JP2013211539A - 圧電素子、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電体膜3は一般式
(AはBi元素、またはBi元素と3価の金属元素から選択される少なくとも1種の他の元素との組合せを表し、MはFe、Al、Sc、Mn、Y、Ga、Ybのうちの少なくとも1種の元素を表し、x、j、k、l、m、nはそれぞれ所定の数値範囲内にあり、l+m+n=1である)で表わされるペロブスカイト型金属酸化物を主成分とし、ペロブスカイト型金属酸化物は膜厚方向に擬似立方晶表記で(111)一軸配向し、下部電極は基板と接した第一の電極層201と圧電体膜と接した第二の電極層202からなり、第二の電極層202は膜厚方向に擬似立方晶表記で(111)一軸配向したペロブスカイト型金属酸化物電極である。
【選択図】図1
Description
で表わされるペロブスカイト型金属酸化物を主成分としており、前記ペロブスカイト型金属酸化物は膜厚方向に擬似立方晶表記で(111)一軸配向しており、前記一対の電極のうち基板側に位置する下部電極は基板と接した第一の電極層と圧電体膜と接した第二の電極層を少なくとも有する多層電極であり、前記第二の電極層は膜厚方向に擬似立方晶表記で(111)一軸配向したペロブスカイト型金属酸化物電極であることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の第三の観点による液体吐出装置は、記録媒体の搬送部と上記の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
本発明は、ビスマス系ペロブスカイト型金属酸化物をベースとした圧電体膜を用いた、圧電歪みの大きな圧電素子を提供するものである。なお、本発明の圧電素子は、前記金属酸化物の誘電材料としての特性を利用してコンデンサ材料、メモリ材料、センサ材料等、さまざまな用途に利用することができる。
各座標点の具体的なl、m、nの値はそれぞれ以下の通りである。
A:(l,m,n)=(0.26,0.19,0.55)
B:(l,m,n)=(0.09,0.36,0.55)
C:(l,m,n)=(0.09,0.64,0.27)
D:(l,m,n)=(0.23,0.64,0.13)
E:(l,m,n)=(0.49,0.38,0.13)
F:(l,m,n)=(0.49,0.19,0.32)
前記一般式(1)において、AはBi元素単独、またはBi元素と3価の金属元素から選択される少なくとも1種以上の他の元素との組合せよりなる。この場合、A(ZnjTi(1−j))O3単体はアスペクト比の大きな正方晶構造をとる。A(MgkTi(1−k))O3単体は非正方晶構造である斜方晶構造をとる。なお、アスペクト比とは単位格子の形状異方性の大きさを表し、正方晶構造のアスペクト比とは単位格子のc軸長とa軸長の比であるc/aを表す。
菱面体晶:a軸長=c軸長、かつβ角≠90°
単斜晶 :a軸長≠c軸長、かつβ角≠90°
正方晶 :a軸長≠c軸長、かつβ角=90°
ここで、ρ0は無配向サンプルのX線の回折強度(I0)を用いて計算され、(111)配向の場合、全回折強度の和に対する(111)面と(222)面の回折強度の合計の割合として、式2により求める。
ρは配向サンプルのX線の回折強度(I)を用いて計算され、(111)配向の場合は全回折強度の和に対する(111)面と(222)面の回折強度の合計の割合として、上式2と同様に式3により求める。
本発明の非鉛系の圧電素子を用いることで、鉛を含む圧電素子を用いた場合と同等以上のノズル密度、および吐出力を有する液体吐出ヘッドを提供することができる。
次に、本発明の液体吐出装置について説明する。本発明の液体吐出装置は、前記液体吐
出ヘッドを有するものである。
表1の各実施例に対応した組成の金属酸化物薄膜を間欠式の有機金属化合物の化学的気相堆積法(MOCVD法)により基板上に成膜した。
実施例1〜26と同様にして、表1に示す比較例1〜4の目的組成の金属酸化物をMOCVD法により作製した。
表2の各実施例に対応した組成の圧電体膜をパルスレーザ堆積法(PLD法)により基板上に成膜した。
レーザ:KrFエキシマーレーザ、210mJ
パルス間隔:2Hz
ターゲットと基板の距離:40mm
成膜圧力:500mTorr、流速3sccmの酸素雰囲気
基板温度:630℃
合計4800パルス(40分間)の成膜を実施することで、膜厚150nm〜520nmの圧電体膜を得た。
X線回折測定によると、実施例27〜37の各圧電体膜は(111)一軸配向したペロブスカイト型構造であることがわかった。また、その結晶系は、正方晶構造と単斜晶構造を有する混在系、または単斜晶構造の単一系、または単斜晶構造と菱面体晶構造を有する混在系であった。
実施例27〜37と同様にして、表2に示す比較例5の目的組成の金属酸化物をPLD法により作製した。
表3の各実施例に対応した組成の圧電体膜を化学溶液堆積法(CSD法)により基板上に成膜した。
実施例38〜42と同様にして、表3に示す比較例6、7の目的組成の金属酸化物をCSD法により作製した。比較例6、7の金属酸化物は、A(ZnjTi(1−j))O3成分が含まれない固溶体である。
実施例14〜21、実施例32〜35、実施例41〜42において、第二の電極層の厚みT2と第一の電極層の厚みT1の比は、0.1≦T2/T1≦0.4であったが、いずれの実施例の圧電素子も高い圧電性を有していた。
実施例1〜42と同じ圧電素子を用いて、図2(a)及び2(b)に示される液体吐出ヘッドを作製した。液体吐出ヘッドでは、入力した電気信号に追随したインクの吐出が確認された。また、108回以上のインク吐出後においても、電極や圧電体膜の剥がれや劣化は確認されなかった。特に、実施例14〜21、実施例32〜35、実施例41〜42の圧電素子による液体吐出ヘッドは初期の吐出量と108回吐出後の吐出量に変化は無かった。
実施例1〜42と同じ圧電素子を用いた図2に示される液体吐出ヘッドを用いて、図6に示される液体吐出装置を作製した。入力した電気信号に追随したインクの吐出が記録媒体上に確認された。
Claims (17)
- 圧電体膜と、該圧電体膜に接して設けられた一対の電極とを基板上に有する圧電素子であって、前記圧電体膜は下記一般式(1):
で表わされるペロブスカイト型金属酸化物を主成分としており、前記ペロブスカイト型金属酸化物は膜厚方向に擬似立方晶表記で(111)一軸配向しており、前記一対の電極のうち基板側に位置する下部電極は基板と接した第一の電極層と圧電体膜と接した第二の電極層を少なくとも有する多層電極であり、前記第二の電極層は膜厚方向に擬似立方晶表記で(111)一軸配向したペロブスカイト型金属酸化物電極であることを特徴とする圧電素子。 - 前記第二の電極層がM1RuO3(M1はSr、Ba、およびCaからなる群より選ばれた少なくとも1種を表す)で表されるペロブスカイト型金属酸化物よりなることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
- 前記AがBi元素のみよりなることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
- 前記AがBi元素に加えて3価のランタノイドから選択される1種以上の元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
- 前記Aに含まれる元素がLa元素であることを特徴とする請求項4に記載の圧電素子。
- 前記Aにおいて前記Bi元素の占める比率が70モル%以上99.9モル%以下であることを特徴とする請求項4に記載の圧電素子。
- 前記MがFe、Alの少なくとも一方あるいは両方の元素よりなることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
- 前記MがMn元素を0.1モル%以上5モル%以下含むことを特徴とする請求項7に記載の圧電素子。
- 前記ペロブスカイト型金属酸化物の結晶系が少なくとも単斜晶構造を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
- 前記ペロブスカイト型金属酸化物の結晶系が単斜晶構造からなることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
- 前記圧電体膜の厚みが、150nm以上10μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
- 前記第一の電極層が金属電極であることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
- 前記金属電極の結晶構造が25℃で面心立方格子構造であることを特徴とする請求項12に記載の圧電素子。
- 前記第一の電極層が層厚方向に(111)配向した白金を主成分とすることを特徴とする請求項13に記載の圧電素子。
- 前記第二の電極層の厚みT2と前記第一の電極層の厚みT1の比が、0.1≦T2/T1≦1であることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
- 請求項1に記載の圧電素子を配した振動部を備えた液室と、前記液室と連通する吐出口を少なくとも有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
- 記録媒体の搬送部と請求項16に記載の液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014183091A (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-29 | Ricoh Co Ltd | 電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、および画像記録装置 |
JP2015035574A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-02-19 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電材料、圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波センサー、圧電モーター及び発電装置 |
JP2015035575A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-02-19 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電材料、圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波センサー、圧電モーター及び発電装置 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5832091B2 (ja) * | 2010-03-02 | 2015-12-16 | キヤノン株式会社 | 圧電材料、圧電素子、液体吐出ヘッドおよび超音波モータ |
US9662880B2 (en) | 2015-09-11 | 2017-05-30 | Xerox Corporation | Integrated thin film piezoelectric printhead |
US9893268B2 (en) | 2015-11-27 | 2018-02-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, piezoelectric actuator, and electronic apparatus using the same |
US10424722B2 (en) | 2015-11-27 | 2019-09-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, piezoelectric actuator, and electronic apparatus |
US9917245B2 (en) | 2015-11-27 | 2018-03-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, method of manufacturing piezoelectric element, piezoelectric actuator, and electronic apparatus |
US9887347B2 (en) | 2015-11-27 | 2018-02-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, piezoelectric actuator and electronic instrument using the same |
US10727395B2 (en) | 2016-06-28 | 2020-07-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoeletric material, piezoelectric element, liquid discharge head, liquid discharge apparatus, vibration wave motor, optical instrument, vibration apparatus, dust removing apparatus, imaging apparatus and electronic device |
US11272080B2 (en) | 2018-02-06 | 2022-03-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration device for dust removal and imaging device |
CN115557784B (zh) * | 2022-07-20 | 2023-07-11 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种mzta陶瓷材料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005223318A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-08-18 | Canon Inc | 誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びその製造方法 |
JP2008227345A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Toyohashi Univ Of Technology | 半導体基板上の積層構造 |
JP2011057475A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Tokyo Institute Of Technology | ぺロブスカイト構造酸化物薄膜の作製方法 |
WO2011111643A1 (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material and devices using the same |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI255057B (en) * | 2004-02-27 | 2006-05-11 | Canon Kk | Dielectric element, piezoelectric element, ink jet head and ink jet recording apparatus and manufacturing method of same |
KR100865798B1 (ko) * | 2004-02-27 | 2008-10-28 | 캐논 가부시끼가이샤 | 압전 박막, 압전 박막의 제조방법, 압전 소자, 및 잉크제트 기록 헤드 |
JP2005294452A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Fujitsu Ltd | 薄膜積層体、その薄膜積層体を用いたアクチュエータ素子、フィルター素子、強誘電体メモリ、および光偏向素子 |
US7591543B2 (en) * | 2005-08-23 | 2009-09-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric member, piezoelectric member element, liquid discharge head in use thereof, liquid discharge apparatus and method of manufacturing piezoelectric member |
JP5035504B2 (ja) | 2006-04-12 | 2012-09-26 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタ |
JP5355148B2 (ja) | 2008-03-19 | 2013-11-27 | キヤノン株式会社 | 圧電材料 |
US8529785B2 (en) | 2008-07-30 | 2013-09-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Metal oxide |
JP5599185B2 (ja) | 2009-01-07 | 2014-10-01 | キヤノン株式会社 | 圧電材料および圧電素子 |
-
2013
- 2013-02-19 US US13/770,250 patent/US9022531B2/en active Active
- 2013-02-26 JP JP2013035931A patent/JP6176942B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005223318A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-08-18 | Canon Inc | 誘電体素子、圧電体素子、インクジェットヘッド及びその製造方法 |
JP2008227345A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Toyohashi Univ Of Technology | 半導体基板上の積層構造 |
JP2011057475A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Tokyo Institute Of Technology | ぺロブスカイト構造酸化物薄膜の作製方法 |
WO2011111643A1 (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material and devices using the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014183091A (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-29 | Ricoh Co Ltd | 電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、および画像記録装置 |
JP2015035574A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-02-19 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電材料、圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波センサー、圧電モーター及び発電装置 |
JP2015035575A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-02-19 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電材料、圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、超音波センサー、圧電モーター及び発電装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130222482A1 (en) | 2013-08-29 |
US9022531B2 (en) | 2015-05-05 |
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