JP2013197522A - 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 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成膜振動板3と、成膜振動板3上に設けられた導電性酸化物からなる下部電極5と、下部電極5上に設けられる多結晶体からなる圧電体薄膜6と、圧電体薄膜6上に設けられた上部電極7を有する。しかも、下部電極5は、成膜振動板3上に形成された酸化チタン密着層8と、酸化チタン密着層8の上に形成された白金電極5aと、白金電極5aの上に形成された導電性酸化物よりなり、且つ空孔のない緻密な導電性酸化物膜5bである。
【選択図】 図1
Description
<圧電体薄膜素子2のより具体的な構成および製造方法>
[構成]
また、図2に示したように圧電体薄膜素子(圧電アクチュエータ)は、図1の基板1と、基板1上に設けられた圧電体薄膜素子(圧電素子)2を有する。そして、圧電体薄膜素子2下部電極5は、図2におけるように金属製の第1の電極である白金電極5a(白金電極層である白金電極薄膜すなわち白金膜)と、白金電極5a上に設けられ(積層され)た第2の電極である導電性酸化物膜5bを有する。そして、この白金電極5aは酸化チタン密着層(酸化チタン膜)8を介して成膜振動板3上に設けられ(積層され)ている。
[製造方法]
次に、圧電体薄膜素子(圧電素子)2の製造方法を図2を用いて説明する。
膜し、成膜後、120℃乾燥→500℃熱分解を行った。3層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理(温度750℃)をRTA(急速熱処理)にて行った。このときPZTの膜厚は240nmであった。この工程を計8回(24層)実施し、約2μmのPZT膜厚を得た。
(比較例1)
上述したように下部電極5にSRO(SrRuO3)膜が形成された実施例1(実施例2)の圧電体薄膜素子2に対して、下部電極5にSRO(SrRuO3)膜が形成されていない圧電体薄膜素子を比較例1として作成して、実施例1(実施例2)と比較例1の粒子径や空孔の有無、耐電圧等を以下に説明するように測定して比較した。以下、この測定の比較結果を説明する。
1a 圧力室
2 圧電体薄膜素子
3 成膜振動板(振動板、下地)
4 電気−機械変換素子
5 下部電極
5a 白金電極(第1の電極)
5b 導電性酸化物膜(第2の電極)
6 圧電体薄膜
7 上部電極
7a 第1の上部電極(第3の電極)
7b 第2の上部電極(第4の電極)
8 酸化チタン密着層
9 ノズル板
9a ノズル
11 第5の電極
12 第6の電極
20 圧電アクチュエーター基板
21 共通流路
22 加圧室(圧力室))
23 インク供給口
24 収容凹部
30 圧電素子カバー板
81 記録装置本体
94 インクジェット記録ヘッド(記録ヘッド)
CHd カラーインクジェット記録ヘッド
Hd インクジェット記録ヘッド
SRO 導電性酸化物(SrRuO3)
Claims (11)
- 振動板と、
前記振動板上に設けられた導電性酸化物からなる下部電極と、
前記下部電極上に設けられる多結晶体からなる圧電体薄膜と、
前記圧電体薄膜上に設けられた上部電極を有する圧電体薄膜素子であって、
前記下部電極は、
前記振動板上に形成された酸化チタン膜と、
前記酸化チタン膜の上に形成された白金膜と、
前記白金膜の上に形成された導電性酸化物よりなり、且つ空孔のない緻密な膜であることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 請求項1に記載の圧電体薄膜素子において、
前記基板にはSi基板が用いられていると共に、前記振動板は前記Si基板上に設けられていることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 請求項1又は2に記載の圧電体薄膜素子において、
前記導電性酸化物は前記白金膜と格子定数が整合する材料から形成され、前記導電性酸化物の横方向の平均粒子径を前記白金膜の横方向の平均粒子径よりも大きく形成されていることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧電体薄膜素子において、
前記導電性酸化物がルテニウム酸ストロンチウム(SRO)であることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧電体薄膜素子において、
前記導電性酸化物は、ルテニウム酸ストロンチウム(SRO)からなり且つペロブスカイト構造を有する(111)が優先配向していることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧電体薄膜素子において、
白金膜の厚さが250nm以下であることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の圧電体薄膜素子において、
前記圧電体薄膜がゾルゲル法により成膜されたものであることを特徴とする圧電体薄膜素子。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の圧電体薄膜素子において、
前記導電性酸化物は450から600℃にてスパッタ成膜することにより形成されていることを特徴とする圧電体薄膜素子の製造方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の前記酸化チタン膜は、絶縁膜上にチタン膜を形成した後に、該チタン膜をRTAにて熱酸化することにより形成されていることを特徴とする請求項1〜4記載の圧電体薄膜素子の製造方法。
- 請求項2〜9のいずれか1項に記載の圧電体薄膜素子の基板に上下に開放する加圧室が設けられ、前記加圧室の上部開放端が前記振動板で閉成され、前記加圧室の下部開放端がノズル板で閉成され、前記ノズル板に前記加圧室に連通する液滴吐出用のノズルが設けられていて、前記キャビティ内に供給される液体を前記振動板から作用する圧力により前記ノズルから滴下させることが可能に設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
- 請求項10に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
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