジルコン
酸鉛またはランタン含有チタン酸ジルコン酸鉛の前駆体
溶液を塗布し、加熱して強誘電体薄膜を形成する方法に
おいて、この前駆体溶液を基板上に塗布した後、まず所
望の結晶配向をもたらす１５０〜５５０℃の温度範囲で
熱処理を行い、その後５５０〜８００℃で焼成して結晶
化させることにより、基板面方向に薄膜の特定結晶面を
熱処理温度に従って優先的に配向させる、ことが開示さ
れている。
【０００９】その他、本発明に関する従来技術として、
例えば特開平３−２３２７５５号公報に記載されたバル
ク圧電磁器の製法が存在する。この従来例に示されてい
るとおり、圧電磁器の場合、緻密な（密度が高い）ほど
高い圧電特性が得られると考えられている。
【００１０】また、特開昭５０−１４５８９９号公報
に、バルク圧電磁器をガス器具等の高電圧発生用に用い
た例が開示されている。この公報は、圧電性磁器中に直
径４〜１０μｍの空孔を４×１０5〜８×１０5個／ｃｍ
2均一に分散させ、比重が真比重の９０〜９３％の場合
に於いて、放電率が１００％と良い特性を持つことが記
載されている。
【００１１】薄膜の圧電体素子を用いたインクジェット
記録ヘッドの従来例として、例えば米国特許第５,２６
５,３１５号明細書が存在する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】１μｍ以上の膜厚を備
えた圧電体薄膜（ＰＺＴ膜）を形成する場合、前述した
高い圧電ひずみ定数を得るために、既述の熱処理を行う
と、膜内にクラックが発生する問題がある。特開平３−
２３２７５５号公報に記載されているように、バルク磁
器に於いては、密度が高いほど圧電特性が良いとされて
いるが、非常に緻密な膜をインクジェット記録ヘッド等
のアクチュエータとして好適に用いるためには、圧電体
膜の膜厚が０．５〜２５μｍ程度が良く、この程度の厚
みの圧電体膜を一回の製造工程で、製造しようとしたと
きには、通常、膜にクラックが入ってしまう。クラック
が入らないように、薄い膜厚で積層して行く場合に於い
ては、製造工程が長くなり、工業的に不適合である。
【００１３】また、ゾル、又はゲル組成物を基板に塗布
して高温で焼成して結晶化させ、これを繰り返すこと
で、圧電体薄膜の膜厚を厚くする方法が、"Philips J.
Res.47(1993') pages 263-285" に開示されている。し
かしながら、この方法によって得られた圧電体薄膜は、
層状の積層界面を有し、良好な圧電特性を得ることがで
きないとともに、加工性が悪くなるという問題がある。
【００１４】圧電体薄膜は、通常、基板上に形成された
下電極である金属膜上に形成されるが、この圧電体薄膜
を形成する際に行われる熱処理により、基板に反りやひ
ずみが生じるという問題がある。下電極と圧電体薄膜と
の間に、良好な密着性が得られることも必要である。
【００１５】特開昭５０−１４５８９９号公報は、高電
圧発生用の用途に適するバルク磁器を用いた圧電体素子
であるため、薄膜の圧電体素子であって、しかも、これ
をインクジェット式記録ヘッドに応用した場合とは、用
途が異なる。
【００１６】米国特許第５,２６５,３１５号明細書は、
本発明と同様インクジェット記録ヘッドについて述べて
いるが、圧電体膜としてのＰＺＴの気孔、或いは、その
密度については、記載されていないし、圧電体膜の製法
もゾルゲル法を用いている為、複数層の堆積、及び熱処
理工程が必要となり、工業的には不向きである。
【００１７】既述の特開昭６ー１１６０９５号公報にお
いては、Ｘ線回折広角法による配向、つまり基板平行方
向に対する結晶面の配向度を議論しており、Ｘ線回折薄
膜法による議論はされていない。
【００１８】また、圧電体素子をインクジェット記録装
置等のアクチュエーターとして用いる場合は、高い圧電
特性が要求されるが、結晶配向性に対する圧電特性との
関係は、特開昭６−１１６０９５号には示されていな
い。
【００１９】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、従来よりも圧電特性
が向上された圧電体薄膜素子、並びにこの製造方法を提
供することを目的とする。
【００２０】本発明の他の目的は、高い圧電ひずみ定数
を備えた圧電体薄膜素子を提供することである。本発明
の他の目的は、クラックを生じることなく、必要な膜厚
を持った圧電体薄膜を備える圧電体薄膜素子を提供する
ことにある。
【００２１】さらに、本発明の他の目的は、クラックを
生じることなく、必要な膜厚を持った圧電体薄膜を備え
る圧電体薄膜素子を１回の工程によって提供できる、圧
電体薄膜素子の製造方法を提供することにある。
【００２２】さらに、本発明の他の目的は、下電極との
密着性が良好である圧電体薄膜を備えた圧電体素子を提
供することにある。さらに、本発明の他の目的は、この
ような圧電体薄膜素子を用いた高精細な印字が可能とな
るインクジェット記録ヘッドを提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明は、改良された新規な圧電体薄膜素子に関する。すな
わち、圧電体薄膜素子の圧電特性を向上するために、基
板上に形成された金属膜と、この金属膜上に形成され
た、チタン酸ジルコン酸鉛に第３成分を加えたＰＺＴ薄
膜と、を備えた圧電体薄膜素子において、ＰＺＴ薄膜は
菱面体晶系の結晶構造を備え、かつ、その結晶構造の、
Ｘ線回折薄膜法で測定した（１００）配向度が、３０％
以上であることを特徴とする。
【００２４】配向度をこのようにするために、ＰＺＴ薄
膜のアニーリング温度を７５０℃より大きく、かつ１０
００℃より小さく、好ましくは８００℃以上１０００℃
以下とし、さらに、好ましくは、Ｚｒ／Ｔｉがモル比
で、３５／４５≦（Ｚｒ／Ｔｉ）≦４５／３５とした。
【００２５】さらに、好適には、圧電体薄膜の結晶構造
がさらに改良されて、多結晶体からなる圧電体膜と、こ
の圧電体膜を挟んで配置される上電極と下電極と、を備
えた圧電体薄膜素子において、圧電体膜の結晶体が、電
極面に対して略垂直方向に形成される。すなわち、圧電
体の結晶体の粒界が、電極面に対して略垂直方向に形成
される。
【００２６】この圧電体薄膜素子の好適な実施形態で
は、圧電体膜は、その結晶構造を菱面体晶（rhombohedr
al）にされ、面方位（１１１）の結晶面、あるいは面方
位（１００）の結晶面、あるいは面方位（１１１）と面
方位（１００）の結晶面のいずれかに強く配向される。
【００２７】また、圧電体膜は、結晶構造を正方晶（te
tragonal）にされ、面方位（００１）の結晶面に強く配
向される。
【００２８】結晶体の結晶粒の膜厚方向の幅を、結晶粒
の膜面方向の幅より長くすることにより、さらに高い圧
電ひずみ定数が得られる。好適には、結晶体の結晶粒の
膜厚方向の幅と、当該結晶粒の膜面方向の幅との関係
を、膜面方向の幅／膜厚方向の幅＝１／１０以上１／３
以下にされる。
【００２９】好適には、下電極は、プラチナと、圧電体
膜の構成要素である金属元素の酸化物との化合物から構
成される。このようにすることで、圧電体膜と下電極と
の密着性を向上させる。この酸化物は、例えば、酸化チ
タン、酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム及
び酸化ニオブからなる群の中から選ばれる少なくとも１
種から構成される。
【００３０】より好適には、下電極を構成する結晶体の
粒界を、圧電体膜の膜面に対して略垂直方向に存在させ
る。また、下電極を構成する結晶体の結晶粒の膜厚方向
の幅は、結晶粒の膜面方向の幅より長くする。さらに、
下電極を構成する結晶体の結晶粒の膜厚方向の幅と、当
該結晶粒の膜面方向の幅との関係は、膜面方向の幅／膜
厚方向の幅＝１／１０以上１／３以下にされる。このよ
うにすることで、前記圧電体膜を形成する際に行われる
熱処理によって、基板が反ったり、歪んだりすることを
抑制する。
【００３１】ＰＺＴ薄膜はゾルゲル法、又はスパッタリ
ング法によって成膜される。圧電体膜は、二成分系のＰ
ＺＴ、またはこの二成分系のＰＺＴに第三成分を加えた
三成分系のＰＺＴから構成される。ＰＺＴ薄膜の第３成
分としては、ゾルゲル法の場合、例えばマグネシウムニ
オブ酸鉛である。第３成分としてマグネシウムニオブ酸
鉛を加えたＰＺＴ薄膜において、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎ
ｂ2/3）0.2ＺｒxＴｉ0.8-xＯ3のｘは、好適には、０．
３５〜０．４５である。
【００３２】圧電体薄膜にクラックが発生しないよう
に、膜厚０．５〜２５μｍの多結晶体よりなる圧電体膜
と、該圧電体膜を挟む２つの電極とを含んでなる薄膜圧
電体素子において、圧電体膜中に気孔が存在し、この気
孔の平均気孔径が、０．０１μｍ以上であり、かつ、そ
の面密度が０．３％以上に調整される。好適には、気孔
の平均気孔径が、０．１μｍ以下であり、かつ、その面
積密度が５％以下である。このような気孔は、ＰＺＴ膜
製造用のゾル組成物をゲル化して熱処理するときに、ゾ
ル組成物中の有機物を蒸発除去される際に、例えば形成
される。ＰＺＴ膜をスパッタリングによって形成される
場合は、後述の加熱条件等を制御することによって、例
えば形成される。
【００３３】また、好適には、金属膜が形成された基板
上にチタン酸ジルコン酸鉛に第３成分を加えたＰＺＴ薄
膜の製造方法において、ゾルゲル法の場合、ＰＺＴ薄膜
の熱処理温度が８００〜１０００℃であることを特徴と
する。
【００３４】既述のように、圧電体薄膜の結晶を柱状に
するために、好適には、基板上の金属膜にＰＺＴの前駆
体膜を酸素を含有しない雰囲気でスパッタリングする。
この際のＰＺＴターゲットの組成範囲は、ＰｂＺｒ
Ｏ3：ＰｂＴｉＯ3：Ｐｂ(ＡgＢh)Ｏ3＝ａ：ｂ：ｃと
し、ａ，ｂ，ｃをそれぞれモル比とした場合、 ａ＋ｂ＋ｃ＝１， ０．１０≦ａ≦０．５５， ０．２５≦ｂ≦０．５５， ０≦ｃ≦０．５， であることを特徴とする。
【００３５】但し、Ａは、Ｍｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍ
ｎ及びＮｉからなる群から選択される２価の金属または
Ｙ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｉｎ及びＣｒからなる群
から選択される３価の金属を表し、Ｂは、Ｎｂ，Ｔａ及
びＳｂからなる群から選択される５価の金属、またはＷ
及びＴｅからなる群から選択される６価の金属を表す。
Ａが３価の金属であり、かつＢが６価の金属でなく、ま
た、Ａが２価の金属であり、かつＢが５価の金属である
場合、ｇは１／３であり、ｈは２／３である。好適に
は、ＡはＭｇ、ＢがＮｂである。
【００３６】好適には、前記ａ：ｂ：ｃをそれぞれモル
％とした時、（ａ，ｂ，ｃ）がＡ’，Ｂ’，Ｃ’，
Ｄ’，Ｅ’，Ｆ’で囲まれた領域にある。
【００３７】 Ａ’：（４５，５５，０） Ｂ’：（５０，５０，０） Ｃ’：（２５，２５，５０） Ｄ’：（１０，４０，５０） Ｅ’：（１０，４５，４０） Ｆ’：（３５，４５，２０） すなわち、前記圧電体膜を構成するＰＺＴ膜が、前記成
分から構成されている。
【００３８】本発明は、さらに、インク室が形成された
基板と、当該インク室の一方を封止すると共に、表面に
たわみ振動モードの圧電体薄膜素子が固定された振動板
と、前記インク室の他方の面を封止すると共に、インク
吐出用のノズル口が形成されたノズル板と、を備えてな
るインクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電体薄膜素
子が、既述の新規かつ有用な圧電体薄膜素子からなるこ
とを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態及び実施例】次に、本発明に係る実
施の形態及び図面について、以下に、必要に応じて図面
を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、圧
電体膜としてＰＺＴ膜を形成した場合について説明す
る。
【００４０】Ｉ．先ず、具体的な薄膜圧電体素子の構造
を図面を用いて説明する。図１において、薄膜圧電体素
子は、シリコン（Ｓｉ）基板１０と、下電極（例えば、
Ｐｔからなる）１２と、圧電体膜（例えば、２成分系Ｐ
ＺＴ）１４と、上電極１６（例えば、Ｐｔからなる）と
から構成される。
【００４１】図２は、この圧電体薄膜素子の構造をより
詳しく示した断面図であり、シリコン基板１０と、シリ
コン基板上に形成されたシリコン酸化膜１１と、シリコ
ン酸化膜上に形成されたチタン酸化膜１１Ａと、チタン
酸化膜上に形成された下電極１２と、下電極上に形成さ
れたＰＺＴ膜（圧電体膜）１４と、ＰＺＴ膜上に形成さ
れた上電極１６と、を備えて構成されている。
【００４２】下電極を例えばプラチナから形成すること
により、下電極の格子定数とＰＺＴ膜の格子定数を近づ
けて、下電極と後に形成されるＰＺＴ膜との密着性を向
上させることができる。
【００４３】（実施例１）この実施例１においては、ま
ず、シリコン基板１０上に下電極１２として白金をスパ
ッタ法で形成した。次に、圧電体薄膜１４をゾルゲル法
により形成した。ゾルは次のように調製した。酢酸鉛
０．１０５モル、ジルコニウムアセチルアセトナート
０．０４５モル、酢酸マグネシウム０．００５モルと３
０ミリリットルの酢酸を、１００℃に加熱して溶解させ
た。
【００４４】このゾルを室温まで冷却し、チタンテトラ
イソプロポキシド０．０４０モル、ペンタエトキシニオ
ブ０．０１０モルをエチルセラソルブ５０ミリリットル
に溶解させて添加した。アセチルアセトンを３０ミリリ
ットル添加して安定化させた後、ポリエチレングリコー
ルをゾル中の金属酸化物に対し３０重量％添加し、よく
攪拌して均質なゾルとした。
【００４５】下電極を形成した基板上に調製したゾルを
スピンコートで塗布し、４００℃で仮焼成し、非晶質の
多孔質ゲル薄膜を形成し、さらに、ゾルの塗布と４００
℃の仮焼成を２度繰り返し、多孔質ゲル薄膜を形成し
た。この加熱の際に、ゾル中のポリエチレングルコール
が蒸発して、多孔質を形成する。
【００４６】次に、ペロブスカイト結晶を得るためＲＴ
Ａ（Raid Thermal Anneaing）炉を用いて酸素雰囲気
中、５秒間で６５０℃に加熱して１分間保持しプレアニ
ールを行い、緻密なＰＺＴ薄膜とした。
【００４７】再びこのゾルをスピンコートで塗布して４
００℃に仮焼成する工程を３度繰り返し、非晶質の多孔
質ゲル薄膜を積層した。次に、ＲＴＡを用いて６５０℃
でプレアニールして１分間保持することにより、結晶質
の緻密な薄膜とした。このプレアニールの際の温度を４
００乃至８００℃、好ましくは、４５０乃至７５０℃、
さらに好ましくは、５５０乃至７５０℃にすることによ
って、既述の多孔質薄膜の積層界面を一体化することが
できる。
【００４８】さらに、ＲＴＡ炉を用いて酸素雰囲気中７
５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、１
０５０℃の各温度に加熱し１分間保持してアニールし
た。その結果１．０μｍの膜厚の圧電体薄膜１４が得ら
れた。
【００４９】このようにして得られたＰＺＴ薄膜をＸ線
回折薄膜法によって分析を行った。測定は、理学電機製
ＲＩＮＴ−１４００を用い、銅管球でＸ線入射角度１
゜で行った。
【００５０】図３に、９００℃でアニールしたＰＺＴ薄
膜の薄膜法によるＸ線回折パターンを示す。図４に、７
５０℃でアニールしたＰＺＴ薄膜の薄膜法によるＸ線回
折パターンを示す。
【００５１】図３、図４に示したＸ線回折パターンの全
てのピークがペロブスカイト構造のＰＺＴの反射ピーク
である。さらに、このＰＺＴ薄膜は結晶系としては菱面
体晶あるいは正方晶を採るが、（１００）、（１１０）
等のピークが分離せず１つの鋭いピークになっているこ
とから、菱面体晶系の結晶である。
【００５２】また、圧電薄膜上にアルミニウム電極を蒸
着法で形成し、圧電定数ｄ３１を測定した。表１にアニ
ール温度と（１００）配向度と圧電定数ｄ３１の関係を
示す。
【００５３】ここで、（１００）の配向度Ｐ（１００）
は、Ｐ（１００）＝Ｉ（１００）／ΣＩ（ｈｋｌ）で表
す。ΣＩ（ｈｋｌ）は、Ｘ線回折薄膜法で、波長にＣｕ
Ｋα線を用いたときの２θが２０度〜６０度のＰＺＴの
全回折強度の和を表す。
【００５４】ただし、（２００）面は（１００）面と等
価な結晶面であるため、ΣＩ（ｈｋｌ）には含めない。
具体的には、（１００）、（１１０）、（１１１）、
（２１０）、（２１１）、結晶面反射強度の総和であ
る。Ｉ（１００）は、同じくＰＺＴの（１００）結晶面
反射強度を表す。
【００５５】
【表１】
【００５６】（１００）の配向度Ｐ（１００）が高くな
るほど、圧電定数ｄ３１が大きくなっており、アクチュ
エーターとして特性が向上する。
【００５７】（実施例２）シリコン基板上に下電極とし
て金をスパッタ法で形成した。次に、圧電体薄膜をゾル
ゲル法により形成した。ゾルは次のように調製した。酢
酸鉛０．１０５モル、ジルコニウムアセチルアセトナー
ト０．０３０モル、酢酸マグネシウム０．００７モルと
３０ミリリットルの酢酸を、１００℃に加熱して溶解さ
せた。
【００５８】このゾルを室温まで冷却し、チタンテトラ
イソプロポキシド０．０５０モル、ペンタエトキシニオ
ブ０．０１３モルをエチルセラソルブ５０ミリリットル
に溶解させて添加した。アセチルアセトンを３０ミリリ
ットル添加して安定化させた後、ポリエチレングリコー
ルをゾル中の金属酸化物に対し３０重量％添加し、よく
攪拌して均質なゾルとした（Ｚｒ／Ｔｉ＝３０／５
０）。
【００５９】同様にジルコニウムアセチルアセトナート
０．０３５モル、チタンテトライソプロポキシド０．０
４５モル（Ｚｒ／Ｔｉ＝３５／４５）、更にジルコニウ
ムアセチルアセトナート０．０４０モル、チタンテトラ
イソプロポキシド０．０４０モル（Ｚｒ／Ｔｉ＝４０／
４０）、さらに、ジルコニウムアセチルアセトナート
０．０４５モル、チタンテトライソプロポキシド０．０
３５モル（Ｚｒ／Ｔｉ＝４５／３５）のジルコニウムと
チタンの組成の異なる４種類のゾル液を調製した。
【００６０】以降は実施例１と同様に、各ゾル液で積層
し圧電体薄膜素子を作製し、評価を行った。表２にＺｒ
／Ｔｉと（１００）配向度と圧電定数ｄ３１の関係を示
す。
【００６１】
【表２】
【００６２】実施例１と同様に（１００）配向度Ｐ（１
００）が高くなるほど、圧電定数ｄ３１が大きくなって
おり、アクチュエーターとして特性が向上する。
【００６３】以上の実施例１及び２に於いて、下部電極
として、Ｐｔ，Ａｕを用いて説明したが、ＰＺＴ薄膜の
（１００）配向度が、３０％以上となれば良く、Ａｕ、
Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｔｉ等他
の金属膜でも良い。
【００６４】さらに、第３成分としてマグネシウムニオ
ブ酸鉛を用いて説明したが、ＰＺＴ薄膜の（１００）配
向度が、３０％以上となれば良く、ニッケルニオブ酸
鉛、コバルトニオブ酸鉛、等ほかのものでも良く、不純
物としてＮｂ、Ｌａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂｉ等が
含有されることを妨げない。
【００６５】ＩＩ．次に、電極面に対して、結晶粒が略
垂直方向に形成された圧電体薄膜を備えた圧電体素子に
ついて説明する。図５の（Ａ）は、圧電体薄膜素子を構
成するＰＺＴ膜の断面を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）写真、図５の（Ｂ）は（Ａ）に示すＰＺＴ膜の平面
を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【００６６】図１，２のＰＺＴ膜１４は、多結晶体から
なり、この結晶体の粒界が、図５に示すように、上下の
電極の平面に対して略垂直方向に存在している。図５に
おいて、中間の白く表示されているのがＰＺＴ膜であ
り、その結晶粒が図５の上下に延びる柱状に形成されて
いるのが確認される。このＰＺＴ膜の下方にある白く表
示される層が下電極であり、この下電極のさらに下にＳ
ｉＯ2が配置されている。 結晶体の粒界とは、隣接す
る結晶粒の境界であり、結晶粒がペロブスカイト型構造
を持つ結晶であるのに対して、結晶粒界は非晶質から構
成されている。
【００６７】この結晶体は、結晶粒の膜厚方向（図５に
おいてＹで示す。）の幅が、結晶粒の膜面方向（図５に
おいてＸで示す。）の幅より大きく、結晶粒の膜厚方向
の幅と、結晶粒の膜面方向の幅との関係が、膜面方向の
幅／膜厚方向の幅＝１／１０以上１／３以下の範囲内と
される。
【００６８】さらに、このＰＺＴ膜の結晶構造は、菱面
体晶であり、面方位（１１１）の結晶面に強く配向して
いる。ここで示す、「配向度」とは、例えば、広角ＸＲ
Ｄ法にてＰＺＴ膜の面方位（ＸＹＺ）面の反射強度をＩ
（ＸＹＺ）で表した時に、次のように定義される。
【００６９】 Ｉ(ＸＹＺ)/{Ｉ(１００)＋Ｉ(１１０)＋I(１１１)} 面方位（１１１）の配向度と、圧電ひずみ定数との関係
は、以下の通りである。
【００７０】 既述の実施例１，２では、（１００）の配向度が３０％
であることが好適であると説明した。ここで明らかなよ
うに、（１１１）の配向度を５０％以上にすることによ
り、実施例１，２と同様な電圧ひずみ定数を得て圧電特
性を得ることができる。
【００７１】圧電ひずみ定数は、比誘電率と電圧出力係
数の積に比例する。この比誘電率は、電界印加方向（図
５のＹ方向）の結晶粒の大きさが大きいほど大きく、圧
電出力係数は、結晶粒が横方向（図５のＸ方向）に大き
く、結晶粒界の幅が狭いほど大きい、という理由から、
このような構造を備えたＰＺＴ膜１５は、圧電ひずみ定
数が向上される。
【００７２】この理由から、既述のように、圧電体薄膜
の結晶の膜面方向の幅／膜厚方向の幅の値が１／１０以
上１／３以下の範囲内におかれている。好ましくは１／
８以上３／１０以下であり、さらに好ましくは、１／６
以上３／１１以下である。
【００７３】ここで、ＰＺＴ膜は、二成分系を主成分と
するもの、この二成分系に第三成分を加えた三成分系を
主成分とするものが好適に用いられる。二成分系ＰＺＴ
の好ましい具体例としては、ゾルゲルによって、ＰＺＴ
膜を形成する場合は、例えば、次の化学式の組成を有す
るものである。
【００７４】Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3＋ＹＰｂＯ （ここで、０．４０≦Ｘ≦０．６， ０≦Ｙ≦０．１） また、スパッタリング法によって、ＰＺＴ膜を形成する
場合の二成分系のＰＺＴ膜は、例えば、次の化学式で表
わされる組成を有するものである。
【００７５】Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3＋ＹＰｂＯ （ここで、０．４０≦Ｘ≦０．６， ０≦Ｙ≦０．３） また、三成分系ＰＺＴの好ましい具体例としては、スパ
ッタリング法では、前記二成分系のＰＺＴに、例えば、
第三成分（好適には、マグネシウムニオブ酸鉛であ
る。）を添加した以下に示す化学式で表わされる組成を
有するものが挙げられる。
【００７６】 ＰｂＴｉbＺｒa(ＡgＢh)cＯ3＋ｅＰｂＯ＋(ｆＭｇＯ)n・・・（Ｉ式） （ここで、Ａは、Ｍｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｎ及びＮ
ｉからなる群から選択される２価の金属またはＹ，Ｆ
ｅ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｉｎ及びＣｒからなる群から選
択される３価の金属を表す。また、Ｂは、Ｎｂ，Ｔａ及
びＳｂからなる群から選択される５価の金属、またはＷ
及びＴｅからなる群から選択される６価の金属を表す。
また、ａ，ｂ，ｃをそれぞれモル比とした場合、ａ＋ｂ
＋ｃ＝１，０．１０≦ａ≦０．５５， ０．２５≦ｂ≦
０．５５， ０≦ｃ≦０．５，０≦ｅ≦０．３， ０≦ｆ
≦０．１５ｃ， ｇ＝ｈ＝１／２， ｎ＝０であるが、但
し、Ａが３価の金属であり、かつＢが６価の金属でな
く、また、Ａが２価の金属であり、かつＢが５価の金属
である場合、ｇは１／３であり、ｈは２／３であり、ま
た、ＡはＭｇ、ＢがＮｂの場合に限り、ｎは１を表
す。） 三成分系のより好ましい具体例としては、マグネシウム
ニオブ酸鉛で、ＡがＭｇであり、ＢがＮｂであり、ｇが
１／３、ｈが２／３であるものが挙げられる。
【００７７】ゾルゲル法に依る場合の、第３成分として
マグネシウムニオブ酸鉛を加えたＰＺＴ膜は、例えば、
Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）0.2ＺｒxＴｉ0.8-xＯ3（ｘが
０．３５〜０．４５）からなる組成で表示される。
【００７８】さらに、これら二成分系ＰＺＴ及び三成分
系ＰＺＴのいずれであっても、その圧電特性を改善する
ために、微量のＢａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｓｂ，Ｂｉ，Ｗ，Ｍｏ及びＣａ等が添加されてもよい。
とりわけ、三成分系では、0.10モル％以下のＳｒ，Ｂａ
の添加が圧電特性の改善に一層好ましい。また、三成分
系では、０．１０モル％以下のＭｎ，Ｎｉの添加が、そ
の焼結性を改善するので好ましい。第３成分の一部を第
４成分で置き換えても良い。その場合、第４成分は、上
記第３成分の内の一つを用いる。
【００７９】なお、ＰＺＴ膜は、前述した配向の他、面
方位（１００）の結晶面、あるいは面方位（１１１）と
面方位（１００）の結晶面のいずれかに強く配向してい
ても良い。また、ＰＺＴ膜の結晶構造が、正方晶であ
り、面方位（００１）の結晶面に強く配向していてもよ
い。
【００８０】（実施例３）次に、この構造を備えた圧電
体薄膜素子の製造方法について図面を参照して説明す
る。図６の(a)から(c)は、前述した圧電体薄膜素子の各
製造工程に於ける断面図である。
【００８１】図６(a)に示す工程では、シリコン基板１
０に熱酸化を行い、シリコン基板上に、膜厚が０．３〜
１．２μｍ程度のシリコン酸化膜１１を形成する。次
に、スパッタ法により、シリコン酸化膜上に、膜厚が
０．００５〜０．０４μｍ程度のチタン酸化膜１１Ａを
形成する。
【００８２】次いで、チタン酸化膜上に、プラチナから
なる下電極１２を、０．２〜０．８μｍ程度の膜厚で形
成する。次に、図６（b)に示す工程では、図６(a)に示
す工程で形成した下電極上にＰＺＴ膜１４を、０．５〜
３．０μｍ程度の膜厚で形成する。なお、さらに、ＰＺ
Ｔ膜の製造をスパッタ法を依った場合と、ゾルゲル法に
依った場合について説明する。
【００８３】実施例３−１：スパッタ法によるＰＺＴ膜
の製造方法 先ず、特定成分のＰＺＴ焼結体をスパッタリングのター
ゲットとして用い、基板温度を２００℃以下とし、Ａｒ
ガス１００％雰囲気中で、ＲＦマグネトロンスパッタリ
ングにより、アモルファス、又はパイロクロア相からな
るＰＺＴ膜の前駆体膜を基板上に形成する。
【００８４】次に、この前駆体膜を加熱し結晶化して焼
結させる。この加熱は、酸素雰囲気中（例えば、酸素
中、または酸素とアルゴン等の不活性ガスとの混合ガス
中）において、二段階に分けて行われるのが好ましい。
【００８５】すなわち、第１の加熱工程においては、ア
モルファス状の前駆体膜を、酸素雰囲気中で５００〜７
００℃程度の温度で加熱し、これによって前駆体膜を結
晶化させる。この第１の加熱工程は、前駆体膜が均一に
結晶化した時点で終了させれば良い。
【００８６】次に、第２の加熱工程においては、生じた
結晶粒を成長させ、さらに結晶粒同士の焼結を促進させ
る。具体的には、第１の加熱工程で結晶化した前駆体膜
を７５０〜１２００℃程度の温度で加熱する。この加熱
は、結晶体の粒界が、下電極１４面に対して略垂直方向
に存在し、結晶粒の膜厚方向の幅と、当該結晶粒の膜面
方向の幅との関係が、膜面方向の幅／膜厚方向の幅＝１
／３〜１／１０の範囲で構成されるまで実施される。
【００８７】このようにして、下電極上に、多結晶体か
らなり、かつ粒界が下電極面に対して略垂直方向（図５
のＹ方向）に存在するとともに、結晶体の結晶粒の膜厚
方向（図５のＹ方向）の幅が結晶粒の膜面方向の幅（Ｘ
方向）より長く、結晶粒の膜厚方向の幅と、当該結晶粒
の膜面方向の幅との関係が、膜面方向の幅／膜厚方向の
幅＝１／３〜１／１０の範囲にあるＰＺＴ膜を形成し
た。
【００８８】ここで、第１の加熱工程と、第２の加熱工
程は、連続して行ってもよく、また第１の加熱工程を行
った後、室温まで冷却し、その後に第２の加熱工程を行
ってもよい。
【００８９】第１及び第２の加熱工程では、前駆体膜が
前述した構造のＰＺＴ膜１５を形成させ得る限り、種々
の加熱炉が使用されるが、昇温速度の大きな加熱炉を利
用することが好ましい。例えば、ランプアニール炉の利
用が好ましい。なお、第１及び第２の加熱工程における
好ましい昇温速度は、５０℃／秒以上であり、より好ま
しくは、１００℃／秒以上である。
【００９０】図７は、スパッタ法によってＰＺＴの前駆
体膜を形成する場合における、ＰＺＴ膜（又は、ＰＺＴ
ターゲット）の好ましい組成範囲を示している。ここで
は、第３成分として、既述の（Ｉ式）のＰｂ(ＡgＢh)Ｏ
3の中から、Ｐｂ(Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3を用いている。図
７のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで囲まれた領域がこの組成
範囲に相当する。
【００９１】ＰｂＺｒＯ3：ＰｂＴｉＯ3：Ｐｂ(Ｍｇ1/3
Ｎｂ2/3)Ｏ3＝ａ：ｂ：ｃとおいたとき、（ａ，ｂ，
ｃ）をモル％で表すと、次のようになる。
【００９２】 Ａ：（４５，５５，０） Ｂ：（５０，５０，０） Ｃ：（２５，２５，５０） Ｄ：（１０，４０，５０） Ｅ：（１０，４５，４０） Ｆ：（３５，４５，２０） すなわち、１０≦ａ≦５０，２０≦ｂ≦５５，０≦ｃ≦
５０である。この範囲は、前記（Ｉ）式で説明した範囲
の好適な範囲である。
【００９３】図７の右側の境界（Ｃ−Ｂ）を定めた意義
は、次のとおりである。
【００９４】ＰｂＴｉＯ3を、ＰｂＺｒＯ3より、多くす
ることにより、スパッタ成膜の手法にて、柱状の膜が好
適に形成されることが判明した。
【００９５】また、図７の左側の境界（Ｄ−Ｅ−Ｆ−
Ａ）は、高い電圧歪み定数（１００ｐＣ／Ｎ以上）を得
るために定められた。さらに、図７の上側の境界（Ｄ−
Ｃ）は、キュリー温度が室温に近づくため、デバイスと
しての安定性が悪くなる虞があるので、この虞を避ける
ために定められた。なお、キュリー温度以上では、圧電
体素子の圧電特性が十分には発揮されない。また、前記
（Ｉ）式で示される組成範囲が、図１５に示されてい
る。
【００９６】実施例３−２：ゾルゲル法による製造方法 この製造方法では、ＰＺＴ膜を形成可能な金属成分の水
酸化物の水和錯体、すなわち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調整する二つ
の方法について説明する。これらのゾルゲル法は、先に
説明した実施例１及び２とほぼ同様であるが、ここに改
めて詳説することとする。
【００９７】（その１） ａ．ゾル組成物の成膜工程 本実施の形態において、ＰＺＴ膜を構成する金属成分の
ゾルは、ＰＺＴ膜を形成可能な金属のアルコキシドまた
はアセテートを、例えば酸で加水分解して調整すること
ができる。本発明においては、ゾル中の金属の組成を制
御することで、既述のＰＺＴ膜の組成を得ることができ
る。すなわち、チタン、ジルコニウム、鉛、さらには他
の金属成分のそれぞれのアルコキシドまたはアセテート
を出発原料とする。
【００９８】本実施例では、最終的にＰＺＴ膜（圧電体
薄膜）とされるまでに、ＰＺＴ膜を構成する金属成分の
組成がほぼ維持されるという利点がある。すなわち、焼
成およびアニール処理中に金属成分、とりわけ鉛成分の
蒸発等による変動が極めて少なく、したがって、これら
の出発原料における金属成分の組成は、最終的に得られ
るＰＺＴ膜中の金属組成と一致することになる。つま
り、ゲルの組成は生成しようとする圧電体膜（本実施例
ではＰＺＴ膜）に応じて決定される。
【００９９】また、本実施例では、既述の鉛成分が過剰
となるＰＺＴ膜を得るため、ゾルにおいて鉛成分を化学
量論から要求される量よりも２０モル％まで好ましくは
１５モル％まで過剰にすることが好ましい。
【０１００】本実施例では、このゾルは有機高分子化合
物と混合された組成物として用いられるのが好ましい。
この有機高分子化合物は、乾燥及び焼成時に薄膜の残留
応力を吸収して、この薄膜にクラックが生じることを有
効に防止する。具体的には、この有機高分子を含むゲル
を用いると、後述するゲル化された薄膜に細孔が生じ
る。この細孔が、さらに後述するプレアニール及びアニ
ール工程において薄膜の残留応力を吸収するものと考え
られる。
【０１０１】好ましく用いられる有機高分子化合物とし
ては、ポリ酢酸ビニル、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール
モノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアミド、ポリ
アミク酸、アセチルセルロース及びその誘導体、ならび
にそれらの共重合体がある。
【０１０２】なお、本実施例では、ポリ酢酸ビニルを添
加することで、０．０５μｍφ程度の細孔を多数有する
多孔質ゲル薄膜を、ヒドロキシプロプルセルロースを添
加することで、０．１μｍ以下の大きさでかつ広い分布
の細孔を持った多孔質ゲル薄膜を形成することができ
る。
【０１０３】本実施例では、ポリエチレングリコールと
して、平均分子量２８５〜４２０程度のものが好適に用
いられる。また、ポリプロピレングリコールとしては、
平均分子量３００〜８００程度のものが好適に用いられ
る。
【０１０４】本実施例に係る製造方法では、先ず、この
ゾル組成物をＰＺＴ膜を形成しようとする下電極（図６
（b)参照）上に塗布する。この時の塗布方法は特に限定
されず、通常行われている方法、例えば、スピンコー
ト、ディップコート、ロールコート、バーコート等によ
って行うことができる。また、フレキソ印刷、スクリー
ン印刷、オフセット印刷等によって塗布することもでき
る。
【０１０５】また、塗布により形成された膜の厚さは、
それ以降の工程を考慮すると、後述するゲル化工程にお
いて形成される多孔質ゲル薄膜の厚さが０．０１μｍ以
上となるように制御することが望ましく、より好ましく
は０．１〜１μｍ程度とすることがよい。
【０１０６】次に、塗布されたゾル組成物を自然乾燥、
または２００℃以下の温度で加熱する。ここで、この乾
燥（加熱）された膜上に、ゾル組成物をさらに塗布して
膜厚を厚くすることもできる。この場合は、下地となる
膜は、８０℃以上の温度で乾燥されることが望ましい。
【０１０７】ｂ．ゾル組成物からなる膜のゲル化工程 次に、前述したゾル組成物の成膜工程で得た膜を焼成
し、残留有機物を実質的に含まない非晶質の金属酸化物
からなる多孔質ゲル薄膜を形成する。
【０１０８】焼成は、ゾル組成物の膜をゲル化し、かつ
膜中から有機物を除去するのに十分な温度で、十分な時
間加熱することによって行う。
【０１０９】本実施例では、焼成温度を３００〜４５０
℃にすることが好ましく、３５０〜４００℃にすること
がさらに好ましい。焼成時間は、温度及び使用する炉の
形式によって変化するが、例えば、脱脂炉を用いた場合
には、１０〜１２０分程度が好ましく、１５〜６０分程
度とすることがより好ましい。また、ホットプレートを
用いた場合には、１〜６０分程度が好ましく、５〜３０
分程度とすることがさらに好ましい。以上の工程によっ
て、下電極上に多孔質ゲル薄膜が形成された。
【０１１０】ｃ．プレアニール工程 次に、前述した工程ｂで得た多孔質ゲル薄膜を加熱焼成
し、この膜を結晶質の金属酸化膜からなる膜に変換す
る。焼成は、多孔質ゲル薄膜を結晶質の金属酸化物から
なる膜に変換するために必要な温度で行うが、結晶中に
ペロブスカイト型結晶が大部分を占めるまで行う必要は
なく、ゲル薄膜が均一に結晶化された時点で終了させれ
ばよい。
【０１１１】本実施例では、焼成温度として４００〜８
００℃の範囲が好ましく、５５０〜７５０℃の範囲で焼
成することが、より好ましい。焼成時間は、焼成温度及
び使用する炉の形式によって変化するが、例えばアニー
ル炉を使用する場合は、０．１〜５時間程度が好まし
く、０．５〜２時間程度がより好ましい。また、ＲＴＡ
（Rapid Thermal Annealing)炉を用いた場合、０．１
〜１０分程度が好ましく、１〜５分程度がより好まし
い。
【０１１２】また、本実施例では、このプレアニール工
程を二段階に分けて実施している。具体的には、先ず、
第一段階として、４００〜６００℃の範囲の温度でプレ
アニールを行い、次に、第二段階として、６００〜８０
０℃の範囲の温度でプレアニールを行う。また、さらに
好ましくは、第一段階として、４５０〜５５０℃の範囲
の温度でプレアニールを行い、次に、第二段階として、
６００〜７５０℃の範囲の温度でプレアニールを行う。
この工程によって、多孔質ゲル薄膜を結晶質の金属酸化
膜からなる膜に変換させた。
【０１１３】ｄ．繰り返し工程 次に、前述した工程ａ、ｂ及びｃを少なくとも１回以上
繰り返し、結晶質の金属酸化物の膜を積層する。ここ
で、この繰り返し工程で得られる膜の膜厚、焼成温度、
プレアニール条件は、下電極上に第１回の膜を形成した
場合と同様である。
【０１１４】この繰り返し工程の結果得られる積層膜の
膜厚は、最終的なＰＺＴ膜の膜厚を考慮して適宜決定す
ればよいが、後述する次工程（工程ｅ）においてクラッ
ク等が発生しない適切な膜厚であることが好ましい。
【０１１５】この繰り返し工程では、先に形成した膜上
に新たに多孔質ゲル薄膜を形成し、その後のプレアニー
ルの結果、新たに形成された多孔質ゲル薄膜は、先に形
成された膜と実質的に一体化された膜となる。
【０１１６】ここで、実質的に一体化された膜とは、積
層された層間に不連続層がない場合のみならず、本実施
例に係る最終的に得られるＰＺＴ膜１５の場合と異な
り、積層された層間に不連続層があってもよい。そし
て、さらに工程ａ、ｂ及びｃを繰り返す場合には、さら
に新たな多孔質ゲル薄膜が形成され、その後のプレアニ
ールの結果、この新たな多孔質ゲル薄膜は、先に得た結
晶質の積層膜と実質的に一体化された膜となる。
【０１１７】なお、圧電体薄膜素子を形成するためのパ
ターニングや、上電極の形成は、この段階で行うことが
好ましい。
【０１１８】ｅ．ペロブスカイト型結晶成長工程 次に、工程ｄで得た膜に、焼成温度６００〜１２００
℃、さらに好ましくは８００〜１０００℃の範囲でアニ
ールを行う。焼成時間は、焼成温度や、使用する炉の形
式によって変化するが、例えば、アニール炉を用いた場
合、０．１〜５時間程度が好ましく、０．５〜２時間程
度がより好ましい。また、ＲＴＡ炉を用いた場合には、
０．１〜１０分程度が好ましく、０．５〜３分程度がよ
り好ましい。
【０１１９】このペロブスカイト型結晶成長工程、すな
わち、アニールを二段階に分けて実施することもでき
る。具体的には、第一段階では、６００〜８００℃程度
の温度でアニールを行い、第二段階では、８００〜１０
００℃の温度でアニールを行う。また、さらに好ましく
は、第一段階では、６００〜７５０℃程度の温度でアニ
ールを行い、第二段階では、８００〜９５０℃の温度で
アニールを行うことができる。
【０１２０】以上の操作によって、下電極１４上に、多
結晶体からなり、かつ粒界が下電極１４面に対して略垂
直方向に存在するとともに、結晶体の結晶粒の膜厚方向
の幅が、当該結晶粒の膜面方向の幅より長く、結晶粒の
膜厚方向の幅と、当該結晶粒の膜面方向の幅との関係
が、膜面方向の幅／膜厚方向の幅＝１／１０〜１／３の
範囲であるＰＺＴ膜１５を形成した。
【０１２１】（その２）次に、もう一つのゾルゲル法を
利用した圧電体薄膜素子の製造方法について説明する。
【０１２２】ｆ．多孔質ゲル薄膜形成工程 先ず、前述した工程ａ及びｂを、少なくとも１回以上繰
り返し、多孔質ゲル薄膜の積層膜を形成する。なお、工
程ａ及びｂにおいて形成される膜厚、焼成温度は、前述
した製造工程（その１）に準じる。
【０１２３】本実施例では、積層膜の膜厚を、１μｍ以
下に設定することが好ましく、０．５μｍ以下にするこ
とがさらに好ましい。この積層膜の膜厚をこの程度にす
ることで、次の工程（工程ｃ'）におけるプレアニール
の際に、膜にクラックが発生することを防止することが
できる。この工程によって、 多孔質ゲル薄膜が複数枚
積層された積層膜が得られた。
【０１２４】ｃ'．プレアニール工程 次に、工程ｆで得た積層膜を焼成して、この積層膜を結
晶質の金属酸化物からなる膜に変換する。この焼成は、
積層膜を結晶質の金属酸化物からなる膜に変換するのに
必要な温度で行うが、結晶中にペロブスカイト型結晶が
大部分を占めるまで行う必要はなく、ゲル薄膜が均一に
結晶化した時点で終了させればよい。また、この焼成の
温度及び時間は、工程ｃとほぼ同じにすればよい。そし
てまた、この焼成は、工程ｃと同様に、二段階に分けて
行ってもよい。この工程により、多結晶質ゲル薄膜が複
数枚積層された積層膜が、結晶質の薄膜に変換された。
【０１２５】ｄ'．繰り返し工程 次に、工程ｆ及びｃ' を、少なくとも１回以上繰り返
す。すなわち、この工程では、工程ａ及びｂを少なくと
も１回以上繰り返して、多孔質ゲル薄膜の積層膜を形成
し、これを焼成して結晶質の金属酸化物からなる膜に変
換する工程をさらに１回以上繰り返す。このようにし
て、結晶質の金属酸化膜からなる膜を複数枚積層した積
層膜を形成する。なお、繰り返される工程ａ、ｂ及び
ｃ'における種々の条件は、前述した条件と同様にし
た。
【０１２６】この工程ｄ'によって得られた積層膜の膜
厚は、最終的に得られるＰＺＴ膜１５の膜厚を考慮して
適宜決定されるが、後述する次工程（工程ｅ'）におい
て、膜にクラック等が発生しない膜厚にすることが好ま
しい。
【０１２７】この繰り返し工程では、先に形成した膜上
に新たに多孔質ゲル薄膜を形成し、その後のプレアニー
ルの結果、新たに形成された多孔質ゲル薄膜は、先に形
成された膜と実質的に一体化された膜となる。ここで、
実質的に一体化された膜の定義は、前述した通りであ
る。
【０１２８】なお、圧電体薄膜素子を形成するためのパ
ターニングや、上電極１６の形成は、この段階で行うこ
とが好ましい。
【０１２９】その後、工程ｅを行い、下電極１４上に、
多結晶体からなり、かつ粒界が下電極１４面に対して略
垂直方向に存在するとともに、結晶体の結晶粒の膜厚方
向の幅が、当該結晶粒の膜面方向の幅より長く、結晶粒
の膜厚方向の幅と、当該結晶粒の膜面方向の幅との関係
が、膜面方向の幅／膜厚方向の幅＝１／１０〜１／３の
範囲であるＰＺＴ膜を形成した。
【０１３０】次に、図６（c)に示す工程では、図６（b)
に示す工程で得たＰＺＴ膜上に、スパッタ法によって、
膜厚が、０．２〜１．０μｍ程度のアルミニウムからな
る上電極１６を形成する。
【０１３１】このようにして、図２に示す圧電体薄膜素
子を得た。なお、得られたＰＺＴ膜１４には、クラック
の発生がなく、また断面には前述した積層による層状の
不連続面も存在していないことが確認された。
【０１３２】（実施例４）次に、実施例３に係る圧電体
薄膜素子（発明品１）と、ＰＺＴ膜を構成する結晶体の
粒界が下電極の面に対して略垂直方向に存在していない
以外は、発明品１と同様の構造を備えた圧電体薄膜素子
（比較品１）との圧電ひずみ定数（ｐＣ／Ｎ）を測定し
たところ、発明品１の圧電ひずみ定数は、１５０ｐＣ／
Ｎであり、比較品１の圧電ひずみ定数は、１００ｐＣ／
Ｎであった。
【０１３３】この結果、発明品１は、比較品１に比べ、
高い圧電ひずみ定数を示すことが確認された。なお、圧
電ひずみ定数の測定は、２mmφのＰＺＴドットパターン
のインピーダンスアナライザを用いた誘電率測定と、片
持ち梁の自由端に加重をかけた時に、ドットパターンに
発生する電圧より求めた電圧出力係数との積により求め
た。また、比較品１のＰＺＴ膜の断面を示すＳＥＭ写真
を図８に、図８に示すＰＺＴ膜の平面を示すＳＥＭ写真
を図９に示す。発明品１は、反りや歪みが少なく、良好
な外観を備えていた。
【０１３４】なお、実施例３では、ＰＺＴ膜を、スパッ
タ法あるいはゾルゲル法によって製造する場合について
説明したが、これに限らず、結晶体の粒界が下電極の面
に対して略垂直方向に存在した構造を備えたＰＺＴ膜を
形成可能であれば、他の方法により製造してもよいこと
は勿論である。
【０１３５】また、実施例３では、結晶体の粒界が、電
極の平面に対して略垂直方向に存在し、結晶体の結晶粒
の膜厚方向の幅が、この結晶粒の膜面方向の幅より長
く、結晶粒の膜厚方向の幅と、当該結晶粒の膜面方向の
幅との関係が、膜面方向の幅／膜厚方向の幅＝１／１０
〜１／３の範囲で構成されているＰＺＴ膜について説明
したが、ＰＺＴ膜は、少なくとも結晶体の粒界が、電極
の平面に対して略垂直方向に存在していれば良い。
【０１３６】（実施例５）図１０は、他の圧電体薄膜素
子を構成する下電極の断面を示す走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）写真である。なお、この実施例では、既述の実施
例４との相違点について説明し、実施例３と同様の構成
及び工程に関しては、同一の符号を使用して、その詳細
な説明は省略する。
【０１３７】この実施例に係る圧電体薄膜素子と、実施
例３の圧電体薄膜素子と異なる点は、下電極の構造及び
製造方法についてである。すなわち、本実施例に係る圧
電体薄膜素子の下電極は、プラチナと酸化チタンとの化
合物（プラチナ９９重量％、酸化チタン１重量％）から
なり、かつ、この化合物の結晶体の粒界が、図１０に示
すように、基板の表面に対して略垂直方向に存在した構
造を有している。
【０１３８】また、この下電極を構成する結晶体は、そ
の粒界が、ＰＺＴ膜の膜面に対して略垂直方向に存在
し、結晶粒の膜厚方向の幅と、膜面方向の幅との関係
が、膜面方向の幅／膜厚方向の幅＝１／１０〜１／３と
なる範囲で構成されている。
【０１３９】このような構造を備えた下電極は、酸化チ
タンがプラチナの収縮を抑制するという理由から、ＰＺ
Ｔ膜を形成する際に行われる熱処理によって、基板が、
反ったり、歪んだりすることを抑制することができる。
また、ＰＺＴ膜及びチタン酸化膜との密着性を向上させ
ることができる。
【０１４０】次に、この構造を備えた下電極の製造方法
について説明する。
【０１４１】先ず、図６(a)に示す工程と同様の方法
で、シリコン基板１０上に、シリコン酸化膜１１及びチ
タン酸化膜１１Ａを形成する。次に、チタン酸化膜上
に、プラチナターゲットと酸化チタンターゲットを同時
に放電させ、成膜するマルチスパッタ法により、下電極
１２を形成する。このようにすることで、プラチナと酸
化チタンとの化合物（プラチナ９９重量％、酸化チタン
１重量％）からなり、かつ、この化合物の結晶体の粒界
が、基板１０の表面に対して略垂直方向に存在した構造
を有し、さらに結晶粒の膜厚方向の幅と、膜面方向の幅
との関係が、膜面方向の幅／膜厚方向の幅＝１／１０〜
１／３となる範囲で構成された下電極１２を得ることが
できる。
【０１４２】その後、前述した実施例４と同様の方法
で、下電極１２上にＰＺＴ膜１４及び上電極１６を形成
し、圧電体薄膜素子を得た。この実施例５に係る圧電体
薄膜素子も、高い圧電ひずみ定数を示すことが確認され
た。
【０１４３】次に、実施例５に係わる圧電体薄膜素子
（発明品２）と、下電極をプラチナのみで形成した以外
は、発明品２と同様の構造を備えた圧電体薄膜素子（比
較品２）について、反りや歪みの発生を調査した。な
お、図１１は、この比較品２を構成する下電極の断面を
示す走査型電子顕微鏡写真である。図１１は、図１０に
対する比較例であり、ＰＺＴが柱状でない構造を示して
いる。この調査は、前記圧電体薄膜素子が形成された基
板の反りを測定することによって行った。
【０１４４】この結果、発明品２は、反りや歪みが殆ど
生じなかったが、比較品２は、発明品２に比べ、反りや
歪みの発生が大きいことが確認された。
【０１４５】また、発明品２と比較品２について、下電
極１２のＰＺＴ膜１４との接着性、及び下電極１２とチ
タン酸化膜１１Ａとの接着性を調査した。なお、この調
査は、スクラッチ試験機によって行った。この結果、発
明品２は、比較品２に比べ、下電極とＰＺＴ膜との接着
性、及び下電極とチタン酸化膜との接着性とも、良好で
あることが確認された。
【０１４６】なお、本実施例では、下電極を既述の組成
としたが、これに限らず、プラチナと酸化チタンの含有
率は、プラチナが９０〜９９．５重量％、酸化チタンが
０．５〜１０重量％とすることができる。
【０１４７】また、本実施例では、下電極の結晶体の粒
界が、基板１０の表面に対して略垂直方向に存在し、さ
らに結晶粒の膜厚方向の幅と、膜面方向の幅との関係
が、膜面方向の幅／膜厚方向の幅＝１／１０〜１／３と
なる範囲で構成された下電極１４について説明したが、
これに限らず、下電極は、少なくとも結晶体の粒界が、
基板１０の表面に対して略垂直方向に存在していればよ
い。
【０１４８】また、本実施例では、下電極を、プラチナ
と酸化チタンとの化合物から構成した場合について説明
したが、これに限らず、下電極は、プラチナとＰＺＴ膜
の構成要素である他の金属元素の酸化物との化合物から
構成してもよい。この酸化物としては、酸化チタンの
他、例えば、酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシ
ウム及び酸化ニオブ等が挙げられる。
【０１４９】（実施例６）次に、閉気孔（気孔）の径を
制御することにより、圧電体薄膜中のクラックの発生を
防止するようにした本発明の実施例について説明する。
図１の点線部の断面拡大図を図１２に示す。この図１２
に示すように、圧電体膜１０中には、気孔２０が存在し
ており、しかもその気孔は、角が丸く、結晶粒内、ある
いは、結晶粒と結晶粒の間に、閉じこめられた閉気孔
（個々の結晶粒は、図中に記載していない。）であり、
その平均気孔径が、０．０１〜０．１μｍで且つ、面積
密度が０．３〜５％である。
【０１５０】圧電体膜の膜厚は、０．５〜２５μｍ程度
が好ましく、より好ましくは、１〜５μｍ程度である。
更に、他の膜の厚さは、適宜決定されて良いが、例えば
Ｓｉ基板は、１０〜１０００μｍ程度、Ｓｉ熱酸化膜
は、０．０５〜３μｍ程度、上電極及び下電極は、０．
０５〜２μｍ程度が好ましい。
【０１５１】以下に、この圧電体膜を用いた圧電体素子
の製造方法を詳細に説明するが、製造方法は、これら実
施例の製造方法に限定されない。
【０１５２】厚さ４００μｍ、直径３インチのＳｉ基板
を硫酸で洗浄した後、１０００℃で４時間、水蒸気を含
む酸素雰囲気中で、加熱して湿式酸化を行い、１μｍの
厚さのＳｉ熱酸化膜を形成した。次に、直流マグネトロ
ンスパッタ法によって、膜厚２００オングストロームの
Ｔｉ膜と、膜厚２０００オングストロームのＰｔ膜とを
連続して形成した。更に、スパッタリングターゲットと
して組成の制御されたＰＺＴの焼結体を用い、ＲＦマグ
ネトロンスパッタ法によって、Ｐｔ膜上に膜厚１μｍの
圧電体膜前駆体膜を形成した。加熱せず、スパッタ成膜
した為に、この前駆体膜は、アモルファス状態であっ
た。
【０１５３】前駆体膜が形成されたＳｉ基板を、拡散炉
中で酸素雰囲気中にて加熱して、前駆体膜を結晶化し、
焼結させて圧電体膜とした。その際の温度条件は、第１
加熱工程として６００℃で結晶化するまで加熱し、更に
その後第２加熱工程として、７５０℃で焼結を行った。
圧電体膜中の気孔の平均気孔径と面積密度の調整には、
主にアモルファス状態での膜中のＰｂ組成比、第１加熱
工程温度、第２加熱工程時間が効く。アモルファス膜中
Ｐｂが多いと気孔径及び面積密度とも大きくなる傾向が
ある。第２加熱工程の温度が高いこと、あるいは、その
加熱時間が長いと、気孔径が大きくなる傾向がある。
【０１５４】圧電体膜の上にさらに、直流マグネトロン
スパッタ法によって、膜厚２０００オングストロームの
Ｐｔ膜を形成し、最終的には、図１に示すように加工し
て、圧電体素子の形状とした。
【０１５５】上記に示すような製造条件の変更により、
気孔の平均気孔径を変えて、圧電体素子を作成したとこ
ろ、圧電体膜中のクラックの発生と上下電極間の電気リ
ークは、表３に示すようになった。
【０１５６】気孔の観察は、サンプルを破断し、その破
断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて、観察すること
によって行った。
【０１５７】
【表３】
【０１５８】但し、表３中に示すサンプルの気孔の面積
密度は、１〜２％の範囲内とした。電気リークの測定
は、直径２ｍｍの円形の上電極を形成したサンプルを用
い、電圧１００Ｖを上下電極間に印加し測定した。クラ
ックのあるサンプルは、クラック部でリークが生じてい
ると思われる。
【０１５９】この結果により、平均気孔径が、０．０１
〜０．１μｍで、クラックもなく、電気リークもないア
クチュエータを得ることが出来ることが分かった。
【０１６０】この理由は、以下のようであると考えられ
る。圧電体は、キュリー温度を境にして、結晶構造が変
わる相転移を起こすが、結晶化する為の熱処理温度は、
キュリー温度より高いために、室温まで温度降下すると
きに、圧電体膜が緻密でありすぎると、その時の歪みを
吸収できなくなり、クラックを生じてしまう。
【０１６１】また、熱膨張係数もシリコン基板に比べて
大きいため、その熱応力を圧電体膜が吸収できない場合
には、クラックを発生する可能性がある。
【０１６２】つまり、気孔がある程度あったほうが、歪
み及び応力を吸収できるために、クラックなしの膜を得
ることができるのである。
【０１６３】一方、気孔の直径が上記範囲より大きい場
合には、圧電体膜に実行的にかかる電界強度が大きくな
るために、リーク破壊の虞がある。
【０１６４】また、圧電体素子としての耐久加速試験を
行った。条件としては、上下電極間にデューティー１０
％、周波数１０ＫＨｚ、３０Ｖのパルス電圧を印加し、
圧電体素子先端の変位量の変化を調べた。
【０１６５】その結果、平均気孔径が０．０５μｍ以下
の場合には、２×１０9回以上の繰り返し耐久性を示し
たが、平均気孔径が０．０５μｍを越え、０．１μｍ以
下の場合に於いては、２×１０9回までに、変位量が低
下してしまう。
【０１６６】（実施例７）実施例６と同様にして、気孔
の面積密度を変えて、アクチュエータを作成したとこ
ろ、圧電体膜中のクラックの発生と上下電極間の電気リ
ークは、表４に示すようになった。
【０１６７】
【表４】
【０１６８】但し、表４中に示すサンプルの気孔の平均
気孔径は、０．０３〜０．０７μｍの範囲内とした。こ
の結果により、気孔の面積密度が０．３〜３％で、クラ
ックもなく、電気リークもないアクチュエータを得るこ
とが出来ることが分かった。気孔の面積密度が上記範囲
より大きい場合には、圧電体膜に実行的にかかる電界強
度が大きくなるために、リーク破壊の虞がある。
【０１６９】また、圧電体素子としての耐久加速試験を
行った。条件としては、実施例１と同じとした。その結
果、気孔の面積密度が１％以下の場合には、２×１０9
回以上の耐久性を示したが、気孔の面積密度が、１％を
越え、５％以下の場合に於いては、２×１０9回まで
に、変位量が低下してしまう。
【０１７０】実施例６及び７に於いて、基板としてＳｉ
基板を用いたが、マグネシア、アルミナ、ジルコニア等
のセラミック基板を用いても良いし、圧電体膜として、
２成分系ＰＺＴを用いて、説明したが、もちろん用途に
よって、圧電体膜の材料を変えることが望ましく、例え
ば、後述するインクジェット記録ヘッドの場合に於いて
は、キュリー点が２００℃以上で、高い圧電歪定数ｄ31
を得ることが出来る３成分系ＰＺＴであることが望まし
く、更に望ましくは、第３成分としてマグネシウムニオ
ブ酸鉛を用いた、３成分系ＰＺＴであることが望まし
い。
【０１７１】図１には、ユニモルフ型のアクチュエータ
の例で、説明したが、図１３に示すように、バイモルフ
型のアクチュエータにも応用は可能である。これは、１
２の下電極に対して対称になった構造をなしており、１
０１、２０１は、共に、圧電体膜であり、１０３、２０
３は、共に、上電極である。
【０１７２】（実施の形態３）ＩＩＩ．次に、以上説明
した圧電体薄膜素子を備えたインクジェット記録装置に
ついて説明する。このインクジェット式記録ヘッドを模
式的に表す断面図を示す。図１４は、本発明に係る圧電
体薄膜素子を振動子として使用したインクジェット式記
録ヘッドの一つのインク溜め部分を示す。
【０１７３】このインクジェット式記録ヘッドは、イン
ク溜め２７が形成されたシリコン基板２１と、シリコン
基板２１上に形成された振動板２２と、振動板２２上の
所望位置に形成された下電極２３と、下電極２３上であ
って、インク溜め２７に対応した位置に形成された圧電
体薄膜２４と、圧電体薄膜２４上に形成された上電極２
５と、シリコン基板２１の下面に接合された第２の基板
２６と、を備えて構成されている。この基板２６には、
インク溜２７に連通するインク吐出ノズル２６Ａが設け
られている。
【０１７４】下電極２３は、既述の実施例で説明された
構成を有している。また、圧電体薄膜２４についても同
様である。
【０１７５】このインクジェット式記録ヘッドは、図示
しないインク流路を介してインク溜め２７にインクが供
給される。ここで、下電極２３と上電極２５とを介し
て、圧電体膜２４に電圧を印加すると、圧電体膜２４が
変形してインク溜め２７内を負圧にし、インクに圧力を
加える。この圧力によって、インクが図示しないノズル
から吐出され、インクジェット記録を行う。
【０１７６】ここで、インクジェット式記録ヘッドは、
既述の圧電特性に優れた圧電体薄膜素子を振動子として
用いているため、大きな圧力でインクを吐出させること
ができる。
【０１７７】より具体的には、次のとおりである。圧電
体薄膜は、フォトエッチングにより幅０．２ｍｍ、長さ
４ｍｍにパターニングし、シリコン基板に異方性エッチ
ングにより幅０．３ｍｍの溝を形成した。上電極を形成
した後、ガラス製の第２基板と接合し、インク流路を形
成した。基板ごと切断してインクジェットヘッドを組み
立て、インクを吐出させたところ、充分な吐出力が得ら
れた。インクジェット記録装置に組み込んで印字する
と、良好な印字品質が得られた。
【０１７８】また、この記録ヘッドは、例えば、Ｓｉ熱
酸化膜を振動板とし、その上部に、下電極、圧電体膜、
上電極で構成される薄膜圧電体素子を薄膜プロセスによ
り一体成形し、且つキャビティー（インク溜）が形成さ
れた単結晶シリコン基板からなるチップと、インク吐出
するノズルを備えたステンレス製のノズル板（第２の基
板）が、接着剤により、張り合わせた構造となってい
る。ここでは、より大きな変位量が稼げるように、圧電
体膜として、圧電歪定数ｄ31の高い材料として、例えば
第３成分としてマグネシウムニオブ酸鉛を添加した３成
分系ＰＺＴを用い、その厚みを２μｍとした。圧電体膜
は、その断面にて、気孔が存在し、平均気孔径が、０．
０１〜０．１μｍで且つ、面積密度が０．３〜５％の範
囲内にあると、実際のインクジェット記録ヘッドの信頼
性５年に対応する、耐久性試験を行い、インク噴射さ
せ、印字たところ、４×１０9回の印字に問題はなかっ
た。
【０１７９】フォトエッチングを用いると、印字の高精
細化が可能で、一枚の基板から多数の素子が取れるため
低コスト化も可能である。また製造安定性、特性の再現
性も大変優れていた。すなわち、本発明による薄膜圧電
体素子を利用することで、製造工程が簡略で、高密度な
インクジェット記録ヘッドを歩留り良く作ることが可能
となる。
【０１８０】本発明による薄膜圧電体素子は、その良好
な特性を利用して、種々の用途に用いられて良い。例え
ば、既述のように、インクジェット記録ヘッドの振動子
として利用されることである。
【０１８１】
【発明の効果】以上述べたように本発明の圧電体薄膜素
子は、最適な結晶配向性を持ったＰＺＴ薄膜を用いるこ
とにより、圧電特性を向上することができる。
【０１８２】本発明に係る圧電体薄膜素子は、この構成
要素である圧電体膜の結晶体の粒界が、電極面に対して
略垂直方向に存在しているため、クラックを発生させる
ことなく、圧電ひずみ定数を向上させることができる。
この結果、信頼性の高い、高性能な圧電体薄膜素子を提
供することができる。
【０１８３】また、結晶体の結晶粒の膜厚方向の幅を、
結晶粒の膜面方向の幅より長くすることで、この効果を
向上することができる。結晶体の結晶粒の膜厚方向の幅
と、当該結晶粒の膜面方向の幅との関係を、既述の範囲
に具体的に定めることによって、この効果をより一層向
上することができる。
【０１８４】そしてまた、下電極をプラチナと、圧電体
膜の構成要素である金属元素の酸化物との化合物から構
成することで、圧電体膜を形成する際に行われる熱処理
によって、基板が、反ったり、歪んだりすることを抑制
することができる。また、圧電体膜や基板との密着性を
向上させることもできる。
【０１８５】また、下電極を構成する結晶体の粒界を、
圧電体膜の膜面に対して略垂直方向に存在させること
で、この効果を向上させることができる。さらにまた、
下電極を構成する結晶体の結晶粒の膜厚方向の幅を、こ
の結晶粒の膜面方向の幅より長くすることで、この効果
をさらに向上することができる。
【０１８６】また、本発明の薄膜圧電体素子は、膜厚
が、０．５μｍ以上と比較的厚い薄膜でもクラックなし
で、容易に製造することが可能となり、インクジェット
記録ヘッドに用いた場合に於いても、高密度の記録ヘッ
ドを歩留り良く製造できる。さらに、本発明の薄膜圧電
体素子をアクチュエータに用いた場合に於いて、変位駆
動させた時の繰り返し耐久性試験に於いても、良好な再
現性を示す。
【０１８７】また、本発明に係るインクジェット式記録
ヘッドは、既述の圧電体薄膜素子を振動子として備える
ため、大きな圧力でインクを吐出させることができると
いう効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜圧電体素子をアクチェータ
（インクジェット記録式ヘッド）に応用した場合の概略
斜視図である。
【図２】図１の圧電体薄膜素子の詳細な断面図である。
【図３】９００℃でアニールしたＰＺＴ薄膜の薄膜法に
よるＸ線回折パターンを示す特性図である。
【図４】７５０℃でアニールしたＰＺＴ薄膜の薄膜法に
よるＸ線回折パターンを示す特性図である。
【図５】（Ａ）は本発明に係わる、圧電体薄膜素子を構
成する柱状結晶のＰＺＴ膜の断面を示す走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）写真である。（Ｂ）はその平面を示す走査
型電子顕微鏡写真である。
【図６】(a)ないし(c)は、図５の圧電体薄膜素子の製造
工程を示す、各工程の断面図である。
【図７】図５の圧電体薄膜の組成範囲を示す特性図であ
る。
【図８】比較品１を構成するＰＺＴ膜の断面を示す走査
型電子顕微鏡写真である。
【図９】図８に示すＰＺＴ膜の平面を示す走査型電子顕
微鏡写真である。
【図１０】圧電体薄膜素子を構成する、柱状結晶の下電
極の断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１１】比較品を構成する下電極の断面を示す走査型
電子顕微鏡写真である。
【図１２】図１の点線部の拡大断面図である。
【図１３】本発明による薄膜圧電体素子をバイモルフ型
のアクチュエータに応用した場合の斜視図である。
【図１４】本発明の圧電体薄膜素子をインクジェット記
録装置に用いた断面図である。
【図１５】発明の詳細な説明中の（Ｉ）式で示される組
成範囲が、図１５に示されている。
【符号の説明】
１０ シリコン基板 １２ 下電極 １４ 圧電体膜 １６ 上電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１１月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 邱 宏 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に形成された金属膜と、この金属
    膜上に形成された、チタン酸ジルコン酸鉛に第３成分を
    加えたＰＺＴ薄膜と、を備えた圧電体薄膜素子におい
    て、 前記ＰＺＴ薄膜は菱面体晶系の結晶構造を備え、かつ、
    その結晶構造の、Ｘ線回折薄膜法で測定した（１００）
    配向度が、３０％以上であることを特徴とする圧電体薄
    膜素子。
  2. 【請求項２】 前記ＰＺＴ薄膜はゾルゲル法で成膜され
    た請求項１記載の圧電体薄膜素子。
  3. 【請求項３】 前記ＰＺＴ薄膜の第３成分が、マグネシ
    ウムニオブ酸鉛である３成分系ＰＺＴであることを特徴
    とする請求項２記載の圧電体薄膜素子。
  4. 【請求項４】 ＰＺＴ薄膜が、 Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）0.2ＺｒxＴｉ0.8-xＯ3（ｘが
    ０．３５〜０．４５）からなる請求項３記載の圧電体薄
    膜素子。
  5. 【請求項５】 Ｚｒ／Ｔｉがモル比で、３５／４５≦
    （Ｚｒ／Ｔｉ）≦４５／３５である請求項２記載の圧電
    体薄膜素子。
  6. 【請求項６】 多結晶体からなる圧電体膜と、この圧電
    体膜を挟んで配置される上電極と下電極と、を備えた圧
    電体薄膜素子において、 前記圧電体膜の結晶体が、前記電極面に対して略垂直方
    向に形成されてなる圧電体薄膜素子。
  7. 【請求項７】 前記圧電体の結晶体の粒界が、前記電極
    面に対して略垂直方向に形成されてなる請求項６記載の
    圧電体薄膜素子。
  8. 【請求項８】 前記圧電体膜の結晶構造が菱面体晶であ
    り、面方位（１１１）の結晶面、あるいは面方位（１０
    ０）の結晶面、あるいは面方位（１１１）と面方位（１
    ００）の結晶面のいずれかに強く配向している請求項７
    記載の圧電体薄膜素子。
  9. 【請求項９】 前記圧電体膜の結晶構造が正方晶であ
    り、面方位（００１）の結晶面に強く配向している請求
    項７記載の圧電体薄膜素子。
  10. 【請求項１０】 前記結晶体の結晶粒の膜厚方向の幅
    が、当該結晶粒の膜面方向の幅より長い請求項７記載の
    圧電体薄膜素子。
  11. 【請求項１１】 前記結晶体の結晶粒の膜厚方向の幅
    と、当該結晶粒の膜面方向の幅との関係が、膜面方向の
    幅／膜厚方向の幅の値が、１／１０以上１／３以下であ
    る請求項１０記載の圧電体薄膜素子。
  12. 【請求項１２】 前記下電極が、プラチナと、前記圧電
    体膜の構成要素である金属元素の酸化物との化合物から
    なる請求項７記載の圧電体薄膜素子。
  13. 【請求項１３】 前記酸化物が、酸化チタン、酸化鉛、
    酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム及び酸化ニオブか
    らなる群の中から選ばれる少なくとも１種である請求項
    １２記載の圧電体薄膜素子。
  14. 【請求項１４】 前記下電極を構成する結晶体の粒界
    が、前記圧電体膜の膜面に対して略垂直方向に存在して
    なる請求項７記載の圧電体薄膜素子。
  15. 【請求項１５】 前記下電極を構成する結晶体の結晶粒
    の膜厚方向の幅が、当該結晶粒の膜面方向の幅より長い
    請求項１４記載の圧電体薄膜素子。
  16. 【請求項１６】 前記下電極を構成する結晶体の結晶粒
    の膜厚方向の幅と、当該結晶粒の膜面方向の幅との関係
    が、膜面方向の幅／膜厚方向の幅が１／１０以上１／３
    以下である請求項１５記載の圧電体薄膜素子。
  17. 【請求項１７】 多結晶体からなる圧電体膜と、該圧電
    体膜を挟んで配置される上電極と下電極と、を備えた圧
    電体薄膜素子において、前記下電極がプラチナと、前記
    圧電体膜の構成要素である金属元素の酸化物との化合物
    からなる圧電体薄膜素子。
  18. 【請求項１８】 前記下電極を構成する結晶体の粒界
    が、前記圧電体膜の膜面に対して略垂直方向に存在して
    なる請求項１７記載の圧電体薄膜素子。
  19. 【請求項１９】 前記下電極を構成する結晶体の結晶粒
    の膜厚方向の幅が、当該結晶粒の膜面方向の幅より長い
    請求項１８記載の圧電体薄膜素子。
  20. 【請求項２０】 前記下電極を構成する結晶体の結晶粒
    の膜厚方向の幅と、当該結晶粒の膜面方向の幅との関係
    が、膜面方向の幅／膜厚方向の幅＝１／１０以上１／３
    以下である請求項１９記載の圧電体薄膜素子。
  21. 【請求項２１】 前記酸化物が、酸化チタン、酸化
    鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム及び酸化ニオ
    ブからなる群の中から選ばれる少なくとも１種である請
    求項１７記載の圧電体薄膜素子。
  22. 【請求項２２】 前記圧電体膜が、二成分系のチタン酸
    ジルコン酸鉛、または三成分系のチタン酸ジルコン酸鉛
    からなる請求項１７記載の圧電体薄膜素子。
  23. 【請求項２３】 膜厚０．５〜２５μｍの多結晶体より
    なる圧電体膜と、該圧電体膜を挟む２つの電極とを含ん
    でなる薄膜圧電体素子であって、前記圧電体膜中に気孔
    が存在し、この気孔の平均気孔径が、０．０１μｍ以上
    であり、かつ、その面密度が０．３％以上であることを
    特徴とする圧電体薄膜素子。
  24. 【請求項２４】 前記気孔の平均気孔径が、０．１μｍ
    以下であり、かつ、その面積密度が５％以下である請求
    項２３記載の圧電体素子。
  25. 【請求項２５】 圧電体膜が、２成分系ＰＺＴ（ジルコ
    ン酸チタン酸鉛）あるいは、該２成分系ＰＺＴに第３成
    分を添加した３成分系ＰＺＴである請求項２４記載の薄
    膜圧電体素子。
  26. 【請求項２６】 第３成分が、マグネシウムニオブ酸鉛
    である、請求項２５記載の薄膜圧電体素子。
  27. 【請求項２７】 金属膜が形成された基板上に、チタン
    酸ジルコン酸鉛に第３成分を加えたＰＺＴ薄膜をゾルゲ
    ル法によって形成する、圧電体薄膜素子の製造方法にお
    いて、ＰＺＴ薄膜の熱処理温度が８００〜１０００℃で
    あることを特徴とする圧電体膜素子の製造方法。
  28. 【請求項２８】 Ｚｒ／Ｔｉがモル比で、３５／４５≦
    （Ｚｒ／Ｔｉ）≦４５／３５である請求項２７記載の圧
    電体薄膜素子の製造方法。
  29. 【請求項２９】 基板上にＰＺＴ薄膜を形成した圧電体
    薄膜素子の製造方法において、 基板上に金属膜を形成する第１の工程と、この金属膜上
    にＰＺＴの前駆体膜を酸素を含有しない雰囲気でスパッ
    タリングする第２工程と、この前駆体膜を熱処理してＰ
    ＺＴの結晶体を形成する工程と、を備えてなる圧電体薄
    膜素子の製造方法。
  30. 【請求項３０】 前記第２工程におけるＰＺＴターゲッ
    トの組成範囲を、ＰｂＺｒＯ3：ＰｂＴｉＯ3：Ｐｂ(Ａg
    Ｂh)Ｏ3＝ａ：ｂ：ｃとし、ａ，ｂ，ｃをそれぞれモル
    比とした場合、 ａ＋ｂ＋ｃ＝１， ０．１０≦ａ≦０．５５， ０．２５≦ｂ≦０．５５， ０≦ｃ≦０．５， であることを特徴とする、請求項２９記載の圧電体薄膜
    素子の製造方法。但し、Ａは、Ｍｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃ
    ｄ，Ｍｎ及びＮｉからなる群から選択される２価の金属
    またはＹ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｉｎ及びＣｒから
    なる群から選択される３価の金属を表し、Ｂは、Ｎｂ，
    Ｔａ及びＳｂからなる群から選択される５価の金属、ま
    たはＷ及びＴｅからなる群から選択される６価の金属を
    表す。Ａが３価の金属であり、かつＢが６価の金属でな
    く、また、Ａが２価の金属であり、かつＢが５価の金属
    である場合、ｇは１／３であり、ｈは２／３である。好
    適には、ＡはＭｇ、ＢがＮｂである。
  31. 【請求項３１】 前記ａ：ｂ：ｃをそれぞれモル％とし
    た時、（ａ，ｂ，ｃ）がＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’，
    Ｅ’，Ｆ’で囲まれた領域にある請求項３０記載の圧電
    体薄膜素子の製造方法。 Ａ’：（４５，５５，０） Ｂ’：（５０，５０，０） Ｃ’：（２５，２５，５０） Ｄ’：（１０，４０，５０） Ｅ’：（１０，４５，４０） Ｆ’：（３５，４５，２０）
  32. 【請求項３２】 前記圧電体膜を構成するＰＺＴ膜が、
    次の成分から構成されていることを特徴とする、請求項
    ６記載の圧電体薄膜素子。ＰｂＺｒＯ3：ＰｂＴｉＯ3：
    Ｐｂ(ＡgＢh)Ｏ3＝ａ：ｂ：ｃとし、ａ，ｂ，ｃをそれ
    ぞれモル比とした場合、 ａ＋ｂ＋ｃ＝１， ０．１０≦ａ≦０．５５， ０．２５≦ｂ≦０．５５， ０≦ｃ≦０．５， であることを特徴とする、請求項２９記載の圧電体薄膜
    素子の製造方法。但し、Ａは、Ｍｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃ
    ｄ，Ｍｎ及びＮｉからなる群から選択される２価の金属
    またはＹ，Ｆｅ，Ｓｃ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｉｎ及びＣｒから
    なる群から選択される３価の金属を表し、Ｂは、Ｎｂ，
    Ｔａ及びＳｂからなる群から選択される５価の金属、ま
    たはＷ及びＴｅからなる群から選択される６価の金属を
    表す。Ａが３価の金属であり、かつＢが６価の金属でな
    く、また、Ａが２価の金属であり、かつＢが５価の金属
    である場合、ｇは１／３であり、ｈは２／３である。好
    適には、ＡはＭｇ、ＢがＮｂである。
  33. 【請求項３３】 前記ａ：ｂ：ｃをそれぞれモル％とし
    た時、（ａ，ｂ，ｃ）がＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’，
    Ｅ’，Ｆ’で囲まれた領域にある請求項３２記載の圧電
    体薄膜素子。 Ａ’：（４５，５５，０） Ｂ’：（５０，５０，０） Ｃ’：（２５，２５，５０） Ｄ’：（１０，４０，５０） Ｅ’：（１０，４５，４０） Ｆ’：（３５，４５，２０）
  34. 【請求項３４】 インク室が形成された基板と、当該イ
    ンク室の一方を封止すると共に、表面にたわみ振動モー
    ドの圧電体薄膜素子が固定された振動板と、前記インク
    室の他方の面を封止すると共に、インク吐出用のノズル
    口が形成されたノズル板と、を備えてなるインクジェッ
    ト式記録ヘッドにおいて、前記圧電体薄膜素子が、請求
    項１乃至２６及び３１のいずれか一項に記載の圧電体薄
    膜素子からなるインクジェット式記録ヘッド。
JP24535396A 1995-09-19 1996-09-17 圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッド Expired - Lifetime JP3890634B2 (ja)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24535396A JP3890634B2 (ja) 1995-09-19 1996-09-17 圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッド
DE69609915T DE69609915T2 (de) 1995-09-19 1996-09-18 Piezoelektrisches Dünnschichtelement, Verfahren zum Herstellen und dieses piezoelektrisches Dünnschichtelement verwendender Tintenstrahldruckkopf
EP19990101630 EP0928033B8 (en) 1995-09-19 1996-09-18 Thin piezoelectric film element and ink jet recording head using thin piezoelectric film element
EP19960114974 EP0764992B8 (en) 1995-09-19 1996-09-18 Thin piezoelectric film element, process for the preparation thereof and ink jet recording head using thin piezoelectric film element
DE69625713T DE69625713T2 (de) 1995-09-19 1996-09-18 Piezoelektrisches Dünnschichtelement, Verfahren zum Herstellen und dieses piezoelektrisches Dünnschichtelement verwendender Tintenstrahldruckkopf
DE69623349T DE69623349T2 (de) 1995-09-19 1996-09-18 Piezoelektrisches Dünnschichtelement, Verfahren zum Herstellen und dieses piezoelektrisches Dünnschichtelement verwendender Tintenstrahldruckkopf
EP19990101631 EP0928034B8 (en) 1995-09-19 1996-09-18 Thin piezoelectric film element, process for the preparation thereof and ink jet recording head using thin piezoelectric film element
US08/716,610 US6097133A (en) 1995-09-19 1996-09-19 Thin piezoelectric film element, process for the preparation thereof and ink jet recording head using thin piezoelectric film element
US09/153,037 US6387225B1 (en) 1995-09-19 1998-09-15 Thin piezoelectric film element, process for the preparation thereof and ink jet recording head using thin piezoelectric film element
US09/431,088 US6294860B1 (en) 1995-09-19 1999-11-01 Thin piezoelectric film element, process for the preparation thereof and ink jet recording head using thin piezoelectric film element
JP2006166228A JP4424333B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子の製造方法
JP2006166227A JP4424332B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子の製造方法
JP2006166230A JP4572346B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッド
JP2006166229A JP4921863B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体素子およびインクジェット式記録ヘッド
JP2006166231A JP4618196B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体アクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッド

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24037295 1995-09-19
JP7-240372 1995-09-19
JP7-322670 1995-12-12
JP32267095 1995-12-12
JP8-190848 1996-07-19
JP19084896 1996-07-19
JP24535396A JP3890634B2 (ja) 1995-09-19 1996-09-17 圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッド

Related Child Applications (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006166227A Division JP4424332B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子の製造方法
JP2006166228A Division JP4424333B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子の製造方法
JP2006166231A Division JP4618196B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体アクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッド
JP2006166230A Division JP4572346B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッド
JP2006166229A Division JP4921863B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体素子およびインクジェット式記録ヘッド

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1081016A true JPH1081016A (ja) 1998-03-31
JP3890634B2 JP3890634B2 (ja) 2007-03-07

Family

ID=27475505

Family Applications (6)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24535396A Expired - Lifetime JP3890634B2 (ja) 1995-09-19 1996-09-17 圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッド
JP2006166229A Expired - Lifetime JP4921863B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体素子およびインクジェット式記録ヘッド
JP2006166230A Expired - Lifetime JP4572346B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッド
JP2006166228A Expired - Lifetime JP4424333B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子の製造方法
JP2006166227A Expired - Lifetime JP4424332B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子の製造方法
JP2006166231A Expired - Lifetime JP4618196B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体アクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッド

Family Applications After (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006166229A Expired - Lifetime JP4921863B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体素子およびインクジェット式記録ヘッド
JP2006166230A Expired - Lifetime JP4572346B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッド
JP2006166228A Expired - Lifetime JP4424333B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子の製造方法
JP2006166227A Expired - Lifetime JP4424332B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体薄膜素子の製造方法
JP2006166231A Expired - Lifetime JP4618196B2 (ja) 1995-09-19 2006-06-15 圧電体アクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッド

Country Status (4)

Country Link
US (3) US6097133A (ja)
EP (3) EP0928033B8 (ja)
JP (6) JP3890634B2 (ja)
DE (3) DE69623349T2 (ja)

Cited By (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10219460A (ja) * 1997-02-04 1998-08-18 Seiko Epson Corp セラミックス薄膜及びその製造方法
JP2002299710A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Kyocera Corp 積層型圧電素子及び噴射装置
US6494567B2 (en) 2000-03-24 2002-12-17 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element and manufacturing method and manufacturing device thereof
JP2003133604A (ja) * 2001-10-26 2003-05-09 Seiko Epson Corp 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
US6705708B2 (en) 2001-02-09 2004-03-16 Seiko Espon Corporation Piezoelectric thin-film element, ink-jet head using the same, and method for manufacture thereof
US6764167B2 (en) 2000-10-16 2004-07-20 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording head inkjet recording apparatus
US6869170B2 (en) 2000-10-16 2005-03-22 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording head having a vibration plate prevented from being damaged and ink-jet recording apparatus for using the same
US6883901B2 (en) 2002-01-22 2005-04-26 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element, liquid jetting head, and method for manufacturing thereof
JP2005150491A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Canon Inc アクチュエータおよびインクジェットヘッド
JP2005295786A (ja) * 2004-03-11 2005-10-20 Seiko Epson Corp アクチュエータ装置の製造方法及び液体噴射装置
US6969157B2 (en) 2002-05-31 2005-11-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
JP2005333088A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Sony Corp 圧電素子、圧電装置および角速度センサ
US7033001B2 (en) 2001-12-18 2006-04-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, manufacturing method thereof, and ink jet type recording apparatus
JP2006185950A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Ngk Insulators Ltd 圧電／電歪体、圧電／電歪積層体、及び圧電／電歪膜型アクチュエータ
US7083269B2 (en) 2002-01-29 2006-08-01 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element, liquid jetting head, and method for manufacturing thereof
US7083270B2 (en) 2002-06-20 2006-08-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
JP2006278562A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Seiko Epson Corp 圧電素子及びアクチュエータ装置並びに液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2006278835A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Seiko Epson Corp 圧電素子及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置
JP2006306709A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Seiko Epson Corp 誘電体膜の製造方法及び圧電体素子の製造方法並びに液体噴射ヘッドの製造方法、誘電体膜、圧電体素子、及び液体噴射装置
JP2007152912A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Seiko Epson Corp 圧電素子の製造方法及び圧電素子並びに液体噴射ヘッド
CN1323841C (zh) * 2003-11-28 2007-07-04 精工爱普生株式会社 致动装置的制造方法、及包括该致动装置的液体喷射装置
JP2007173604A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Seiko Epson Corp 圧電素子の製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法
US7312558B2 (en) 2004-04-02 2007-12-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, and ink jet recording apparatus
JP2008042192A (ja) * 2006-07-14 2008-02-21 Canon Inc 圧電体素子、圧電体の製造方法及び液体噴射ヘッド
JP2008042190A (ja) * 2006-07-14 2008-02-21 Canon Inc 圧電体の製造方法、圧電体素子及び液体吐出ヘッド
JP2008042191A (ja) * 2006-07-14 2008-02-21 Canon Inc 圧電体素子、インクジェットヘッド及び圧電体素子の製造方法
JP2008078408A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Seiko Epson Corp アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド
JP2008078407A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Seiko Epson Corp アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド
JP2008153674A (ja) * 2007-12-25 2008-07-03 Seiko Epson Corp インクジェット式記録ヘッド及び圧電体素子
JP2008171858A (ja) * 2007-01-09 2008-07-24 Seiko Epson Corp 圧電素子、圧電体の製造方法及び熱処理装置
JP2008181917A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Seiko Epson Corp 圧電素子の製造方法、インクジェット式記録ヘッドの製造方法、およびインクジェットプリンターの製造方法
JP2008218716A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Seiko Epson Corp 圧電素子、インクジェット式記録ヘッド、およびインクジェットプリンター
JP2008214185A (ja) * 2004-02-27 2008-09-18 Canon Inc 圧電体薄膜、これを用いた圧電体素子、圧電アクチュエータ、インクジェット記録ヘッド
US7475461B2 (en) 2001-09-28 2009-01-13 Seiko Epson Corporation Method and manufacturing a piezoelectric thin film element
US7530676B2 (en) 2004-03-05 2009-05-12 Panasonic Corporation Piezoelectric element, inkjet head, angular velocity sensor, methods for manufacturing them and inkjet recording device
US7589450B2 (en) 2005-07-08 2009-09-15 Seiko Epson Corporation Actuator device, liquid-jet head and liquid-jet apparatus
JP2010018510A (ja) * 2007-12-27 2010-01-28 Ngk Insulators Ltd 結晶配向セラミックス
JP2010062174A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Honda Motor Co Ltd 圧電セラミック材料及びアクチュエータ
JP2010155772A (ja) * 2008-12-01 2010-07-15 Ngk Insulators Ltd 新規な誘電体ナノポア材料及びその製法
JP2011009755A (ja) * 2010-07-12 2011-01-13 Kyocera Corp アクチュエータ用圧電部材
JP2011014820A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Seiko Epson Corp 圧電体薄膜、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置の製造方法
US7882636B2 (en) 2003-09-26 2011-02-08 Fujifilm Corporation Inkjet head, method of manufacturing inkjet head, and inkjet recording apparatus
JP2011037149A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及びそれを用いた液体噴射装置
US8020974B2 (en) 2007-01-31 2011-09-20 Panasonic Corporation Piezoelectric thin film device and piezoelectric thin film device manufacturing method, and inkjet head and inkjet recording apparatus
JP4875827B2 (ja) * 2000-10-03 2012-02-15 パナソニック株式会社 圧電薄膜及びその製造方法、並びにその圧電薄膜を備えた圧電素子、並びにその圧電素子を用いたインクジェットヘッド、並びにそのインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置
JP2014511055A (ja) * 2011-02-15 2014-05-01 フジフィルム ディマティックス， インコーポレイテッド マイクロドームアレイを使用した圧電トランスデューサ
JP2014209642A (ja) * 2014-06-12 2014-11-06 京セラ株式会社 積層型電子部品およびその製法
JPWO2015146607A1 (ja) * 2014-03-28 2017-04-13 三菱マテリアル株式会社 Ｍｎ及びＮｂドープのＰＺＴ系圧電体膜形成用組成物
US10411183B2 (en) 2014-03-27 2019-09-10 Mitsubishi Materials Corporation Composition for forming Mn-doped PZT-based piezoelectric film and Mn-doped PZT-based piezoelectric film
JP2020053620A (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 株式会社リコー 強誘電体薄膜形成用溶液、強誘電体薄膜、圧電素子、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体吐出装置および圧電装置
WO2020241743A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 三菱マテリアル株式会社 圧電体膜の製造方法、圧電体膜および圧電素子

Families Citing this family (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1179861A3 (en) * 1997-03-27 2003-03-19 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element and process for producing the same
US6328433B1 (en) * 1998-01-22 2001-12-11 Seiko Epson Corporation Piezoelectric film element and ink-jet recording head using the same
JP3520403B2 (ja) * 1998-01-23 2004-04-19 セイコーエプソン株式会社 圧電体薄膜素子、アクチュエータ、インクジェット式記録ヘッド、及びインクジェット式記録装置
JP4122564B2 (ja) * 1998-04-24 2008-07-23 セイコーエプソン株式会社 圧電体素子、インクジェット式記録ヘッドおよびそれらの製造方法
US6402304B1 (en) * 1998-08-12 2002-06-11 Seiko Epson Corporation Piezoelectric actuator, ink jet printing head, printer, method for manufacturing piezoelectric actuator, and method for manufacturing ink jet printing head
US6594875B2 (en) * 1998-10-14 2003-07-22 Samsung Electro-Mechanics Co. Method for producing a piezoelectric/electrostrictive actuator
JP3517876B2 (ja) * 1998-10-14 2004-04-12 セイコーエプソン株式会社 強誘電体薄膜素子の製造方法、インクジェット式記録ヘッド及びインクジェットプリンタ
JP2000243931A (ja) * 1998-12-22 2000-09-08 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US6265139B1 (en) * 1998-12-30 2001-07-24 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method for fabricating piezoelectric/electrostrictive ceramic micro actuator using photolithography
GB2345379B (en) * 1998-12-30 2000-12-06 Samsung Electro Mech Method for fabricating piezoelectric/electrostrictive thick film using seeding layer
JP2000357826A (ja) † 1999-04-13 2000-12-26 Seiko Epson Corp 圧電体素子の製造方法、圧電体素子、インクジェット式記録ヘッドおよびプリンタ
JP4327942B2 (ja) * 1999-05-20 2009-09-09 Ｔｄｋ株式会社 薄膜圧電素子
JP2000332313A (ja) 1999-05-21 2000-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜圧電型バイモルフ素子及びその応用
US6688729B1 (en) * 1999-06-04 2004-02-10 Canon Kabushiki Kaisha Liquid discharge head substrate, liquid discharge head, liquid discharge apparatus having these elements, manufacturing method of liquid discharge head, and driving method of the same
JP3845544B2 (ja) * 1999-10-01 2006-11-15 日本碍子株式会社 圧電／電歪デバイス及びその製造方法
KR100398363B1 (ko) * 2000-12-05 2003-09-19 삼성전기주식회사 Ｆｂａｒ 소자 및 그 제조방법
JP4282245B2 (ja) * 2001-01-31 2009-06-17 富士通株式会社 容量素子及びその製造方法並びに半導体装置
JP4387190B2 (ja) * 2001-10-18 2009-12-16 ビュン，チュル，スー 汚染防止と膜成長速度増進機能を備える化学気相蒸着方法及び装置
JP3971598B2 (ja) * 2001-11-01 2007-09-05 富士通株式会社 強誘電体キャパシタおよび半導体装置
US6620237B2 (en) 2001-11-15 2003-09-16 Spectra, Inc. Oriented piezoelectric film
US6960911B2 (en) * 2002-01-29 2005-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Strain sensor
JP4298232B2 (ja) * 2002-07-25 2009-07-15 株式会社村田製作所 圧電磁器組成物、及び圧電素子
JP2004059369A (ja) * 2002-07-29 2004-02-26 Brother Ind Ltd 圧電磁器組成物及びこれを用いたインクジェットヘッド用圧電アクチュエータ
US6944922B2 (en) * 2002-08-13 2005-09-20 Trikon Technologies Limited Method of forming an acoustic resonator
CN101070005B (zh) * 2002-10-17 2010-06-02 京瓷株式会社 促动器及其制造方法以及打印头
US7044587B2 (en) * 2002-10-17 2006-05-16 Kyocera Corporation Actuator, its manufacturing method and printing head
JP3999156B2 (ja) * 2003-03-31 2007-10-31 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子及び圧電／電歪磁器組成物
US7009328B2 (en) * 2003-06-20 2006-03-07 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive device made of piezoelectric/electrostrictive film and manufacturing method
JP3965579B2 (ja) * 2003-07-03 2007-08-29 セイコーエプソン株式会社 圧電体層の形成方法
EP2365553A1 (en) * 2003-07-28 2011-09-14 Kyocera Corporation Multi-layer piezoelectric element
US7475967B2 (en) * 2003-09-25 2009-01-13 Panasonic Corporation Piezoelectric element, ink-jet head with same, and their manufacturing methods
DE602006017457D1 (de) * 2005-02-21 2010-11-25 Brother Ind Ltd Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktors
JP4453830B2 (ja) * 2005-03-25 2010-04-21 セイコーエプソン株式会社 圧電素子およびその製造方法、インクジェット式記録ヘッド、並びに、インクジェットプリンタ
JP2006278489A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Seiko Epson Corp 圧電素子及びアクチュエータ装置並びに液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US7364276B2 (en) * 2005-09-16 2008-04-29 Eastman Kodak Company Continuous ink jet apparatus with integrated drop action devices and control circuitry
US7273270B2 (en) 2005-09-16 2007-09-25 Eastman Kodak Company Ink jet printing device with improved drop selection control
US7673976B2 (en) 2005-09-16 2010-03-09 Eastman Kodak Company Continuous ink jet apparatus and method using a plurality of break-off times
DE102005061528B8 (de) * 2005-12-22 2010-06-10 Siemens Ag Piezokeramisches Bauteil mit Bleizirkonattitanat mit Eisen-Wolfram-Dotierung, Verfahren zum Herstellen des piezokeramischen Bauteils und seine Verwendung
JP5251031B2 (ja) * 2006-09-08 2013-07-31 セイコーエプソン株式会社 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、センサー
US7777395B2 (en) * 2006-10-12 2010-08-17 Eastman Kodak Company Continuous drop emitter with reduced stimulation crosstalk
US8089031B2 (en) * 2007-02-27 2012-01-03 Tokyo Electron Limited Heating apparatus for heating objects to be heated, heating method for heating the objects to be heated, and storage medium in which computer-readable program is stored
US7758171B2 (en) * 2007-03-19 2010-07-20 Eastman Kodak Company Aerodynamic error reduction for liquid drop emitters
JP5277696B2 (ja) * 2008-04-07 2013-08-28 パナソニック株式会社 圧電デバイスの製造方法
US8044557B2 (en) * 2007-04-24 2011-10-25 Panasonic Corporation Piezoelectric device and its manufacturing method
JP4505492B2 (ja) * 2007-11-06 2010-07-21 富士フイルム株式会社 ペロブスカイト型酸化物、強誘電体膜、強誘電体素子、及び液体吐出装置
JP4737185B2 (ja) * 2007-11-15 2011-07-27 ソニー株式会社 圧電素子、角速度センサ、及び圧電素子の製造方法
JP2010021512A (ja) * 2008-01-30 2010-01-28 Ngk Insulators Ltd 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法
JP5475272B2 (ja) * 2008-03-21 2014-04-16 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子
JP4551949B2 (ja) 2008-05-30 2010-09-29 株式会社東芝 電子機器
JP2010167570A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドの製造方法、アクチュエーター装置の製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US8557088B2 (en) * 2009-02-19 2013-10-15 Fujifilm Corporation Physical vapor deposition with phase shift
US8540851B2 (en) * 2009-02-19 2013-09-24 Fujifilm Corporation Physical vapor deposition with impedance matching network
EP2243586B1 (de) * 2009-04-22 2014-07-02 KUKA Roboter GmbH Verfahren und Kontrollvorrichtung zum Schweißen mittels einer Positioniervorrichtung
JP2009293130A (ja) * 2009-08-26 2009-12-17 Fujifilm Corp ペロブスカイト型酸化物、強誘電体膜、強誘電体素子、及び液体吐出装置
JP5523167B2 (ja) * 2010-03-30 2014-06-18 日本碍子株式会社 セラミックス及び圧電／電歪素子
JP5582948B2 (ja) * 2010-09-29 2014-09-03 富士フイルム株式会社 内視鏡装置
WO2013021614A1 (ja) 2011-08-08 2013-02-14 パナソニック株式会社 圧電体素子
US9689748B2 (en) 2011-08-08 2017-06-27 Panasonic Corporation Infrared detection element
US8727504B2 (en) 2011-11-11 2014-05-20 Stmicroelectronics, Inc. Microfluidic jetting device with piezoelectric actuator and method for making the same
US8956325B2 (en) 2011-12-07 2015-02-17 Stmicroelectronics, Inc. Piezoelectric microfluidic pumping device and method for using the same
JP6023722B2 (ja) * 2011-12-22 2016-11-09 キヤノンアネルバ株式会社 ＳｒＲｕＯ３膜の成膜方法
JP5904591B2 (ja) * 2012-03-15 2016-04-13 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス
JP2013197522A (ja) 2012-03-22 2013-09-30 Ricoh Co Ltd 圧電体薄膜素子とその製造方法、該圧電体薄膜素子を用いた液滴吐出ヘッドおよびインクジェット記録装置
TW201416140A (zh) * 2012-10-31 2014-05-01 Ind Tech Res Inst 可撓式超音波致動裝置
US9162454B2 (en) 2013-04-11 2015-10-20 Eastman Kodak Company Printhead including acoustic dampening structure
US9168740B2 (en) 2013-04-11 2015-10-27 Eastman Kodak Company Printhead including acoustic dampening structure
JP6567970B2 (ja) * 2013-07-25 2019-08-28 日本碍子株式会社 複合基板の製法
US9437806B2 (en) 2013-12-02 2016-09-06 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric thin film, method of manufacturing the same, piezoelectric thin film manufacturing apparatus and liquid ejection head
US9199462B1 (en) 2014-09-19 2015-12-01 Eastman Kodak Company Printhead with print artifact supressing cavity
JP6460387B2 (ja) 2015-01-26 2019-01-30 Tdk株式会社 圧電薄膜素子、圧電アクチュエータ、圧電センサ、並びにハードディスクドライブ、及びインクジェットプリンタ装置
JP6428345B2 (ja) 2015-02-16 2018-11-28 三菱マテリアル株式会社 Ｐｔｚｔ圧電体膜及びその圧電体膜形成用液組成物の製造方法
WO2017085924A1 (ja) 2015-11-16 2017-05-26 富士フイルム株式会社 圧電体膜、圧電素子、および液体吐出装置
US10865311B2 (en) 2016-05-18 2020-12-15 Canon Kabushiki Kaisha Coating liquid for forming piezoelectric thin film, method of producing coating liquid for forming piezoelectric thin film, piezoelectric thin film, method of manufacturing piezoelectric thin film, and liquid ejection head
US10618285B2 (en) 2016-06-17 2020-04-14 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric substrate and method of manufacturing the piezoelectric substrate, and liquid ejection head
JP6992239B2 (ja) * 2017-09-14 2022-01-13 株式会社アルバック 車載用ｐｚｔ薄膜積層体の製造方法
CN112853286A (zh) 2019-11-12 2021-05-28 应用材料公司 压电膜的物理气相沉积
JP7552180B2 (ja) * 2020-01-28 2024-09-18 株式会社リコー 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの製造方法
US12550616B2 (en) * 2022-08-17 2026-02-10 Fujifilm Dimatix, Inc. Process of epitaxial grown PZT film and method of making a PZT device

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50145899A (ja) * 1974-05-07 1975-11-22
JPS5787188A (en) * 1980-11-20 1982-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of piezoelectric ceramics
JPH062614B2 (ja) * 1984-10-31 1994-01-12 三菱マテリアル株式会社 セラミックス材料
US5198269A (en) * 1989-04-24 1993-03-30 Battelle Memorial Institute Process for making sol-gel deposited ferroelectric thin films insensitive to their substrates
DE69026765T2 (de) * 1989-07-11 1996-10-24 Ngk Insulators Ltd Einen piezoelektrischen/elektrostriktiven Film enthaltende piezoelektrischer/elektrostriktiver Antrieb
JPH03232755A (ja) * 1990-02-08 1991-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電磁器の製造方法
JPH045874A (ja) * 1990-04-21 1992-01-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 強誘電体薄膜およびその製造方法
JPH04149078A (ja) * 1990-10-08 1992-05-22 Japan Radio Co Ltd 圧電振動子、超音波送受波器及び超音波送受波器用圧電材料の製造方法
US5265315A (en) * 1990-11-20 1993-11-30 Spectra, Inc. Method of making a thin-film transducer ink jet head
JP3021930B2 (ja) * 1991-02-13 2000-03-15 三菱マテリアル株式会社 強誘電体薄膜の結晶配向性制御方法
JP3048072B2 (ja) * 1991-05-25 2000-06-05 ローム株式会社 酸化膜の成膜方法及びその装置
JP2834355B2 (ja) * 1991-11-25 1998-12-09 松下電器産業株式会社 強誘電体薄膜構成体の製造方法
JPH05257103A (ja) * 1992-03-11 1993-10-08 Ricoh Co Ltd 強誘電体薄膜及びその作製方法
WO1993022140A1 (fr) * 1992-04-23 1993-11-11 Seiko Epson Corporation Tete a jet de liquide et procede de production associe
JP3218406B2 (ja) * 1992-04-23 2001-10-15 キヤノン株式会社 カンチレバー型変位素子、及びこれを用いたカンチレバー型プローブ、及びこのカンチレバー型プローブを用いた走査型トンネル顕微鏡、情報処理装置
JP3144948B2 (ja) * 1992-05-27 2001-03-12 日本碍子株式会社 インクジェットプリントヘッド
JP3144949B2 (ja) * 1992-05-27 2001-03-12 日本碍子株式会社 圧電／電歪アクチュエータ
JP3244311B2 (ja) * 1992-09-28 2002-01-07 ローム株式会社 半導体装置の製造方法
JP3212159B2 (ja) * 1992-09-28 2001-09-25 ローム株式会社 結晶性薄膜製造方法
JPH06168624A (ja) * 1992-11-27 1994-06-14 Murata Mfg Co Ltd 強誘電体薄膜素子
US5504388A (en) * 1993-03-12 1996-04-02 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive element having electrode film(s) with specified surface roughness
JP3207315B2 (ja) * 1993-03-12 2001-09-10 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子
JP3232755B2 (ja) 1993-03-24 2001-11-26 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
JP3341357B2 (ja) * 1993-06-08 2002-11-05 セイコーエプソン株式会社 圧電体薄膜素子
JPH0794600A (ja) * 1993-06-29 1995-04-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP3521499B2 (ja) * 1993-11-26 2004-04-19 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子
JP3282085B2 (ja) * 1993-12-28 2002-05-13 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子の製造方法
JP3461398B2 (ja) * 1994-01-13 2003-10-27 ローム株式会社 誘電体キャパシタおよびその製造方法
JP3162584B2 (ja) * 1994-02-14 2001-05-08 日本碍子株式会社 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法
JP3837712B2 (ja) * 1996-02-16 2006-10-25 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 強誘電体キャパシタ及びその製造方法
JP3209082B2 (ja) * 1996-03-06 2001-09-17 セイコーエプソン株式会社 圧電体薄膜素子及びその製造方法、並びにこれを用いたインクジェット式記録ヘッド

Cited By (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10219460A (ja) * 1997-02-04 1998-08-18 Seiko Epson Corp セラミックス薄膜及びその製造方法
US6494567B2 (en) 2000-03-24 2002-12-17 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element and manufacturing method and manufacturing device thereof
US6499837B2 (en) 2000-03-24 2002-12-31 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element and manufacturing method and manufacturing device thereof
JP4875827B2 (ja) * 2000-10-03 2012-02-15 パナソニック株式会社 圧電薄膜及びその製造方法、並びにその圧電薄膜を備えた圧電素子、並びにその圧電素子を用いたインクジェットヘッド、並びにそのインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置
US6764167B2 (en) 2000-10-16 2004-07-20 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording head inkjet recording apparatus
US6869170B2 (en) 2000-10-16 2005-03-22 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording head having a vibration plate prevented from being damaged and ink-jet recording apparatus for using the same
US6705708B2 (en) 2001-02-09 2004-03-16 Seiko Espon Corporation Piezoelectric thin-film element, ink-jet head using the same, and method for manufacture thereof
US7065847B2 (en) 2001-02-09 2006-06-27 Seiko Epson Corporation Method for the manufacture of a piezoelectric element
US7254877B2 (en) 2001-02-09 2007-08-14 Seiko Epson Corporation Method for the manufacture of a piezoelectric element
JP2002299710A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Kyocera Corp 積層型圧電素子及び噴射装置
US7475461B2 (en) 2001-09-28 2009-01-13 Seiko Epson Corporation Method and manufacturing a piezoelectric thin film element
JP2003133604A (ja) * 2001-10-26 2003-05-09 Seiko Epson Corp 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
US7033001B2 (en) 2001-12-18 2006-04-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, manufacturing method thereof, and ink jet type recording apparatus
US7478558B2 (en) 2001-12-18 2009-01-20 Panasonic Corporation Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
US7328490B2 (en) 2002-01-22 2008-02-12 Seiko Epson Corporation Method for manufacturing a liquid jetting head
US6883901B2 (en) 2002-01-22 2005-04-26 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element, liquid jetting head, and method for manufacturing thereof
US7083269B2 (en) 2002-01-29 2006-08-01 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element, liquid jetting head, and method for manufacturing thereof
US6969157B2 (en) 2002-05-31 2005-11-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
US7185540B2 (en) 2002-06-20 2007-03-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
US7083270B2 (en) 2002-06-20 2006-08-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
US7882636B2 (en) 2003-09-26 2011-02-08 Fujifilm Corporation Inkjet head, method of manufacturing inkjet head, and inkjet recording apparatus
JP2005150491A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Canon Inc アクチュエータおよびインクジェットヘッド
CN1323841C (zh) * 2003-11-28 2007-07-04 精工爱普生株式会社 致动装置的制造方法、及包括该致动装置的液体喷射装置
JP2008214185A (ja) * 2004-02-27 2008-09-18 Canon Inc 圧電体薄膜、これを用いた圧電体素子、圧電アクチュエータ、インクジェット記録ヘッド
JP2011201773A (ja) * 2004-02-27 2011-10-13 Canon Inc 圧電体薄膜、これを用いた圧電体素子、圧電アクチュエータ、インクジェット記録ヘッド
US7530676B2 (en) 2004-03-05 2009-05-12 Panasonic Corporation Piezoelectric element, inkjet head, angular velocity sensor, methods for manufacturing them and inkjet recording device
JP2005295786A (ja) * 2004-03-11 2005-10-20 Seiko Epson Corp アクチュエータ装置の製造方法及び液体噴射装置
US7312558B2 (en) 2004-04-02 2007-12-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, and ink jet recording apparatus
JP2005333088A (ja) * 2004-05-21 2005-12-02 Sony Corp 圧電素子、圧電装置および角速度センサ
JP2006185950A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Ngk Insulators Ltd 圧電／電歪体、圧電／電歪積層体、及び圧電／電歪膜型アクチュエータ
JP2006278562A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Seiko Epson Corp 圧電素子及びアクチュエータ装置並びに液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US7562968B2 (en) 2005-03-30 2009-07-21 Seiko Epson Corporation Piezoelectric element, liquid-jet head and liquid-jet apparatus
JP2006278835A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Seiko Epson Corp 圧電素子及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置
JP2006306709A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Seiko Epson Corp 誘電体膜の製造方法及び圧電体素子の製造方法並びに液体噴射ヘッドの製造方法、誘電体膜、圧電体素子、及び液体噴射装置
US7589450B2 (en) 2005-07-08 2009-09-15 Seiko Epson Corporation Actuator device, liquid-jet head and liquid-jet apparatus
JP2007152912A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Seiko Epson Corp 圧電素子の製造方法及び圧電素子並びに液体噴射ヘッド
JP2007173604A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Seiko Epson Corp 圧電素子の製造方法及び液体噴射ヘッドの製造方法
JP2008042191A (ja) * 2006-07-14 2008-02-21 Canon Inc 圧電体素子、インクジェットヘッド及び圧電体素子の製造方法
JP2008042192A (ja) * 2006-07-14 2008-02-21 Canon Inc 圧電体素子、圧電体の製造方法及び液体噴射ヘッド
JP2008042190A (ja) * 2006-07-14 2008-02-21 Canon Inc 圧電体の製造方法、圧電体素子及び液体吐出ヘッド
JP2008078408A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Seiko Epson Corp アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド
JP2008078407A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Seiko Epson Corp アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド
JP2008171858A (ja) * 2007-01-09 2008-07-24 Seiko Epson Corp 圧電素子、圧電体の製造方法及び熱処理装置
JP2008181917A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Seiko Epson Corp 圧電素子の製造方法、インクジェット式記録ヘッドの製造方法、およびインクジェットプリンターの製造方法
US8020974B2 (en) 2007-01-31 2011-09-20 Panasonic Corporation Piezoelectric thin film device and piezoelectric thin film device manufacturing method, and inkjet head and inkjet recording apparatus
JP2008218716A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Seiko Epson Corp 圧電素子、インクジェット式記録ヘッド、およびインクジェットプリンター
JP2008153674A (ja) * 2007-12-25 2008-07-03 Seiko Epson Corp インクジェット式記録ヘッド及び圧電体素子
JP2010018510A (ja) * 2007-12-27 2010-01-28 Ngk Insulators Ltd 結晶配向セラミックス
JP2010062174A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Honda Motor Co Ltd 圧電セラミック材料及びアクチュエータ
JP2010155772A (ja) * 2008-12-01 2010-07-15 Ngk Insulators Ltd 新規な誘電体ナノポア材料及びその製法
JP2011014820A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Seiko Epson Corp 圧電体薄膜、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置の製造方法
JP2011037149A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及びそれを用いた液体噴射装置
JP2011009755A (ja) * 2010-07-12 2011-01-13 Kyocera Corp アクチュエータ用圧電部材
US9919342B2 (en) 2011-02-15 2018-03-20 Fujifilm Dimatix, Inc. Piezoelectric transducers using micro-dome arrays
JP2014511055A (ja) * 2011-02-15 2014-05-01 フジフィルム ディマティックス， インコーポレイテッド マイクロドームアレイを使用した圧電トランスデューサ
US10478857B2 (en) 2011-02-15 2019-11-19 Fujifilm Dimatix, Inc. Piezoelectric transducers using micro-dome arrays
US10411183B2 (en) 2014-03-27 2019-09-10 Mitsubishi Materials Corporation Composition for forming Mn-doped PZT-based piezoelectric film and Mn-doped PZT-based piezoelectric film
US10112872B2 (en) 2014-03-28 2018-10-30 Mitsubishi Materials Corporation Composition for forming Mn and Nb co-doped PZT-based piezoelectric film
JPWO2015146607A1 (ja) * 2014-03-28 2017-04-13 三菱マテリアル株式会社 Ｍｎ及びＮｂドープのＰＺＴ系圧電体膜形成用組成物
JP2014209642A (ja) * 2014-06-12 2014-11-06 京セラ株式会社 積層型電子部品およびその製法
JP2020053620A (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 株式会社リコー 強誘電体薄膜形成用溶液、強誘電体薄膜、圧電素子、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体吐出装置および圧電装置
WO2020241743A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 三菱マテリアル株式会社 圧電体膜の製造方法、圧電体膜および圧電素子
JPWO2020241743A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006310877A (ja) 2006-11-09
JP2006324681A (ja) 2006-11-30
DE69623349D1 (de) 2002-10-02
EP0764992B1 (en) 2000-08-23
EP0764992A1 (en) 1997-03-26
EP0928033A3 (en) 1999-08-04
DE69609915D1 (de) 2000-09-28
JP4618196B2 (ja) 2011-01-26
EP0928033B1 (en) 2002-08-28
DE69625713T2 (de) 2003-08-07
JP2006339663A (ja) 2006-12-14
JP4921863B2 (ja) 2012-04-25
JP4424333B2 (ja) 2010-03-03
DE69625713D1 (de) 2003-02-13
EP0928033A2 (en) 1999-07-07
EP0928033B8 (en) 2003-05-28
US6097133A (en) 2000-08-01
JP2006287255A (ja) 2006-10-19
JP4572346B2 (ja) 2010-11-04
EP0928034A3 (en) 1999-08-04
JP3890634B2 (ja) 2007-03-07
EP0764992B8 (en) 2003-07-02
US6294860B1 (en) 2001-09-25
US6387225B1 (en) 2002-05-14
DE69623349T2 (de) 2002-12-19
EP0928034A2 (en) 1999-07-07
JP2006287254A (ja) 2006-10-19
EP0928034B8 (en) 2003-05-28
DE69609915T2 (de) 2000-12-21
EP0928034B1 (en) 2003-01-08
JP4424332B2 (ja) 2010-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3890634B2 (ja) 圧電体薄膜素子及びインクジェット式記録ヘッド
US7240409B2 (en) Process of making a piezoelectric thin film component
US5825121A (en) Thin film piezoelectric device and ink jet recording head comprising the same
JP3487068B2 (ja) 圧電体薄膜およびその製造法ならびにそれを用いたインクジェット記録ヘッド
JPH09223830A (ja) 圧電体薄膜およびその製造法ならびにそれを用いたインクジェット記録ヘッド
US7874648B2 (en) Manufacturing method for piezoelectric body, piezoelectric element, and liquid discharge head
JP5370346B2 (ja) 圧電体素子およびインクジェット式記録ヘッド
JP6967008B2 (ja) 圧電薄膜素子
JP3903474B2 (ja) アクチュエータ、及びインクジェット式記録ヘッド、並びに圧電体薄膜素子の製造方法
JP5398131B2 (ja) 圧電体素子、圧電体の製造方法及び液体噴射ヘッド
JP5354876B2 (ja) 圧電体の製造方法、圧電体素子及び液体吐出ヘッド
JPH10290033A (ja) 圧電体薄膜素子、これを用いたアクチュエータ、インクジェット式記録ヘッド、並びに圧電体薄膜素子の製造方法
JP5010132B2 (ja) 圧電体膜及びその製造方法
JP2006173646A (ja) 強誘電体薄膜素子、圧電アクチュエーター、液体吐出ヘッド
JP2008074109A (ja) インクジェット式記録ヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060418

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060614

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060704

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060901

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20060907

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101215

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101215

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111215

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111215

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131215

Year of fee payment: 7

EXPY Cancellation because of completion of term