JP2012124233A - Liquid ejecting head, liquid ejection device and piezoelectric element - Google Patents

Liquid ejecting head, liquid ejection device and piezoelectric element Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejecting head in which durability is enhanced by minimizing destruction of a piezoelectric layer, and to provide a liquid ejection device and a piezoelectric element.SOLUTION: The liquid ejecting head comprises a passage formation substrate 10 provided with a pressure generation chamber 12 communicating with a nozzle opening 21 for ejecting liquid, and a piezoelectric element 300 having a first electrode 60 provided on the passage formation substrate 10, a piezoelectric layer 70 provided on the first electrode 60 and a second electrode 80 provided on the piezoelectric layer 70. The piezoelectric layer 70 has a perovskite structure of (100) orientation, and the half peak width of X-ray diffraction intensity corresponding to the (100) orientation of the piezoelectric layer 70 on the second electrode 80 side is narrower than the half peak width of X-ray diffraction intensity corresponding to the (100) orientation of the piezoelectric layer 70 on the first electrode 60 side.

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素子に関する。   The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects liquid from a nozzle opening, a liquid ejecting apparatus, and a piezoelectric element.

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、この振動板を圧電素子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素子を形成したものがある。   A part of the pressure generation 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 element to pressurize the ink in the pressure generation chamber to 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 elements 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素子としては、圧電素子を構成する圧電体層のＸ線回折広角法によって測定される（１００）面の半価幅が０．２度以下であると共に、（２００）面の半価幅が０．２５度以上であることを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 element used in such an ink jet recording head, the half width of the (100) plane measured by the X-ray diffraction wide angle method of the piezoelectric layer constituting the piezoelectric element is 0.2 degrees or less. , Which defines that the half width of the (200) plane is 0.25 degrees or more (for example, see Patent Document 1).

特開２００６−２７８４８９号公報（請求項１等）JP 2006-278489 A (Claim 1 etc.)

このような特許文献１に代表される圧電素子では、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素子が望まれている。   In such a piezoelectric element typified by Patent Document 1, there is a demand for a piezoelectric element 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素子だけではなく、液体噴射ヘッド以外に用いられる圧電素子においても同様に存在する。   Such a problem exists not only in a piezoelectric element used in a liquid ejecting head typified by an ink jet recording head but also in a piezoelectric element used in 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素子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 element 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が設けられた流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられた第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電極を有する圧電素子と、を具備し、前記圧電体層が、（１００）配向の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）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅が、前記第１電極側の前記圧電体層の（１００）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅よりも狭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、圧電素子の駆動時の圧電体層の内部応力を緩和させることができるため、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 problems includes a flow path forming substrate provided with a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid, a first electrode provided on the flow path forming substrate, and the first electrode. A piezoelectric element having a piezoelectric layer provided on the electrode and a second electrode provided on the piezoelectric layer, wherein the piezoelectric layer has a (100) -oriented perovskite structure, The half-value width of the X-ray diffraction intensity distribution corresponding to the (100) orientation of the piezoelectric layer on the second electrode side is the X-ray diffraction intensity corresponding to the (100) orientation of the piezoelectric layer on the first electrode side. The liquid ejecting head is characterized by being narrower than the half width of the distribution.
In this aspect, since the internal stress of the piezoelectric layer when the piezoelectric element is driven can be relaxed, it is possible to suppress the occurrence of breakage such as cracks in the piezoelectric layer.

ここで、前記圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニア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素子を実現できる。   Here, the piezoelectric layer preferably contains lead, titanium, and zirconia. According to this, a piezoelectric element 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）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅が、徐々に漸小していることが好ましい。これによれば、さらに圧電体層の内部応力を緩和させて、圧電体層の破壊を抑制することができる。   In the piezoelectric layer, the half width of the X-ray diffraction intensity distribution corresponding to the (100) orientation gradually decreases from the first electrode side to the second electrode side. preferable. According to this, the internal stress of the piezoelectric layer can be further relaxed, and the breakdown of the piezoelectric layer can be suppressed.

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）配向のペロブスカイト構造を有し、前記第２電極側の当該圧電体層の（１００）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅が、前記第１電極側の当該圧電体層の（１００）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅よりも狭いことを特徴とする圧電素子にある。
かかる態様では、圧電素子の駆動時の圧電体層の内部応力を緩和させることができるため、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) orientation. The half width of the X-ray diffraction intensity distribution corresponding to the (100) orientation of the piezoelectric layer on the second electrode side has a perovskite structure, and the (100) orientation of the piezoelectric layer on the first electrode side The piezoelectric element is characterized by being narrower than the half width of the X-ray diffraction intensity distribution corresponding to.
In this aspect, since the internal stress of the piezoelectric layer when the piezoelectric element is driven can be relaxed, it is possible to suppress the occurrence of breakage such as cracks in the piezoelectric layer.

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に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part 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 an AA 'line sectional view 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。 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.

また、流路形成基板１０には、異方性エッチングすることにより複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。各列の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部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。   Further, the flow path forming substrate 10 is provided with pressure generation chambers 12 partitioned by a plurality of partition walls 11 by anisotropic etching in the width direction (short direction). A communication portion 13 is formed in a region on the outer side in the longitudinal direction of the pressure generation chamber 12 in each row, and the communication portion 13 and each pressure generation chamber 12 are connected to an ink supply path 14 and a communication path provided for each pressure generation chamber 12. 15 to communicate with each other. 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 each pressure generating chamber 12 on the side opposite to the ink supply path 14 is formed on the flow path forming substrate 10 with an adhesive, a heat welding film, or the like. It is fixed. 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、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子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、圧電素子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を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電素子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。また、ここでは、変位可能に設けられた圧電素子３００を圧電アクチュエーターと称する。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、圧電素子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 element 300. Here, the piezoelectric element 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 element 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 a common electrode of the piezoelectric element 300, and the second electrode 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. Here, the piezoelectric element 300 provided so as to be displaceable is referred to as a piezoelectric actuator. 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 element 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、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。本実施形態の配向制御層は、Ｘ線回折広角法による測定を行った結果、（１００）面の配向率は９３％以上であった。このように圧電体層７０を（１００）面に優先配向させることで、圧電体層７０の耐久性及び圧電特性（歪み量）を向上することができる。   The piezoelectric layer 70 has a crystal plane orientation preferentially oriented in the (100) plane. In the present invention, “crystals are preferentially oriented in the (100) plane” means that all crystals are oriented in the (100) plane and most crystals (for example, 90% or more) are ( 100) plane is preferentially oriented. The orientation control layer of the present embodiment was measured by the X-ray diffraction wide angle method, and as a result, the orientation rate of the (100) plane was 93% or more. Thus, by preferentially orienting the piezoelectric layer 70 in the (100) plane, the durability and piezoelectric characteristics (distortion amount) of the piezoelectric layer 70 can be improved.

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の半価幅に対して、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の半価幅は狭くなっている。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の半価幅が異なるように設けられている。   In addition, the piezoelectric layer 70 corresponds to the half-value width of the diffraction peak of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 on the first electrode 60 side. The half width of the diffraction peak of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 is narrow. That is, the piezoelectric layer 70 has different half-value widths of the diffraction peaks 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). Is provided.

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、「半価幅」（FWHM:Full Width at Half Maximum）とは、Ｘ線回折チャートで示されるロッキングカーブの各結晶面に相当するピーク強度の半価での幅（ピークの極地の半分の値を取る２点の回折角度差）のことを言う。   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. “FWHM” (FWHM: Full Width at Half Maximum) is the half-width of the peak intensity corresponding to each crystal plane of the rocking curve shown in the X-ray diffraction chart (half the peak polar area). (Difference angle difference between two points).

ここで、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の半価幅が狭いということは、圧電体層７０の結晶性が良く、同じ駆動電圧でも高い変位量を得ることができる。逆に、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の半価幅が広いということは、圧電体層７０の結晶性が悪く、同じ駆動電圧でも変位量が低くなってしまう。   Here, the fact that the half width of the diffraction peak of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 is narrow means that the piezoelectric layer 70 has good crystallinity and has a high displacement even at the same driving voltage. Can be obtained. On the contrary, the fact that the half-value width of the diffraction peak of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 is wide means that the crystallinity of the piezoelectric layer 70 is poor and the displacement is the same even with the same driving voltage. It will be lower.

しかしながら、圧電体層７０の第２電極８０側の（１００）面の半価幅を、第１電極６０側の半価幅よりも狭くすることで、圧電体層７０の内部応力を小さくすることができる。ここで、圧電素子３００を駆動した際には、図３に示すように、圧力発生室１２内に凸となるように変形することで、ノズル開口２１からインク滴を吐出させる。このとき、圧電体層７０の第１電極６０側の変位量を小さく、第２電極８０側の変位量を大きくすることで、圧電体層７０の内部応力を緩和させることができる。すなわち、圧電素子３００は、圧電体層７０が厚さ方向で同じ変位量で変位したとしても、流路形成基板１０によって拘束されていることから、圧電体層７０は流路形成基板１０側である第１電極６０側で変形量が小さくなる。これに対して、圧電体層７０の第２電極８０側は、拘束された流路形成基板１０から離れているため、圧電体層７０の第２電極８０側は、変形量が大きくなる。このため、圧電体層７０の第１電極６０側を、第２電極８０側よりも小さく変位させることで、圧電体層７０の第１電極６０側の流路形成基板１０の拘束によって変形が抑制されることによる内部応力を小さくすることができる。したがって、内部応力を小さくすることで、圧電体層７０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。   However, the internal stress of the piezoelectric layer 70 can be reduced by making the half width of the (100) plane on the second electrode 80 side of the piezoelectric layer 70 smaller than the half width on the first electrode 60 side. Can do. Here, when the piezoelectric element 300 is driven, as shown in FIG. 3, the ink droplets are ejected from the nozzle openings 21 by being deformed so as to be convex in the pressure generating chamber 12. At this time, the internal stress of the piezoelectric layer 70 can be relieved by decreasing the displacement amount of the piezoelectric layer 70 on the first electrode 60 side and increasing the displacement amount on the second electrode 80 side. That is, the piezoelectric element 300 is restrained by the flow path forming substrate 10 even if the piezoelectric layer 70 is displaced by the same displacement amount in the thickness direction. The amount of deformation becomes small on the side of a certain first electrode 60. On the other hand, since the second electrode 80 side of the piezoelectric layer 70 is away from the restricted flow path forming substrate 10, the deformation amount is increased on the second electrode 80 side of the piezoelectric layer 70. Therefore, by deforming the first electrode 60 side of the piezoelectric layer 70 to be smaller than the second electrode 80 side, deformation is suppressed by restraint of the flow path forming substrate 10 on the first electrode 60 side of the piezoelectric layer 70. It is possible to reduce the internal stress due to being done. Therefore, by reducing the internal stress, it is possible to suppress the occurrence of breakage such as cracks in the piezoelectric layer 70.

なお、図３に示す例では、圧電素子３００が圧力発生室１２側に凸となるように変形するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、圧電素子３００が圧力発生室１２とは反対側に凸となるように変形したとしても、流路形成基板１０側が拘束されていることから、同じように、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の半価幅に対して、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の半価幅を狭くすることで、圧電体層７０の内部応力を小さくして、クラック等の破壊を抑制することができる。   In the example shown in FIG. 3, the piezoelectric element 300 is deformed so as to protrude toward the pressure generation chamber 12, but the present invention is not limited to this. For example, the piezoelectric element 300 is different from the pressure generation chamber 12. Even if it is deformed so as to be convex on the opposite side, since the flow path forming substrate 10 side is constrained, similarly, X derived from the (100) surface of the piezoelectric layer 70 on the first electrode 60 side. The half width of the diffraction peak of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 on the second electrode 80 side is made narrower than the half width of the diffraction peak of the line diffraction intensity distribution. As a result, the internal stress of the piezoelectric layer 70 can be reduced to suppress breakage such as cracks.

本実施形態では、圧電体層７０の第１電極６０側の（１００）面の半価幅は、０．２８〜０．３８であるのが好ましい。これに対して、圧電体層７０の第２電極８０側の（１００）面の半価幅は、第１電極６０側よりも狭く、０．１８〜０．２８であるのが好ましい。このように、圧電体層７０の半価幅を規定することで、繰り返し駆動による変位低下を抑制して、変位量を大きくすることができる。   In the present embodiment, the half width of the (100) plane on the first electrode 60 side of the piezoelectric layer 70 is preferably 0.28 to 0.38. On the other hand, the half width of the (100) plane on the second electrode 80 side of the piezoelectric layer 70 is narrower than that on the first electrode 60 side, and is preferably 0.18 to 0.28. In this way, by defining the half width of the piezoelectric layer 70, it is possible to suppress a decrease in displacement due to repeated driving and increase the amount of displacement.

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）面に由来する回折ピークの半価幅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 has, for example, the half-value of the diffraction peak derived from the crystal characteristics described above, that is, the (100) plane of the X-ray diffraction intensity distribution, by adjusting the composition of the sol at the time of manufacture, the heat treatment temperature, and the like. It can be formed by adjusting the width.

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の半価幅に対して、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の半価幅を狭くするには、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の半価幅は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層目の圧電体膜の半価幅も変化してしまい、第１電極６０側の半価幅と第２電極８０側の半価幅との差が少な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半価幅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半価幅は小さく、焼成時間が短ければ半価幅は大きくなる傾向を有する。   Then, like the piezoelectric layer 70 of the present embodiment, the first half-width of the diffraction peak of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane of the piezoelectric layer 70 on the first electrode 60 side is In order to narrow the half-value width of the diffraction peak 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 full width at half maximum of the diffraction peak 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 half width of the first piezoelectric film also changes when the final layer is fired. This is because the difference between the half width on the first electrode 60 side and the half width on the second electrode 80 side is reduced. Incidentally, when the piezoelectric film on the second electrode 80 side is baked, even if the piezoelectric film on the first electrode 60 side is heated at the same time and the half-value width is reduced, there is a difference between the two. There is no. 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 half width is small when the firing time is long, and the half width is large when the firing time is short.

また、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、半価幅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半価幅を調整することができる。ここで、図４に、添加物の添加量と半価幅との測定結果を示す。なお、図４に示す例では、各サンプルの焼成工程を７００℃で３０分の同一条件で行った。   The half width can also be adjusted by changing the sol composition when forming the piezoelectric layer 70. Specifically, the half width can be adjusted by adjusting the amount of manganese (Mn) or nickel (Ni) added to the sol forming the piezoelectric layer 70. Here, the measurement result of the addition amount of an additive and a half value width is shown in FIG. In addition, in the example shown in FIG. 4, the baking process of each sample was performed on the same conditions for 30 minutes at 700 degreeC.

図４に示すように、添加するマンガン（Ｍｎ）の添加量に比例して半価幅は小さくなる。また、添加するニッケル（Ｎｉ）の添加量に比例して半価幅は大きくなる。このことから、マンガンを添加して本実施形態の圧電体層７０を形成する場合には、第１電極６０側でマンガンの添加量を少なくするか添加しないようにし、第２電極８０側ではマンガンの添加量を多くする。同様に、ニッケルを添加して本実施形態の圧電体層７０を形成するには、第１電極６０側でニッケルの添加量を多くし、第２電極８０側でニッケルの添加量を小さくするか添加しないようにする。もちろん、マンガンやニッケルの添加を複合的に用いても良い。   As shown in FIG. 4, the half-value width decreases in proportion to the added amount of manganese (Mn) to be added. Further, the half width increases in proportion to the amount of nickel (Ni) added. Therefore, when the piezoelectric layer 70 of this embodiment is formed by adding manganese, the addition amount of manganese is reduced or not added on the first electrode 60 side, and manganese is added on the second electrode 80 side. Increase the amount of addition. Similarly, in order to form the piezoelectric layer 70 of the present embodiment by adding nickel, is it necessary to increase the amount of nickel added on the first electrode 60 side and decrease the amount of nickel added on the second electrode 80 side? Do not add. Of course, addition of manganese or nickel may be used in combination.

このように、圧電体層７０に添加される添加量を調整することでも、（１００）面に由来するＸ線回折強度分布の回折ピークの半価幅を調整して、本実施形態の圧電体層７０を形成することができる。   As described above, the piezoelectric body of the present embodiment is also obtained by adjusting the half-value width of the diffraction peak of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane by adjusting the addition amount added to the piezoelectric layer 70. Layer 70 can be formed.

ここで、焼成温度や添加物の添加量の異なる複数の圧電素子３００を用意し、１層目の圧電体層７０を焼成した後と、１２層目（最終層）の圧電体層７０を焼成した後とで、各圧電体層７０をＸ線回折広角法（ＸＲＤ）によって測定した。なお、本実施形態のＸ線回折広角法では、Ｘ線回折装置（ＧＸＲ３００；株式会社リガク社製）を用いて、光源がＣｕ−Ｋα、主波長が１．５４１８３８Å、スキャンスピードが２度／分、スキャン時のθの刻み（分解能）が０．０２度の条件で測定した。   Here, a plurality of piezoelectric elements 300 having different firing temperatures and additive amounts are prepared, the first piezoelectric layer 70 is fired, and the 12th (final) piezoelectric layer 70 is fired. Each of the piezoelectric layers 70 was measured by the X-ray diffraction wide angle method (XRD). In the X-ray diffraction wide angle method of this embodiment, an X-ray diffractometer (GXR300; manufactured by Rigaku Corporation) is used, the light source is Cu-Kα, the dominant wavelength is 1.541838 mm, and the scan speed is 2 degrees / minute. The measurement was performed under the condition that the increment (resolution) of θ during scanning was 0.02 degrees.

また、各圧電素子３００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。これらの結果を図５に示す。なお、図５では、各圧電素子３００の１層目の（１００）面の半価幅と１２層目（最終層）の（１００）面の半価幅との差と、クラックの発生の有無とを表している。   Moreover, the presence or absence of the generation | occurrence | production of the crack at the time of driving each piezoelectric element 300 repeatedly was measured. These results are shown in FIG. In FIG. 5, the difference between the half-value width of the (100) plane of the first layer of each piezoelectric element 300 and the half-value width of the (100) plane of the twelfth layer (final layer) and the presence or absence of occurrence of cracks Represents.

図５に示すように、１層目の圧電体層７０、すなわち、第１電極６０側の圧電体層７０と、１２層目（最終層）、すなわち、第２電極８０側の圧電体層７０と、において、圧電体層７０の第２電極８０側の（１００）面の半価幅を、第１電極６０側の半価幅よりも狭くすることで、クラックの発生を抑えることができる。また、半価幅の差と、クラックの発生率とは、相関係数が約０．５４であることから両者には相関がある。   As shown in FIG. 5, the first piezoelectric layer 70, that is, the piezoelectric layer 70 on the first electrode 60 side, and the twelfth layer (final layer), that is, the piezoelectric layer 70 on the second electrode 80 side. Then, the occurrence of cracks can be suppressed by making the half-value width of the (100) plane of the piezoelectric layer 70 on the second electrode 80 side narrower than the half-value width on the first electrode 60 side. Further, since the correlation coefficient is about 0.54, there is a correlation between the difference in half width and the occurrence rate of cracks.

したがって、上述したように、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の半価幅を、第１電極６０側よりも狭くすることで、クラックの発生を抑制して、信頼性の高い圧電素子３００を得ることができる。   Therefore, as described above, the half width of the diffraction peak of the X-ray diffraction intensity distribution derived from the (100) plane on the second electrode 80 side of the piezoelectric layer 70 is made narrower than that on the first electrode 60 side. The occurrence of cracks can be suppressed, and a highly reliable piezoelectric element 300 can be obtained.

なお、上述のように、圧電体層７０のクラックを抑制するのは、圧電体層７０の第１電極６０側と第２電極８０側との変位量の差と、流路形成基板１０による拘束領域との関係に基づいて内部応力の影響を抑制したためであると考えられる。したがって、圧電体層７０は、第１電極６０側から第２電極８０側に向かって徐々に段階的に（１００）面の半価幅が狭くなるのが好ましい。   As described above, cracks in the piezoelectric layer 70 are suppressed by the difference in displacement amount between the first electrode 60 side and the second electrode 80 side of the piezoelectric layer 70 and the restriction by the flow path forming substrate 10. This is probably because the influence of internal stress was suppressed based on the relationship with the region. Therefore, it is preferable that the half width of the (100) plane of the piezoelectric layer 70 gradually decreases from the first electrode 60 side to the second electrode 80 side.

このような圧電素子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。   Each second electrode 80 that is an individual electrode of the piezoelectric element 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 (Au). The lead electrode 90 which consists of etc. is connected.

このような圧電素子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 element 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、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。なお、圧電素子保持部３２は、圧電素子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 element holding portion 32 having a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 in a region facing the piezoelectric element 300. In addition, the piezoelectric element holding part 32 should just have a space of the grade which does not inhibit the motion of the piezoelectric element 300, and the said space may be sealed or may not be 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、各圧電素子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 portion of the lead electrode 90 drawn from each piezoelectric element 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を有する圧電素子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 the present embodiment, the ink jet recording head I having the piezoelectric element 300 having the piezoelectric layer 70 that suppresses breakage such as cracks even when repeatedly driven is an ink jet recording head that 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、特に圧電素子３００を覆う保護膜等を設けていないが、圧電素子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 the above-described first embodiment, a protective film or the like that specifically covers the piezoelectric element 300 is not provided, but the same may be applied by providing a moisture-resistant protective film or the like that covers the piezoelectric element 300.

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６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. 6 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.

図６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. 6, 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素子に限られず、他の装置に搭載される圧電素子にも適用することができる。   The present invention is not limited to a piezoelectric element mounted on a liquid jet head typified by an ink jet recording head, and can also be applied to a piezoelectric element 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 圧電素子   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 element

Claims (5)

液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、
該流路形成基板上に設けられた第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電極を有する圧電素子と、を具備し、
前記圧電体層が、（１００）配向の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）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅が、前記第１電極側の前記圧電体層の（１００）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅よりも狭いことを特徴とする液体噴射ヘッド。 A flow path forming substrate provided with a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid;
A piezoelectric element having a first electrode provided on the flow path forming substrate, a piezoelectric layer provided on the first electrode, and a second electrode provided on the piezoelectric layer;
The piezoelectric layer has a (100) -oriented perovskite structure,
The half width of the X-ray diffraction intensity distribution corresponding to the (100) orientation of the piezoelectric layer on the second electrode side corresponds to the X-ray diffraction corresponding to the (100) orientation of the piezoelectric layer on the first electrode side. A liquid ejecting head characterized by being narrower than a half width of an intensity distribution. 前記圧電体層は、鉛、チタン及びジルコニアを含むことを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。   The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the piezoelectric layer includes lead, titanium, and zirconia. 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）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅が、徐々に漸小してい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 piezoelectric layer is characterized in that the half-value width of the X-ray diffraction intensity distribution corresponding to the (100) orientation gradually decreases from the first electrode side to the second electrode side. The liquid jet head according to claim 1. 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 claim 1. 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）配向のペロブスカイト構造を有し、
前記第２電極側の当該圧電体層の（１００）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅が、前記第１電極側の当該圧電体層の（１００）配向に対応するＸ線回折強度分布の半価幅よりも狭いことを特徴とする圧電素子。 A first electrode; a piezoelectric layer provided on the first electrode; and a second electrode provided on the piezoelectric layer;
The piezoelectric layer has a (100) -oriented perovskite structure,
The half width of the X-ray diffraction intensity distribution corresponding to the (100) orientation of the piezoelectric layer on the second electrode side corresponds to the X-ray diffraction corresponding to the (100) orientation of the piezoelectric layer on the first electrode side. A piezoelectric element characterized by being narrower than the half width of the intensity distribution.
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