JP5754198B2 - Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and piezoelectric actuator - Google Patents

Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and piezoelectric actuator Download PDF

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Description

本発明は、ノズル開口から液体を吐出する液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電アクチュエーターに関する。   The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects liquid from a nozzle opening, a liquid ejecting apparatus, and a piezoelectric actuator.

インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電アクチュエーターにより変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが実用化されている。例えば、このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、振動板の表面全体に亘って成膜技術により均一な圧電体層を形成し、この圧電体層をリソグラフィー法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて圧力発生室毎に独立するように圧電アクチュエーターを形成したものがある。   A part of the pressure generating chamber communicating with the nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric actuator to pressurize the ink in the pressure generating chamber and discharge ink droplets from the nozzle opening. Inkjet recording heads have been put into practical use. For example, in such an ink jet recording head, a uniform piezoelectric layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique, and this piezoelectric layer is cut into a shape corresponding to the pressure generating chamber by a lithography method. Some piezoelectric actuators are formed so as to be independent for each pressure generating chamber.

このようなインクジェット式記録ヘッドに用いられる圧電アクチュエーターとしては、圧電アクチュエーターを構成する圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置が２θ＝２１．７９〜２１．８８度の範囲内に規定したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。   As a piezoelectric actuator used in such an ink jet recording head, the X-ray diffraction peak position derived from the (100) plane of the piezoelectric layer constituting the piezoelectric actuator is in the range of 2θ = 21.79 to 21.88 degrees. What is defined in the document is known (for example, see Patent Document 1).

特開２００６−２７８８３５号公報JP 2006-278835 A

このような特許文献１に代表される圧電アクチュエーターでは、駆動しても圧電体層にクラック等の破壊が発生しない圧電アクチュエーターが望まれている。   In such a piezoelectric actuator represented by Patent Document 1, there is a demand for a piezoelectric actuator that does not break, such as cracks, in the piezoelectric layer even when driven.

なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに用いられる圧電アクチュエーターだけではなく、液体噴射ヘッド以外に用いられる圧電アクチュエーターにおいても同様に存在する。   Such a problem exists not only in a piezoelectric actuator used for a liquid ejecting head typified by an ink jet recording head but also in a piezoelectric actuator used for other than the liquid ejecting head.

本発明はこのような事情に鑑み、圧電体層の破壊を抑制して耐久性を向上した液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電アクチュエーターを提供することを課題とする。   In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid ejecting head, a liquid ejecting apparatus, and a piezoelectric actuator that have improved durability by suppressing destruction of a piezoelectric layer.

上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有し、前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、を具備し、前記圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニウムを含み、前記圧電体層が、（１００）面に優先配向するペロブスカイト構造を有し、前記第２電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）が、前記第１電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）よりも小さいことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、圧電アクチュエーターの駆動時に圧電体層にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。また、圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニウムを含むことで、低い駆動電圧で高い圧電特性を得ることができる圧電アクチュエーターを実現できる。
ここで、前記圧電体層は、前記第１電極側から前記第２電極側に向かって、（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）が、徐々に漸小していることが好ましい。これによれば、さらに圧電体層の破壊を抑制することができる。
また、前記圧電体層の前記第１電極側と第２電極側とで、（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）の差が、０．０３８度以上であることが好ましい。これによれば、圧電体層のクラック率を著しく低く抑えられる。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、耐久性及び信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
また、本発明の他の態様は、第１電極と、該第１電極上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２電極と、を具備し、前記圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニウムを含み、前記圧電体層が、（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造を有し、前記第２電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）が、前記第１電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）よりも小さいことを特徴とする圧電アクチュエーターにある。
かかる態様では、圧電アクチュエーターの駆動時に圧電体層にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。また、圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニウムを含むことで、低い駆動電圧で高い圧電特性を得ることができる圧電アクチュエーターを実現できる。
さらに、他の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有し、前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、を具備し、前記圧電体層が、（１００）面に優先配向するペロブスカイト構造を有し、前記第２電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）が、前記第１電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）よりも小さいことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、圧電アクチュエーターの駆動時に圧電体層にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。 An aspect of the present invention that solves the above problem is provided with a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening that ejects liquid, a first electrode, a piezoelectric layer provided on the first electrode, and a piezoelectric layer provided on the piezoelectric layer. And a piezoelectric actuator that causes a pressure change in the pressure generation chamber, wherein the piezoelectric layer contains lead, titanium, and zirconium, and the piezoelectric layer has a (100) plane. The X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane of the piezoelectric layer on the second electrode side has a perovskite structure preferentially oriented to the first electrode side. In the liquid jet head, the X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane is smaller.
In this aspect, it is possible to suppress the occurrence of breakage such as cracks in the piezoelectric layer when the piezoelectric actuator is driven. In addition, since the piezoelectric layer contains lead, titanium, and zirconium, a piezoelectric actuator that can obtain high piezoelectric characteristics with a low driving voltage can be realized.
Here, in the piezoelectric layer, the X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane gradually decreases from the first electrode side toward the second electrode side. Is preferred. According to this, the destruction of the piezoelectric layer can be further suppressed.
Moreover, it is preferable that the difference in the X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane is 0.038 degrees or more between the first electrode side and the second electrode side of the piezoelectric layer. . According to this, the crack rate of the piezoelectric layer can be remarkably reduced.
According to another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to the above aspect.
In this aspect, a liquid ejecting apparatus with improved durability and reliability can be realized.
According to another aspect of the present invention, the piezoelectric body includes a first electrode, a piezoelectric layer provided on the first electrode, and a second electrode provided on the piezoelectric layer. The layer includes lead, titanium, and zirconium, and the piezoelectric layer has a perovskite structure preferentially oriented in the (100) plane, and is derived from the (100) plane of the piezoelectric layer on the second electrode side. In the piezoelectric actuator, the diffraction peak position (2θ) of the line is smaller than the diffraction peak position (2θ) of the X-ray derived from the (100) plane of the piezoelectric layer on the first electrode side.
In this aspect, it is possible to suppress the occurrence of breakage such as cracks in the piezoelectric layer when the piezoelectric actuator is driven. In addition, since the piezoelectric layer contains lead, titanium, and zirconium, a piezoelectric actuator that can obtain high piezoelectric characteristics with a low driving voltage can be realized.
In another aspect, a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid, a first electrode, a piezoelectric layer provided on the first electrode, and a second electrode provided on the piezoelectric layer A piezoelectric actuator that causes a pressure change in the pressure generation chamber, wherein the piezoelectric layer has a perovskite structure preferentially oriented in a (100) plane, and the piezoelectric layer on the second electrode side The X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane of the body layer is more than the X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane of the piezoelectric layer on the first electrode side. The liquid ejecting head is characterized by being small.
In this aspect, it is possible to suppress the occurrence of breakage such as cracks in the piezoelectric layer when the piezoelectric actuator is driven.

ここで、前記圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニウムを含むことが好ましい。これによれば、低い駆動電圧で高い圧電特性を得ることができる圧電アクチュエーターを実現できる。 Here, the piezoelectric layer preferably contains lead, titanium, and zirconium . According to this, a piezoelectric actuator capable of obtaining high piezoelectric characteristics with a low drive voltage can be realized.

また、前記圧電体層は、前記第１電極側から前記第２電極側に向かって、（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）が、徐々に漸小していることが好ましい。これによれば、さらに圧電体層の破壊を抑制することができる。   In the piezoelectric layer, the X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane gradually decreases from the first electrode side toward the second electrode side. preferable. According to this, the destruction of the piezoelectric layer can be further suppressed.

また、前記圧電体層の前記第１電極側と第２電極側とで、（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）の差が、０．０３８度以上であることが好ましい。これによれば、圧電体層のクラック率を著しく低く抑えられる。   Moreover, it is preferable that the difference in the X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane is 0.038 degrees or more between the first electrode side and the second electrode side of the piezoelectric layer. . According to this, the crack rate of the piezoelectric layer can be remarkably reduced.

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、耐久性及び信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。 According to another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to the above aspect.
In this aspect, a liquid ejecting apparatus with improved durability and reliability can be realized.

また、第１電極と、該第１電極上に設けられた圧電体層と、該圧電体層上に設けられた第２電極と、を具備し、前記圧電体層が、（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造を有し、前記第２電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）が、前記第１電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）よりも小さいことを特徴とする圧電アクチュエーターにある。
かかる態様では、圧電アクチュエーターの駆動時に圧電体層にクラック等の破壊が発生するのを抑制することができる。 A first electrode; a piezoelectric layer provided on the first electrode; and a second electrode provided on the piezoelectric layer, wherein the piezoelectric layer has a (100) plane. The X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane of the piezoelectric layer on the second electrode side has a preferentially oriented perovskite structure. The piezoelectric actuator is characterized by being smaller than the diffraction peak position (2θ) of the X-ray derived from the (100) plane.
In this aspect, it is possible to suppress the occurrence of breakage such as cracks in the piezoelectric layer when the piezoelectric actuator is driven.

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of the recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態１に係る測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１に係る測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１に係る測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１に係る測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a recording apparatus according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図２（ａ）は図１の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet recording head which is an example of a liquid ejecting head according to the present embodiment, FIG. 2A is a plan view of FIG. 1, and FIG. It is AA 'sectional view taken on the line of a).

図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板からなる。流路形成基板１０の一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等からなる絶縁体膜５５が形成されている。 流路形成基板１０には、一方の面とは反対側の面となる他方面側から異方性エッチングすることにより、圧力発生室１２が形成されている。そして、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向と称する。また、第１の方向と直交する方向を第２の方向と称する。各圧力発生室１２の第２の方向の一端部側には、連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。連通部１３は、後述する保護基板３０のマニホールド部３１と連通して圧力発生室１２の列毎に共通のインク室となるマニホールド１００の一部を構成する。 As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is formed of a silicon single crystal substrate having a (110) crystal plane orientation in this embodiment. An elastic film 50 made of silicon dioxide is formed on one surface of the flow path forming substrate 10, and an insulator film 55 made of zirconium oxide (ZrO 2 ) or the like is formed on the elastic film 50. A pressure generating chamber 12 is formed in the flow path forming substrate 10 by anisotropic etching from the other surface side which is the surface opposite to the one surface. The pressure generating chambers 12 partitioned by the plurality of partition walls 11 are juxtaposed along the direction in which the plurality of nozzle openings 21 are juxtaposed. Hereinafter, this direction is referred to as a direction in which the pressure generating chambers 12 are arranged side by side or a first direction. A direction orthogonal to the first direction is referred to as a second direction. A communication portion 13 is formed on one end portion side of each pressure generation chamber 12 in the second direction, and the communication portion 13 and each pressure generation chamber 12 are connected to an ink supply path 14 provided for each pressure generation chamber 12 and The communication is made via the communication path 15. That is, the flow path forming substrate 10 is provided with a liquid flow path including a pressure generation chamber 12, a communication portion 13, an ink supply path 14, and a communication path 15. The communication portion 13 communicates with a manifold portion 31 of the protective substrate 30 described later and constitutes a part of the manifold 100 that becomes a common ink chamber for each row of the pressure generation chambers 12.

流路形成基板１０には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは第２の方向の反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。本実施形態では、流路形成基板１０にノズルプレート２０を接着剤で接着した。   A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 communicating with the vicinity of the end of the pressure generation chamber 12 opposite to the ink supply path 14 in the second direction is formed in the flow path forming substrate 10 with an adhesive or It is fixed by a heat welding film or the like. In this embodiment, the nozzle plate 20 is bonded to the flow path forming substrate 10 with an adhesive.

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが、成膜及びリソグラフィー法により積層形成されて、圧電アクチュエーター３００を構成している。ここで、圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電アクチュエーター３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０という。本実施形態では、第１電極６０を圧電アクチュエーター３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエーター３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。   On the other hand, the elastic film 50 is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10 as described above, and the insulator film 55 is formed on the elastic film 50. Further, on the insulator film 55, the first electrode 60, the piezoelectric layer 70, and the second electrode 80 are laminated by film formation and lithography to constitute the piezoelectric actuator 300. Here, the piezoelectric actuator 300 refers to a portion including the first electrode 60, the piezoelectric layer 70, and the second electrode 80. In general, one electrode of the piezoelectric actuator 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. In this case, a portion that is configured by any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion 320. In the present embodiment, the first electrode 60 is used as a common electrode for the piezoelectric actuator 300 and the second electrode 80 is used as an individual electrode for the piezoelectric actuator 300. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. In the above-described example, the elastic film 50, the insulator film 55, and the first electrode 60 function as a diaphragm. However, the present invention is not limited to this. For example, the elastic film 50 and the insulator film 55 are provided. Instead, only the first electrode 60 may act as a diaphragm. Further, the piezoelectric actuator 300 itself may substantially serve as a diaphragm.

また、本実施形態の圧電体層７０としては、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜（ペロブスカイト型結晶）が挙げられる。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等を用いることができる。本実施形態では、圧電体層７０として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。 In addition, as the piezoelectric layer 70 of the present embodiment, a crystal film (perovskite crystal) having a perovskite structure made of a ferroelectric ceramic material having an electromechanical conversion effect formed on the first electrode 60 can be cited. As a material of the piezoelectric layer 70, for example, a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) or a material obtained by adding a metal oxide such as niobium oxide, nickel oxide or magnesium oxide to the piezoelectric material is suitable. It is. Specifically, lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lead lanthanum titanate ((Pb, La), TiO 3 ) ), Lead lanthanum zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ), lead magnesium titanate zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) (Mg, Nb) O 3 ), etc. Can do. In the present embodiment, lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric layer 70.

もちろん、圧電体層７０の材料としては、鉛、チタン、ジルコニウムを含む圧電材料に限定されず、非鉛系の圧電材料であってもよい。   Of course, the material of the piezoelectric layer 70 is not limited to a piezoelectric material containing lead, titanium, or zirconium, and may be a lead-free piezoelectric material.

圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を５μｍ以下の厚さで形成した。   The piezoelectric layer 70 is formed thick enough to suppress the thickness so as not to generate cracks in the manufacturing process and to exhibit sufficient displacement characteristics. For example, in this embodiment, the piezoelectric layer 70 is formed with a thickness of 5 μm or less.

また、圧電体層７０は、結晶面方位が（１００）面に優先配向している。なお、Ｘ線回折強度分布は、Ｘ線回折広角法（ＸＲＤ）によって圧電体層７０を測定すると、（１００）面、（１１０）面及び（１１１）面等に相当する回折強度のピークが発生する。そして、本発明で「結晶が（１００）面に優先配向している」とは、全ての結晶が（１００）面に配向している場合と、ほとんどの結晶（例えば、９０％以上）が（１００）面に優先配向している場合と、を含むものである。   The piezoelectric layer 70 has a crystal plane orientation preferentially oriented in the (100) plane. The X-ray diffraction intensity distribution shows that diffraction intensity peaks corresponding to the (100) plane, the (110) plane, the (111) plane, etc. are generated when the piezoelectric layer 70 is measured by the X-ray diffraction wide angle method (XRD). To do. In the present invention, “the crystal is preferentially oriented in the (100) plane” means that all the crystals are oriented in the (100) plane and most crystals (for example, 90% or more) are ( 100) plane is preferentially oriented.

また、圧電体層７０は、第１電極６０側の当該圧電体層７０の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）に対して、第２電極８０側の当該圧電体層７０の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）が小さくなっている。すなわち、圧電体層７０は、厚さ方向（第１電極６０から第２電極８０に向かう方向）において、（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）が徐々に異なるように設けられている。   In addition, the piezoelectric layer 70 corresponds to the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 on the first electrode 60 side. The diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 is small. That is, the piezoelectric layer 70 gradually differs in the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane in the thickness direction (the direction from the first electrode 60 to the second electrode 80). It is provided as follows.

本実施形態では、圧電体層７０の第２電極８０側の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）は、２１．９２度以上、２１．９５度以下であるのが好ましい。これに対して、圧電体層７０の第１電極６０側の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）は、２１．９５度より大きく、２２．００度以下であるのが好ましい。   In the present embodiment, the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 on the second electrode 80 side is 21.92 degrees or more and 21.95 degrees or less. Is preferred. In contrast, the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane on the first electrode 60 side of the piezoelectric layer 70 is greater than 21.95 degrees and less than 22.00 degrees. Preferably there is.

なお、圧電体層７０は、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーション法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等で形成することができる。そして、圧電体層７０は、例えば、製造時のゾルの組成や熱処理温度などを調整することで上述した結晶特性、すなわち、Ｘ線回折強度分布の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）を調整して形成することができる。   The piezoelectric layer 70 can be formed by a sol-gel method, a MOD (Metal-Organic Decomposition) method, a PVD (Physical Vapor Deposition) method such as a sputtering method or a laser ablation method. The piezoelectric layer 70 is, for example, an X-ray diffraction intensity distribution derived from the crystal characteristics described above by adjusting the sol composition at the time of manufacture, the heat treatment temperature, and the like, that is, the (100) plane of the X-ray diffraction intensity distribution. It can be formed by adjusting the diffraction peak position (2θ).

具体的には、例えば、ゾル−ゲル法又はＭＯＤ法で圧電体層７０を形成する場合、まず、圧電体層７０となる材料の有機物を含むゾルを塗布する（塗布工程）。次に、塗布したゾルを所定温度に加熱して一定時間乾燥させて圧電体前駆体膜を形成する（乾燥工程）。次に、乾燥した圧電体前駆体膜を所定温度に加熱して一定時間保持することにより脱脂する（脱脂工程）。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前躯体膜の有機成分を、例えば、ＮＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等として離脱させることであり、圧電体前駆体膜が結晶化しない程度に、すなわち、非晶質の圧電体前駆体膜を形成することを言う。次に、脱脂した圧電体前駆体膜を所定温度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ、圧電体層７０を形成する（焼成工程）。そして、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程を繰り返し行うことで、複数層の圧電体層７０を形成することができる。ちなみに、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程を複数回繰り返し行った後、複数の脱脂した圧電体前駆体膜を同時に焼成するようにしてもよい。 Specifically, for example, when the piezoelectric layer 70 is formed by a sol-gel method or a MOD method, first, a sol containing an organic substance of a material to be the piezoelectric layer 70 is applied (application step). Next, the applied sol is heated to a predetermined temperature and dried for a predetermined time to form a piezoelectric precursor film (drying step). Next, the dried piezoelectric precursor film is degreased by heating to a predetermined temperature and holding for a certain time (degreasing step). In addition, degreasing said here is separating the organic components of the piezoelectric precursor film as, for example, NO 2 , CO 2 , H 2 O, etc., so that the piezoelectric precursor film is not crystallized. That is, it means forming an amorphous piezoelectric precursor film. Next, the degreased piezoelectric precursor film is crystallized by heating to a predetermined temperature and holding for a certain period of time to form the piezoelectric layer 70 (firing step). A plurality of piezoelectric layers 70 can be formed by repeatedly performing the coating process, the drying process, the degreasing process, and the firing process. Incidentally, after repeatedly performing the coating process, the drying process, and the degreasing process a plurality of times, a plurality of degreased piezoelectric precursor films may be fired simultaneously.

そして、本実施形態の圧電体層７０のように、第１電極６０側の当該圧電体層７０の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）に対して、第２電極８０側の当該圧電体層７０の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）を小さくするには、繰り返し行う焼成工程を第１電極６０側から第２電極８０側に向かって高い温度で行うようにすればよい。すなわち、１層目の圧電体膜の焼成温度に比べて、最終層の圧電体膜の焼成温度を高くすればよい。ここで、圧電体層７０は、焼成温度が高くなると（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）が小さくなる傾向があるからである。ただし、１層目の圧電体膜の焼成温度と、最終層の圧電体膜の焼成温度との差は１００℃以下とするのが好ましい。１層目の圧電体膜の焼成温度と、最終層の圧電体膜の焼成温度との差が１００℃よりも高いと、最終層の焼成時に１層目の圧電体膜のＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）も変化してしまい、第１電極６０側と第２電極８０側とで回折ピーク位置（２θ）の差が小さくなってしまうからである。ちなみに、第２電極８０側の圧電体膜を焼成した際に、第１電極６０側の圧電体膜も同時に加熱されて回折ピーク位置（２θ）が著しく小さくなることは考え難い。これは、圧電体膜は、一度焼成して結晶化してしまうと、特性変化が起こりにくいからである。たとえ、第２電極８０側の圧電体膜を焼成した際に、第１電極６０側の圧電体膜も同時に加熱されて回折ピーク位置（２θ）が小さくなったとしても、両者には差が生じるため特に問題はない。なお、上述した例では、焼成工程時の温度について説明したが、温度だけではなく、所定温度で加熱する時間についても同様のことが言える。すなわち、圧電体層７０は、焼成時間が長くなれば（１００）面に由来する回折ピーク位置（２θ）は小さく、焼成時間が短ければ回折ピーク位置（２θ）は大きくなる傾向を有する。   Then, like the piezoelectric layer 70 of the present embodiment, with respect to the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 on the first electrode 60 side, In order to reduce the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 on the two-electrode 80 side, a repeated baking process is performed from the first electrode 60 side to the second electrode. What is necessary is just to carry out at high temperature toward 80 side. That is, the firing temperature of the final piezoelectric film may be higher than the firing temperature of the first piezoelectric film. Here, the piezoelectric layer 70 has a tendency that the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane tends to decrease as the firing temperature increases. However, the difference between the firing temperature of the first piezoelectric film and the firing temperature of the final piezoelectric film is preferably 100 ° C. or less. If the difference between the firing temperature of the first piezoelectric film and the firing temperature of the final piezoelectric film is higher than 100 ° C., the X-ray diffraction intensity distribution of the first piezoelectric film during firing of the final layer This is because the diffraction peak position (2θ) also changes, and the difference in the diffraction peak position (2θ) between the first electrode 60 side and the second electrode 80 side becomes small. Incidentally, when the piezoelectric film on the second electrode 80 side is baked, it is difficult to think that the piezoelectric film on the first electrode 60 side is simultaneously heated and the diffraction peak position (2θ) becomes extremely small. This is because the characteristic change of the piezoelectric film hardly occurs once it is fired and crystallized. Even if the piezoelectric film on the second electrode 80 side is baked, even if the piezoelectric film on the first electrode 60 side is simultaneously heated to reduce the diffraction peak position (2θ), there is a difference between the two. Therefore, there is no problem. In addition, although the temperature at the time of a baking process was demonstrated in the example mentioned above, the same can be said about not only temperature but the time heated at predetermined temperature. That is, the piezoelectric layer 70 has a tendency that the diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane is small when the firing time is long, and the diffraction peak position (2θ) is large when the firing time is short.

ここで、上述のように圧電体層７０の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）が、第１電極６０側に比べて第２電極８０側が小さいとは、上述した製造方法のように、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程を繰り返し行って複数層の圧電体膜を積層した圧電体層７０を形成する場合、１層目の圧電体膜を形成した後の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）に比べて、最終層の圧電体膜を形成した後の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）が小さくなっていることを言う。例えば、圧電体層７０として、１２層の圧電体膜を積層した場合、１層目の圧電体膜を焼成した後の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）と、１２層目の圧電体膜を焼成した後の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）とは図３に示すような回折ピーク位置（２θ）を示す。   Here, as described above, the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 is smaller on the second electrode 80 side than on the first electrode 60 side. When the piezoelectric layer 70 is formed by laminating a plurality of piezoelectric films by repeatedly performing the coating process, the drying process, the degreasing process, and the firing process as in the manufacturing method described above, the first piezoelectric film is formed. Compared to the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane after the X-ray diffraction intensity distribution, the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane after forming the final piezoelectric film is formed. It means that the diffraction peak position (2θ) is small. For example, when 12 layers of piezoelectric films are stacked as the piezoelectric layer 70, the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane after firing the first piezoelectric film. And the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane after the 12th layer piezoelectric film is baked indicates the diffraction peak position (2θ) as shown in FIG.

また、ここで、焼成温度を変化させた場合の回折ピーク位置（２θ）の測定結果を図４及び図５に示す。なお、図４では、１層目の圧電体膜を焼成した温度（焼成温度）を７００℃、７２０℃、７４０℃、８００℃とした場合の１層目の圧電体膜のＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）を測定したグラフであり、図５は、１２層目の圧電体膜を焼成した温度（焼成温度）を７００℃、７４０℃、８００℃とした場合の１２層目の圧電体膜のＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）を測定したグラフである。   Moreover, the measurement result of the diffraction peak position (2 (theta)) at the time of changing a calcination temperature here is shown in FIG.4 and FIG.5. In FIG. 4, the X-ray diffraction intensity distribution of the first piezoelectric film when the temperature (firing temperature) of baking the first piezoelectric film is 700 ° C., 720 ° C., 740 ° C., and 800 ° C. 5 is a graph obtained by measuring the diffraction peak position (2θ) of FIG. 5. FIG. 5 is a graph showing the twelfth layer when the twelfth piezoelectric film is baked at 700 ° C., 740 ° C., and 800 ° C. It is the graph which measured the diffraction peak position (2 (theta)) of the X-ray diffraction intensity distribution of a piezoelectric material film.

図４及び図５に示すように、焼成温度が高い方がＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）は小さくなり、焼成温度が低い方がＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）は大きくなることが分かる。そして、図４及び図５に示すように、１層目の圧電体膜であっても、１２層目の圧電体膜であっても、圧電体膜の積層状態に関係なく、焼成温度が高ければ（１００）面に由来する回折ピーク位置（２θ）が小さくなることが分かった。このことから、繰り返し行う焼成工程を第１電極６０側から第２電極８０側に向かって高い温度で行えば、圧電体層７０の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）を第１電極６０側から第２電極８０側に向かって徐々に小さくすることができる。   As shown in FIGS. 4 and 5, the higher the firing temperature, the smaller the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution, and the lower the firing temperature, the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution. Can be seen to grow. As shown in FIGS. 4 and 5, the firing temperature can be increased regardless of the laminated state of the piezoelectric film, whether it is the first piezoelectric film or the 12th piezoelectric film. It was found that the diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane is small. From this, if the repeated firing process is performed at a high temperature from the first electrode 60 side toward the second electrode 80 side, the diffraction peak position of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 (2θ) can be gradually decreased from the first electrode 60 side toward the second electrode 80 side.

なお、圧電体層７０を形成する際のゾルの組成を変更することでも、回折ピーク位置（２θ）を調整することができる。具体的には、圧電体層７０を形成するゾルに添加するマンガン（Ｍｎ）やニッケル（Ｎｉ）の添加量を調整することで回折ピーク位置（２θ）を調整することができる。   The diffraction peak position (2θ) can also be adjusted by changing the sol composition when forming the piezoelectric layer 70. Specifically, the diffraction peak position (2θ) can be adjusted by adjusting the amount of manganese (Mn) or nickel (Ni) added to the sol forming the piezoelectric layer 70.

ここで、複数のサンプルについて、圧電体膜形成工程を１２回繰り返し行った際の、１層目の圧電体膜を形成した後の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）と、１２層目の圧電体膜を形成した後の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）とを測定し、各圧電アクチュエーターを繰り返し駆動した際のクラックの発生の有無を測定した。圧電アクチュエーターの駆動は、３５Ｖ、３０億パルスで行った。また、クラックの発生率は、図１に示す１つのチップ上に３６０個の圧電アクチュエーターを設け、圧電体層にクラックが発生した割合を測定した。この結果を図６に示す。   Here, for a plurality of samples, the diffraction peak position of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane after forming the first piezoelectric film when the piezoelectric film forming process was repeated 12 times (2θ) and the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane after the formation of the piezoelectric film of the twelfth layer are measured, and each piezoelectric actuator is repeatedly driven The presence or absence of cracks was measured. The piezoelectric actuator was driven at 35V and 3 billion pulses. The crack generation rate was determined by providing 360 piezoelectric actuators on one chip shown in FIG. 1 and measuring the rate at which cracks occurred in the piezoelectric layer. The result is shown in FIG.

図６に示すように、圧電体層の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）の第１電極６０側と第２電極８０側との差が大きい方が圧電体層にクラックが発生し難い。特に、圧電体層の第１電極６０側と第２電極８０側との（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）の差を０．３８度以上とすることで、クラック率が２％以下と著しく低く抑えられる。   As shown in FIG. 6, the larger the difference between the first electrode 60 side and the second electrode 80 side of the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer, the piezoelectric is. Cracks are unlikely to occur in the body layer. In particular, the difference in the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane between the first electrode 60 side and the second electrode 80 side of the piezoelectric layer is set to 0.38 degrees or more. Further, the crack rate can be remarkably reduced to 2% or less.

以上のことから、圧電体層７０の（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）を第１電極６０側に比べて第２電極８０側を小さくすることで、圧電アクチュエーター３００を駆動した際の圧電体層７０のクラックを抑制して、信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを実現できる。特に、圧電体層７０の第１電極６０側と第２電極８０側との（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピーク位置（２θ）の差を０．３８度以上とすることで、殆どクラックの発生しない圧電アクチュエーター３００を実現することができる。   From the above, the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 is made smaller on the second electrode 80 side than on the first electrode 60 side. A crack in the piezoelectric layer 70 when the actuator 300 is driven can be suppressed, and a highly reliable ink jet recording head can be realized. In particular, the difference in the diffraction peak position (2θ) of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane between the first electrode 60 side and the second electrode 80 side of the piezoelectric layer 70 should be 0.38 degrees or more. Thus, the piezoelectric actuator 300 that hardly generates cracks can be realized.

さらに、このような圧電アクチュエーター３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。   Further, each second electrode 80 which is an individual electrode of such a piezoelectric actuator 300 is drawn from the vicinity of the end on the ink supply path 14 side and extended to the insulator film 55, for example, gold ( A lead electrode 90 made of Au) or the like is connected.

このような圧電アクチュエーター３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、マニホールド１００の少なくとも一部を構成するマニホールド部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このマニホールド部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、マニホールド部３１のみをマニホールドとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にマニホールドと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。   On the flow path forming substrate 10 on which such a piezoelectric actuator 300 is formed, that is, on the first electrode 60, the insulator film 55, and the lead electrode 90, a manifold portion 31 constituting at least a part of the manifold 100 is provided. The protective substrate 30 is bonded via an adhesive 35. In this embodiment, the manifold portion 31 penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction and is formed across the width direction of the pressure generating chamber 12. As described above, the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10. The manifold 100 is configured as a common ink chamber for the pressure generation chambers 12. Alternatively, the communication portion 13 of the flow path forming substrate 10 may be divided into a plurality of pressure generation chambers 12 and only the manifold portion 31 may be used as a manifold. Further, for example, only the pressure generation chamber 12 is provided in the flow path forming substrate 10, and a manifold and a member (for example, the elastic film 50, the insulator film 55, etc.) interposed between the flow path forming substrate 10 and the protective substrate 30 are provided. An ink supply path 14 that communicates with each pressure generating chamber 12 may be provided.

保護基板３０には、圧電アクチュエーター３００に対向する領域に、圧電アクチュエーター３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電アクチュエーター保持部３２が設けられている。なお、圧電アクチュエーター保持部３２は、圧電アクチュエーター３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。   The protective substrate 30 is provided with a piezoelectric actuator holding portion 32 having a space that does not hinder the movement of the piezoelectric actuator 300 in a region facing the piezoelectric actuator 300. The piezoelectric actuator holding portion 32 only needs to have a space that does not hinder the movement of the piezoelectric actuator 300, and the space may be sealed or not sealed.

また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電アクチュエーター３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。   The protective substrate 30 is provided with a through hole 33 that penetrates the protective substrate 30 in the thickness direction. The vicinity of the end of the lead electrode 90 drawn from each piezoelectric actuator 300 is provided so as to be exposed in the through hole 33.

また、保護基板３０上には、信号処理部として機能する駆動回路１２０が固定されている。駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、貫通孔３３を挿通させたボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。   A driving circuit 120 that functions as a signal processing unit is fixed on the protective substrate 30. As the drive circuit 120, for example, a circuit board, a semiconductor integrated circuit (IC), or the like can be used. The drive circuit 120 and the lead electrode 90 are electrically connected via a connection wiring 121 made of a conductive wire such as a bonding wire inserted through the through hole 33.

保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料の面方位（１１０）のシリコン単結晶基板を用いて形成した。   As the protective substrate 30, it is preferable to use a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10, for example, glass, a ceramic material, etc. In this embodiment, the surface orientation of the same material as the flow path forming substrate 10 is used. It was formed using a (110) silicon single crystal substrate.

また、保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムからなり、この封止膜４１によってマニホールド部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成される。この固定板４２のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。   A compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded onto the protective substrate 30. Here, the sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility, for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film, and one surface of the manifold portion 31 is sealed by the sealing film 41. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal, for example, stainless steel (SUS). Since the area of the fixing plate 42 facing the manifold 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the manifold 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。   In such an ink jet recording head I of this embodiment, after taking ink from an ink introduction port connected to an external ink supply means (not shown) and filling the interior from the manifold 100 to the nozzle opening 21, the drive circuit In accordance with a recording signal from 120, a voltage is applied between each of the first electrode 60 and the second electrode 80 corresponding to the pressure generating chamber 12, and the elastic film 50, the insulator film 55, the first electrode 60, and the piezoelectric body. By bending and deforming the layer 70, the pressure in each pressure generation chamber 12 is increased, and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.

そして、本実施形態では、繰り返し駆動してもクラック等の破壊を抑制した圧電体層７０を有する圧電アクチュエーター３００を有するインクジェット式記録ヘッドＩとすることで、耐久性が高く信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドＩを実現することができる。   In this embodiment, the ink jet recording head I having the piezoelectric actuator 300 having the piezoelectric layer 70 that suppresses breakage such as cracks even when repeatedly driven is used, and the ink jet recording head has high durability and high reliability. The recording head I can be realized.

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、特に圧電アクチュエーター３００を覆う保護膜等を設けていないが、圧電アクチュエーター３００を覆う耐湿度性の保護膜等を設けるようにしても同様である。 (Other embodiments)
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the basic composition of this invention is not limited to what was mentioned above. For example, in Embodiment 1 described above, a protective film or the like that specifically covers the piezoelectric actuator 300 is not provided. However, the same is true if a moisture-resistant protective film or the like that covers the piezoelectric actuator 300 is provided.

また、これら実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備するインクジェット式記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図７は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。   Further, the ink jet recording head I of these embodiments constitutes a part of an ink jet recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus. FIG. 7 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.

図７に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッドＩを有するインクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、このインクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。このインクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。   In the ink jet recording apparatus II shown in FIG. 7, the ink jet recording head units 1A and 1B having a plurality of ink jet recording heads I are provided with cartridges 2A and 2B constituting the ink supply means in a detachable manner. The carriage 3 on which the recording head units 1A and 1B are mounted is provided on a carriage shaft 5 attached to the apparatus main body 4 so as to be movable in the axial direction. The ink jet recording head units 1 </ b> A and 1 </ b> B discharge, for example, a black ink composition and a color ink composition, respectively.

そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、インクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。   The driving force of the driving motor 6 is transmitted to the carriage 3 via a plurality of gears and a timing belt 7 (not shown), so that the carriage 3 on which the ink jet recording head units 1A and 1B are mounted is along the carriage shaft 5. Moved. On the other hand, the apparatus body 4 is provided with a platen 8 along the carriage shaft 5, and a recording sheet S that is a recording medium such as paper fed by a paper feed roller (not shown) is wound around the platen 8. It is designed to be transported.

また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（インクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。   In the above-described ink jet recording apparatus II, the ink jet recording head I (ink jet recording head units 1A and 1B) is exemplified as being mounted on the carriage 3 and moving in the main scanning direction. For example, the present invention can also be applied to a so-called line type recording apparatus in which the ink jet recording head I is fixed and printing is performed simply by moving the recording sheet S such as paper in the sub-scanning direction.

なお、上記実施の形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。   In the above embodiment, an ink jet recording head has been described as an example of a liquid ejecting head, and an ink jet recording apparatus has been described as an example of a liquid ejecting apparatus. The present invention is intended for the entire apparatus, and can of course be applied to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that eject liquid other than ink. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bio-organic matter ejection head used for biochip production, and the like, and can also be applied to a liquid ejection apparatus provided with such a liquid ejection head.

また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載される圧電アクチュエーターに限られず、他の装置に搭載される圧電アクチュエーターにも適用することができる。   The present invention is not limited to a piezoelectric actuator mounted on a liquid ejecting head typified by an ink jet recording head, and can also be applied to a piezoelectric actuator mounted on another apparatus.

Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ＩＩ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通部、 １４ インク供給路、 １５ 連通路、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ マニホールド、 １２０ 駆動回路、 ３００ 圧電アクチュエーター   I ink jet recording head (liquid ejecting head), II ink jet recording apparatus (liquid ejecting apparatus), 10 flow path forming substrate, 12 pressure generating chamber, 13 communicating portion, 14 ink supply path, 15 communicating path, 20 nozzle plate, 21 Nozzle opening, 30 Protective substrate, 40 Compliance substrate, 50 Elastic film, 55 Insulator film, 60 First electrode, 70 Piezoelectric layer, 80 Second electrode, 90 Lead electrode, 100 Manifold, 120 Drive circuit, 300 Piezoelectric actuator

Claims (5)

液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、
第１電極、該第１電極上に設けられた圧電体層及び該圧電体層上に設けられた第２電極を有し、前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、を具備し、
前記圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニウムを含み、
前記圧電体層が、（１００）面に優先配向するペロブスカイト構造を有し、
前記第２電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）が、前記第１電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）よりも小さいことを特徴とする液体噴射ヘッド。 A pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid;
A piezoelectric actuator having a first electrode, a piezoelectric layer provided on the first electrode, and a second electrode provided on the piezoelectric layer, and causing a pressure change in the pressure generation chamber; ,
The piezoelectric layer includes lead, titanium, and zirconium,
The piezoelectric layer has a perovskite structure preferentially oriented in the (100) plane;
The X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane of the piezoelectric layer on the second electrode side is the X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane of the piezoelectric layer on the first electrode side. A liquid jet head characterized by being smaller than a diffraction peak position (2θ). 前記圧電体層は、前記第１電極側から前記第２電極側に向かって、（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）が、徐々に漸小していることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。 The piezoelectric layer is characterized in that an X-ray diffraction peak position (2θ) derived from a (100) plane gradually decreases from the first electrode side toward the second electrode side. claim 1 Symbol mounting the liquid ejecting head to. 前記圧電体層の前記第１電極側と第２電極側とで、（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）の差が、０．０３８度以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。 The X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane is 0.038 degrees or more between the first electrode side and the second electrode side of the piezoelectric layer. claim 1 or 2 liquid ejecting head according. 請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。 A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to any one of claims 1-3. 第１電極と、
該第１電極上に設けられた圧電体層と、
該圧電体層上に設けられた第２電極と、を具備し、
前記圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニウムを含み、
前記圧電体層が、（１００）面に優先配向したペロブスカイト構造を有し、
前記第２電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）が、前記第１電極側の前記圧電体層の（１００）面に由来するＸ線の回折ピーク位置（２θ）よりも小さいことを特徴とする圧電アクチュエーター。 A first electrode;
A piezoelectric layer provided on the first electrode;
A second electrode provided on the piezoelectric layer,
The piezoelectric layer includes lead, titanium, and zirconium,
The piezoelectric layer has a perovskite structure preferentially oriented in the (100) plane;
The X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane of the piezoelectric layer on the second electrode side is the X-ray diffraction peak position (2θ) derived from the (100) plane of the piezoelectric layer on the first electrode side. A piezoelectric actuator characterized by being smaller than a diffraction peak position (2θ).
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