JP2014140040A - 圧電素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体噴射ヘッドIは、液体を噴射するノズル開口21に連通する圧力発生室12、並びに、第1電極60と、鉛、ジルコニウム、及びチタンを少なくとも含有し、第1電極上に形成された圧電体層70と、圧電体層上に形成された第2電極80と有する圧電素子300を備え、圧電体層70は、圧電体層70を膜厚方向に二次イオン質量分析法により分析した場合に、炭素強度の最大値と炭素強度の最小値との比を示す炭素強度比(最大値/最小値)が8以上28以下である。
【選択図】図2
Description
まず、本発明の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について説明する。
図1は、本発明の実施形態1に係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であり、図2は、図1の平面図及びそのA−A′断面図である。
図示するように、流路形成基板10は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜50が形成されている。
以下、上述したインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図3〜図7を参照して説明する。なお、図3〜図7は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。
本実験例では、圧電素子300を作製条件を変更して形成し、各圧電体層70の膜厚方向の炭素分布を調べると共に、比誘電率を測定した。
さらに、これら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10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。
上述した実施形態では、第2乾燥工程における加熱温度を分解温度との関係で好ましい範囲を規定することにより所望の比誘電率を有する圧電体層70を得たが、この関係は、第2乾燥工程に限られず、焼結工程よりも二つ前の加熱工程における加熱温度を分解温度との関係で規定すればよい。例えば、乾燥工程が4工程からなる場合には、第3乾燥工程における加熱温度を分解温度との関係で規定すればよい。
本発明の好ましい実施形態としては、前記第1乾燥工程は、80〜140℃で行うことが挙げられる。また、前記第1乾燥工程は、1〜7分間保持することが挙げられる。また、前記第2乾燥工程は、1〜7分間保持することが挙げられる。また、前記第2乾燥工程は、前記前駆体溶液の分解温度Tmに対して20〜100℃低い温度で乾燥させることが挙げられる。また、前記第2乾燥工程は、前記前駆体溶液の分解温度Tmに対して20〜70℃低い温度で乾燥させることが挙げられる。
本発明の他の態様は、上記の何れかの態様に記載の圧電素子の製造方法により製造されることを特徴とする圧電素子にある。
また、他の態様である液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室、並びに、第1電極と、該第1電極上に形成された、鉛、ジルコニウム、及びチタンを含有するペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層と、該圧電体層の前記第1電極上に形成された第2電極とを有する圧電素子を備え、前記圧電体層は、前記第2電極側から厚さ方向に20nmの範囲を除いた領域において、膜厚方向に二次イオン質量分析法により分析した際の炭素強度の最大値と炭素強度の最小値との比を示す炭素強度比(最大値/最小値)が8以上28以下であることを特徴とする。炭素強度の最大値と、炭素強度の最小値との比である炭素強度比が8以上であることで、比誘電率が高く、その結果圧電定数を向上させることができるので変位量が大きい。また、前記炭素強度比は、28以下である。28より大きいと、圧電体層の結晶中の炭素が圧電体層の膜構造を押し広げるため、炭素強度比が28よりも大きい場合には、膜中の応力が大きくなってしまうからである。従って、このような本発明の液体噴射ヘッドは、高い噴射特性を有する。
Claims (5)
- 液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室、並びに、第1電極と、該第1電極上に形成された、鉛、ジルコニウム、及びチタンを含有するペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層と、該圧電体層上に形成された第2電極とを有する圧電素子を備え、前記圧電体層は、前記第2電極側から厚さ方向に20nmの範囲を除いた領域において、膜厚方向に二次イオン質量分析法により分析した際の炭素強度の最大値と炭素強度の最小値との比を示す炭素強度比(最大値/最小値)が8以上28以下であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 前記炭素強度の最大値は、前記圧電体層の膜厚方向において前記第1電極側に存在し、前記炭素強度の最小値は前記圧電体層の膜厚方向において前記第2電極側に存在することを特徴とする請求項1記載の液体噴射ヘッド。
- 前記圧電体層が、ゾル−ゲル法により形成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体噴射ヘッド。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
- 第1電極と、該第1電極上に形成された、鉛、ジルコニウム、及びチタンを含有するペロブスカイト型酸化物からなる圧電体層と、該圧電体層上に形成された第2電極とを備え、前記圧電体層は、前記第2電極側から厚さ方向に20nmの範囲を除いた領域において、膜厚方向に二次イオン質量分析法により分析した際の炭素強度の最大値と炭素強度の最小値との比を示す炭素強度比(最大値/最小値)が8以上28以下であることを特徴とする圧電素子。
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JP2007042984A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Seiko Epson Corp | アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置 |
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