JP2015044410A - Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus and piezoelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置および圧電素子に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head, a liquid ejecting apparatus, and a piezoelectric element.
液体噴射ヘッドは、液体噴射装置の構成として、例えば、インクジェットプリンター等に用いられる。この場合、液体噴射ヘッドは、インクの小滴を吐出して飛翔させるために用いられ、これによりインクジェットプリンターは、当該インクを紙等の媒体に付着させて印刷を行うことができる。 The liquid ejecting head is used in, for example, an ink jet printer as a configuration of the liquid ejecting apparatus. In this case, the liquid ejecting head is used to eject and eject a small droplet of ink, whereby the ink jet printer can perform printing by attaching the ink to a medium such as paper.
液体噴射ヘッドは、一般に、ノズルから液体を吐出するために液体に圧力を加えるアクチュエーターを有している。アクチュエーターとしては、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した圧電性セラミックス等からなる圧電体層を、2つの電極で挟んだ構成を有するものがある。圧電体層は、2つの電極によって電圧が印加されることによって変形することができ、この変形を利用してアクチュエーターを、例えば、撓み振動モードで動作させることができる。 The liquid ejecting head generally includes an actuator that applies pressure to the liquid in order to eject the liquid from the nozzle. Some actuators have a structure in which a piezoelectric layer having an electromechanical conversion function, for example, a piezoelectric layer made of crystallized piezoelectric ceramics, is sandwiched between two electrodes. The piezoelectric layer can be deformed when a voltage is applied by two electrodes, and the actuator can be operated in, for example, a flexural vibration mode using the deformation.
このようなアクチュエーターにおいて、圧電素子の圧電体層が複数形成され、圧電体を覆う電極(以下、「上部電極」とも言う)が、複数の圧電素子を連続して覆うように形成される共通上部電極構造が知られている(特許文献1)。 In such an actuator, a plurality of piezoelectric layers of piezoelectric elements are formed, and an electrode that covers the piezoelectric body (hereinafter also referred to as “upper electrode”) is formed so as to continuously cover the plurality of piezoelectric elements. An electrode structure is known (Patent Document 1).
圧電体層が下部電極および上部電極に挟まれた構造の圧電素子の場合、圧電体層は、2つの電極に挟まれた能動領域と電極に挟まれていない非能動領域が形成される場合があった。この場合、圧電体層が変位するとき、能動領域の歪みが非能動領域によって押さえ込まれる結果、能動領域と非能動領域の境界付近に応力の集中が生じる。 In the case of a piezoelectric element having a structure in which a piezoelectric layer is sandwiched between a lower electrode and an upper electrode, the piezoelectric layer may be formed with an active region sandwiched between two electrodes and an inactive region not sandwiched between the electrodes. there were. In this case, when the piezoelectric layer is displaced, the strain in the active region is suppressed by the inactive region, and as a result, stress is concentrated near the boundary between the active region and the inactive region.
一方、液体噴射装置の液体の噴射量を大きくする等の理由から、圧電体層の変位量は、より大きくすることが求められている。変位量を大きくすると、能動領域と非能動領域の境界付近には、より大きな応力が集中し、例えば、圧電体層にクラックが生じてしまうことがあった。 On the other hand, the displacement amount of the piezoelectric layer is required to be larger for reasons such as increasing the liquid ejection amount of the liquid ejecting apparatus. When the displacement amount is increased, a larger stress is concentrated near the boundary between the active region and the inactive region, and for example, a crack may occur in the piezoelectric layer.
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、クラックが生じにくい圧電体層を有する信頼性の良好な液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、クラックの生じにくい圧電体層を含む信頼性の良好な圧電素子を提供することにある。 One of the objects according to some embodiments of the present invention is to provide a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus with high reliability having a piezoelectric layer in which cracks are unlikely to occur. Another object of some embodiments of the present invention is to provide a highly reliable piezoelectric element including a piezoelectric layer that is less susceptible to cracking.
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.
[適用例1]
本発明にかかる液体噴射ヘッドの一態様は、
第1電極と、
前記第1電極を覆って形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上に形成された第2電極と、
前記第2電極の上に形成され、タングステンまたはチタンからなる被覆層と、
を有する圧電素子を備え、
前記第1電極および前記第2電極は、平面視において、互いに重複する長方形の重複領域を形成し、
前記第1電極は、前記重複領域の長辺を規定し、
前記第2電極は、前記重複領域の短辺を規定し、
前記重複領域は、平面視において、一対の前記短辺に隣接する一対の第1領域および前記一対の第1領域の間に位置する第2領域を有し、
前記被覆層は、平面視において、前記重複領域の前記第2領域を避けて、少なくとも前記第1領域に形成されている。
[Application Example 1]
One aspect of the liquid jet head according to the present invention is as follows.
A first electrode;
A piezoelectric layer formed to cover the first electrode;
A second electrode formed on the piezoelectric layer;
A coating layer formed on the second electrode and made of tungsten or titanium;
A piezoelectric element having
The first electrode and the second electrode form rectangular overlapping regions that overlap each other in plan view,
The first electrode defines a long side of the overlap region;
The second electrode defines a short side of the overlap region;
The overlapping region has a pair of first regions adjacent to the pair of short sides and a second region located between the pair of first regions in plan view,
The covering layer is formed in at least the first region while avoiding the second region of the overlapping region in plan view.
本適用例の液体噴射ヘッドは、圧電素子の圧電体層の能動領域と非能動領域の境界付近に被覆層が形成されている。これにより圧電素子が動作するときに、圧電体層の能動領域と非能動領域の境界付近に生じる歪みを小さくすることができる。そのため、能動領域と非能動領域の境界付近への応力の集中が緩和され、圧電体層にクラックが生じにくい。これにより、本適用例の液体噴射ヘッドは、信頼性が高まっている。 In the liquid jet head of this application example, a coating layer is formed in the vicinity of the boundary between the active region and the inactive region of the piezoelectric layer of the piezoelectric element. As a result, when the piezoelectric element operates, distortion generated in the vicinity of the boundary between the active region and the inactive region of the piezoelectric layer can be reduced. For this reason, the concentration of stress near the boundary between the active region and the inactive region is relaxed, and cracks are unlikely to occur in the piezoelectric layer. Thereby, the reliability of the liquid jet head according to this application example is increased.
[適用例2]
適用例1において、
前記圧電素子は、前記圧電体層の上に、前記第1電極と電気的に接続するリード電極を有し、
前記リード電極の材質は、ニッケルおよびクロムを含有することができる。
[Application Example 2]
In application example 1,
The piezoelectric element has a lead electrode electrically connected to the first electrode on the piezoelectric layer,
The material of the lead electrode can contain nickel and chromium.
本適用例の液体噴射ヘッドは、製造時に、圧電素子のリード電極に、電蝕を生じにくい。すなわち、ニッケルおよびクロムの標準電極電位、並びに、タングステンおよびチタンの標準電極電位の差が小さいため、例えば、タングステンおよびチタンからなる被覆層をウエットエッチングする際に、電蝕を生じにくい。 The liquid jet head of this application example is less likely to cause electrolytic corrosion on the lead electrode of the piezoelectric element during manufacturing. That is, since the difference between the standard electrode potentials of nickel and chromium and the standard electrode potentials of tungsten and titanium is small, for example, when wet etching is performed on a coating layer made of tungsten and titanium, galvanic corrosion hardly occurs.
[適用例3]
適用例1または適用例2において、
前記第2電極の材質は、イリジウムを主成分とすることができる。
[Application Example 3]
In application example 1 or application example 2,
The material of the second electrode can be mainly composed of iridium.
本適用例の液体噴射ヘッドは、第2電極の導電性が良好であるとともに、第2電極によって圧電体層が保護される。 In the liquid jet head according to this application example, the conductivity of the second electrode is good, and the piezoelectric layer is protected by the second electrode.
[適用例4]
本発明にかかる液体噴射装置の一態様は、
適用例1ないし適用例3のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備える。
[Application Example 4]
One aspect of the liquid ejecting apparatus according to the invention is as follows.
The liquid ejecting head according to any one of Application Examples 1 to 3 is provided.
本適用例の液体噴射装置は、上述の液体噴射ヘッドを備えるため、信頼性が高まっている。 Since the liquid ejecting apparatus according to this application example includes the above-described liquid ejecting head, reliability is increased.
[適用例5]
本発明にかかる圧電素子の一態様は、
第1電極と、
前記第1電極を覆って形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上に形成された第2電極と、
前記第2電極の上に形成され、タングステンまたはチタンからなる被覆層と、
を有し、
前記第1電極および前記第2電極は、平面視において、互いに重複する長方形の重複領域を形成し、
前記第1電極は、前記重複領域の長辺を規定し、
前記第2電極は、前記重複領域の短辺を規定し、
前記重複領域は、平面視において、一対の前記短辺に隣接する一対の第1領域および前記一対の第1領域の間に位置する第2領域を有し、
前記被覆層は、平面視において、前記重複領域の前記第2領域を避けて、少なくとも前記第1領域に形成されている。
[Application Example 5]
One aspect of the piezoelectric element according to the present invention is:
A first electrode;
A piezoelectric layer formed to cover the first electrode;
A second electrode formed on the piezoelectric layer;
A coating layer formed on the second electrode and made of tungsten or titanium;
Have
The first electrode and the second electrode form rectangular overlapping regions that overlap each other in plan view,
The first electrode defines a long side of the overlap region;
The second electrode defines a short side of the overlap region;
The overlapping region has a pair of first regions adjacent to the pair of short sides and a second region located between the pair of first regions in plan view,
The covering layer is formed in at least the first region while avoiding the second region of the overlapping region in plan view.
本適用例の圧電素子は、圧電体層の能動領域と非能動領域の境界付近に被覆層が形成されている。これにより第1電極および第2電極の間に電界が印加されたときに、圧電体層の能動領域と非能動領域の境界付近に生じる歪みを小さくすることができる。そのため、能動領域と非能動領域の境界付近への応力の集中が緩和され、圧電体層にクラックが生じにくく素子の信頼性が高い。 In the piezoelectric element of this application example, a coating layer is formed in the vicinity of the boundary between the active region and the inactive region of the piezoelectric layer. Thereby, when an electric field is applied between the first electrode and the second electrode, it is possible to reduce the distortion generated near the boundary between the active region and the inactive region of the piezoelectric layer. For this reason, the concentration of stress near the boundary between the active region and the inactive region is alleviated, and cracks are unlikely to occur in the piezoelectric layer, and the reliability of the element is high.
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。そのため、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で実施される各種の変形例も含む。なお、下記の実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the following embodiment demonstrates an example of this invention. Therefore, this invention is not limited to the following embodiment, The various modifications implemented in the range which does not change a summary are also included. Note that not all the configurations described in the following embodiments are essential constituent requirements of the present invention.
1.液体噴射ヘッド
図1は、本実施形態の液体噴射ヘッド1000の断面の模式図である。図2は、本実施形態の液体噴射ヘッド1000の他の断面の模式図である。図3は、本実施形態の液体噴射ヘッド1000を模式的に示す平面図である。図3のA−A線の断面が図1に、図3のB−B線の断面が図2にそれぞれ相当する。
1. Liquid Ejecting Head FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid ejecting head 1000 according to this embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram of another cross section of the liquid jet head 1000 according to the present embodiment. FIG. 3 is a plan view schematically showing the liquid jet head 1000 of the present embodiment. 3 corresponds to FIG. 1, and the cross section taken along line BB in FIG. 3 corresponds to FIG.
本実施形態の液体噴射ヘッド1000は、少なくとも圧電素子100を備えている。 The liquid jet head 1000 according to this embodiment includes at least the piezoelectric element 100.
1.1.圧電素子
圧電素子100は、基板1と、第1電極10と、圧電体層20と、第2電極30と、被覆層40と、を有する。圧電素子100は、基板1が可撓性を有し、圧電体層20の動作によって変形(屈曲)することのできる振動板(絶縁層)である場合には、振動板が振動する圧電アクチュエーター102とみなすことができる。
1.1. Piezoelectric Element The piezoelectric element 100 includes a substrate 1, a first electrode 10, a piezoelectric layer 20, a second electrode 30, and a covering layer 40. In the case where the piezoelectric element 100 is a diaphragm (insulating layer) in which the substrate 1 has flexibility and can be deformed (bent) by the operation of the piezoelectric layer 20, the piezoelectric actuator 102 that vibrates the diaphragm. Can be considered.
1.1.1.基板
基板1は、平板状の形状を有している。基板1は、可撓性を有することができ、圧電体層20の動作によって変形(屈曲)することのできる振動板(絶縁層)であってもよい。
基板1が振動板である場合は、基板1の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO2)、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機酸化物、無機窒化物、およびステンレス鋼などの合金を例示することができる。これらのうち、基板1(振動板)の材質としては、化学的安定性および剛性の点で、酸化ジルコニウムが特に好適である。基板1は、例示した物質の2種以上の積層構造であってもよい。
1.1.1. Substrate The substrate 1 has a flat plate shape. The substrate 1 may be a diaphragm (insulating layer) that can be flexible and can be deformed (bent) by the operation of the piezoelectric layer 20.
When the substrate 1 is a vibration plate, examples of the material of the substrate 1 include inorganic oxides such as zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon nitride, silicon oxide, and aluminum oxide, inorganic nitrides, and alloys such as stainless steel. Can be illustrated. Of these, zirconium oxide is particularly suitable as the material of the substrate 1 (vibrating plate) in terms of chemical stability and rigidity. The substrate 1 may have a laminated structure of two or more kinds of the exemplified substances.
また、基板1は、シリコン基板や水晶基板であってもよい。この場合、基板1を例えば音叉型に形成し、圧電体層20の動作によって基板1を励振する、または、圧電体層20の歪みによって基板1の動作を検出するタイミングデバイスを構成することができる。また、この場合、超音波発振器等の超音波デバイス、超音波モーターのような機械的出力を有するデバイス、および、基板1に加わる応力や基板1の変形を圧電体層20の歪み等によって検出する圧力センサー等の圧電デバイスを構成することができる。 The substrate 1 may be a silicon substrate or a quartz substrate. In this case, a timing device that forms the substrate 1 in, for example, a tuning fork type and excites the substrate 1 by the operation of the piezoelectric layer 20 or detects the operation of the substrate 1 by the distortion of the piezoelectric layer 20 can be configured. . In this case, an ultrasonic device such as an ultrasonic oscillator, a device having a mechanical output such as an ultrasonic motor, and stress applied to the substrate 1 or deformation of the substrate 1 is detected by distortion of the piezoelectric layer 20 or the like. A piezoelectric device such as a pressure sensor can be configured.
本実施形態では、基板1は、可撓性を有し、液体噴射ヘッド1000の圧力室の壁面を構成する振動板となっている。そのため、圧電体層20の動作により、基板1が変形することにより、圧力室の容積を変化させることができ、これにより、液体噴射ヘッド1000のノズル孔から液体を噴射させることができる。 In the present embodiment, the substrate 1 is a vibration plate that is flexible and forms the wall surface of the pressure chamber of the liquid jet head 1000. Therefore, the volume of the pressure chamber can be changed by the deformation of the substrate 1 by the operation of the piezoelectric layer 20, and thereby the liquid can be ejected from the nozzle hole of the liquid ejecting head 1000.
1.1.2.第1電極
第1電極10は、基板1の上に形成される。第1電極10は、圧電体層20に覆われ、圧電体層20の上に形成される第2電極30とともに、圧電体層20を挟む領域を有するように設けられる。第1電極10は、基板1の上に設けられるが、基板1の全面を覆う必要はない。第1電極10は、層状、薄膜状あるいは平板状の形状を有する。第1電極10の厚みは、例えば、20nm以上60nm以下とすることができる。第1電極10の厚みが20nmよりも小さいと、第1電極10の導電性が不足する場合がある。
1.1.2. First Electrode The first electrode 10 is formed on the substrate 1. The first electrode 10 is covered with the piezoelectric layer 20 and is provided so as to have a region sandwiching the piezoelectric layer 20 together with the second electrode 30 formed on the piezoelectric layer 20. Although the first electrode 10 is provided on the substrate 1, it is not necessary to cover the entire surface of the substrate 1. The first electrode 10 has a layer shape, a thin film shape, or a flat plate shape. The thickness of the 1st electrode 10 can be 20 nm or more and 60 nm or less, for example. If the thickness of the first electrode 10 is smaller than 20 nm, the conductivity of the first electrode 10 may be insufficient.
第1電極10は、平面的に見たとき(基板1の法線方向から見たとき)に、長手を有する形状を有する。第1電極10の平面的な形状は、例えば、長方形である。第1電極10は、圧電素子100が複数の可動部を有する場合の個別電極であることができる。 The first electrode 10 has a shape having a length when viewed in a plan view (when viewed from the normal direction of the substrate 1). The planar shape of the first electrode 10 is, for example, a rectangle. The first electrode 10 can be an individual electrode when the piezoelectric element 100 has a plurality of movable parts.
第1電極10は、平面的に見たときに、第2電極30とオーバーラップする重複領域50を形成する。重複領域50は、平面視において長方形の形状を有し、当該重複領域50の長辺50aを、第1電極10の長手方向に平行な辺が規定している。 The first electrode 10 forms an overlapping region 50 that overlaps the second electrode 30 when viewed in plan. The overlapping region 50 has a rectangular shape in plan view, and the side parallel to the longitudinal direction of the first electrode 10 defines the long side 50 a of the overlapping region 50.
第1電極10の機能の一つとしては、圧電体層20に電界を印加するための一方の電極(例えば、圧電体層20の下方に形成された下部電極)となることが挙げられる。 One function of the first electrode 10 is to serve as one electrode for applying an electric field to the piezoelectric layer 20 (for example, a lower electrode formed below the piezoelectric layer 20).
第1電極10の材質としては、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物(例えば酸化イリジウムなど)、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物(SrRuOx:SRO)、ランタンとニッケルの複合酸化物(LaNiOx:LNO)などを例示することができる。第1電極10は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。 Examples of the material of the first electrode 10 include various metals such as nickel, iridium, and platinum, conductive oxides thereof (for example, iridium oxide), strontium and ruthenium composite oxide (SrRuOx: SRO), lanthanum, and the like. An example is a composite oxide of nickel (LaNiOx: LNO). The first electrode 10 may have a single layer structure of the exemplified materials or a structure in which a plurality of materials are stacked.
第1電極10は、例えば、蒸着、スパッタ、CVD(Chemical Vapour
Deposition)等により形成することができる。そしてフォトリソグラフィ法等によって、上記の形状にパターニングされることができる。なお、第1電極10は、印刷、インプリンティングなどの方法で形成することもでき、この場合は、基板1に直接、第1電極10を形成することができる。
The first electrode 10 is formed by, for example, vapor deposition, sputtering, CVD (Chemical Vapor).
Deposition) or the like. Then, it can be patterned into the above shape by a photolithography method or the like. The first electrode 10 can also be formed by a method such as printing or imprinting. In this case, the first electrode 10 can be directly formed on the substrate 1.
1.1.3.圧電体層
圧電体層20は、第1電極10を覆って形成される。圧電体層20は、第1電極10がパターニングされている場合には、基板1の上に形成されていてもよい。圧電体層20は、第1電極10および第2電極30によって挟まれた領域を有する。本明細書ではこのような圧電体層20の領域のことを能動領域20aと称することがある。圧電体層20の能動領域20aは、平面視において、第1電極10および第2電極30とが重複する重複領域50と一致している。
1.1.3. Piezoelectric Layer The piezoelectric layer 20 is formed so as to cover the first electrode 10. The piezoelectric layer 20 may be formed on the substrate 1 when the first electrode 10 is patterned. The piezoelectric layer 20 has a region sandwiched between the first electrode 10 and the second electrode 30. In this specification, such a region of the piezoelectric layer 20 may be referred to as an active region 20a. The active region 20a of the piezoelectric layer 20 coincides with the overlapping region 50 where the first electrode 10 and the second electrode 30 overlap in plan view.
圧電体層20は、第1電極10を覆って形成され、上記の能動領域20aを有するが、重複領域50(能動領域20a)以外の領域(非能動領域)には、圧電体層20が形成されていない部分があってもよい。例えば、図3の例では、圧電体層20の非能動領域に貫通穴22が形成されている。圧電体層20に貫通穴22が設けられると、例えば、圧電体層20による基板1の振動の阻害を低減することができる。 The piezoelectric layer 20 is formed so as to cover the first electrode 10 and has the active region 20a. However, the piezoelectric layer 20 is formed in a region (inactive region) other than the overlapping region 50 (active region 20a). There may be parts that are not. For example, in the example of FIG. 3, the through hole 22 is formed in the inactive region of the piezoelectric layer 20. When the through hole 22 is provided in the piezoelectric layer 20, for example, the inhibition of the vibration of the substrate 1 by the piezoelectric layer 20 can be reduced.
本実施形態では、圧電体層20が第1電極10を覆って形成されるため、圧電体層20によって第1電極10を、例えば外部から侵入する不純物等から保護することができる。 In the present embodiment, since the piezoelectric layer 20 is formed so as to cover the first electrode 10, the first electrode 10 can be protected from, for example, impurities entering from the outside by the piezoelectric layer 20.
第1電極10および圧電体層20の間には、他の層が形成されてもよい。他の層としては、例えばチタン層などが挙げられる。図1の例では、圧電体層20は、第1電極10に接して設けられている、圧電体層20の厚さは、例えば、100nm以上2000nm以下とすることができる。圧電体層20の厚みがこの範囲であれば、圧電素子100(圧電アクチュエーター102)の十分な変形(電気機械変換)が得られる。また、圧電体層20のより好ましい厚みとしては、1000nm以上、1500nm以下である。圧電体層20の厚みが、このような範囲内であると、圧電素子100の変位量を十分大きくとることができるとともに、圧電素子100の薄膜化に寄与することができる。 Another layer may be formed between the first electrode 10 and the piezoelectric layer 20. Examples of other layers include a titanium layer. In the example of FIG. 1, the piezoelectric layer 20 is provided in contact with the first electrode 10. The thickness of the piezoelectric layer 20 can be, for example, not less than 100 nm and not more than 2000 nm. If the thickness of the piezoelectric layer 20 is within this range, sufficient deformation (electromechanical conversion) of the piezoelectric element 100 (piezoelectric actuator 102) can be obtained. Further, the more preferable thickness of the piezoelectric layer 20 is 1000 nm or more and 1500 nm or less. When the thickness of the piezoelectric layer 20 is within such a range, the displacement of the piezoelectric element 100 can be made sufficiently large, and the piezoelectric element 100 can be made thinner.
圧電体層20は、ペロブスカイト型の結晶構造を有する酸化物を主成分として形成され圧電性を有する。圧電体層20に用いられるペロブスカイト型の結晶構造を有する酸化物としては、例えば、化学組成が、一般式MAMBO3(式中MAで表される元素が酸素を12配位し、MBで表される元素が酸素を6配位する)で表される酸化物が挙げられる。圧電体層20の主成分となる酸化物は、圧電性を有するものであるかぎり特に限定されないが、例えば、一般式MAMBO3において、MAが、Pb、K、Ba、Sr、およびBiからなる群より選択される少なくとも1種であり、MBが、Zr、Ti、Nb、Na、TaおよびLaからなる群より選択される少なくとも1種である酸化物が好ましい。 The piezoelectric layer 20 is formed mainly of an oxide having a perovskite crystal structure and has piezoelectricity. The oxide having a perovskite crystal structure used for the piezoelectric layer 20 has, for example, a chemical composition of the general formula M A M B O 3 (wherein the element represented by M A coordinates 12 oxygen. , oxides element represented by M B is represented by oxygen to 6 coordination) and the like. The oxide as the main component of the piezoelectric layer 20 is not particularly limited as long as it has piezoelectricity. For example, in the general formula M A M B O 3 , M A is Pb, K, Ba, Sr, and at least one selected from the group consisting of Bi, is M B, Zr, Ti, Nb , Na, oxide is at least one selected from the group consisting of Ta and La is preferred.
これらのうち、圧電体層20の材質としてより好ましくは、少なくとも鉛、ジルコニウム、チタンおよび酸素を含む酸化物を主成分とすることが好適である。圧電体層20の主成分として好適な酸化物の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)(以下これを「PZT」と略記することがある)、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti,Nb)O3)などが挙げられる。 Of these, the material of the piezoelectric layer 20 is more preferably composed mainly of an oxide containing at least lead, zirconium, titanium and oxygen. Specific examples of the oxide suitable as the main component of the piezoelectric layer 20 include lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ) (hereinafter, sometimes abbreviated as “PZT”), niobic acid. Examples thereof include lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti, Nb) O 3 ).
このような酸化物は、いずれも式中、MAサイトの酸化物とMBサイトの酸化物の固溶体を形成することができる。そして、このような複合酸化物は、結晶化により、ペロブスカイト型の結晶構造をとることができる。このような酸化物は、ペロブスカイト型の結晶構造をとることにより、圧電性を呈することができる。これにより、圧電体層20は、第1電極10および第2電極30によって電界が印加されることで変形することができる(電気機械変換)。圧電素子100が圧電体層20の変形によって変形するため、例えば、基板1が振動板である場合には、基板1を変形させたり(たわませたり)、振動させたりすることができる。 Such oxides are both wherein it is possible to form a solid solution of oxides of oxide and M B site M A site. Such a complex oxide can have a perovskite crystal structure by crystallization. Such an oxide can exhibit piezoelectricity by taking a perovskite crystal structure. Accordingly, the piezoelectric layer 20 can be deformed by applying an electric field by the first electrode 10 and the second electrode 30 (electromechanical conversion). Since the piezoelectric element 100 is deformed by the deformation of the piezoelectric layer 20, for example, when the substrate 1 is a vibration plate, the substrate 1 can be deformed (bent) or vibrated.
圧電体層20は、積層構造であってもよい。例えば、互いに異なる組成の圧電体の層や
、同一の組成の圧電体の層が、複数層積層していてもよい。また、圧電体層20には、厚みの方向に組成が傾斜していてもよい。さらに積層する層の数も任意である。
The piezoelectric layer 20 may have a laminated structure. For example, a plurality of piezoelectric layers having different compositions or piezoelectric layers having the same composition may be laminated. In addition, the composition of the piezoelectric layer 20 may be inclined in the thickness direction. Further, the number of layers to be stacked is also arbitrary.
圧電体層20は、例えば、スパッタ法(DCスパッタ、イオンスパッタ、マグネトロンスパッタを含む)、蒸着法、MOCVD法、MOD(Metal−Organic Decomposition)法、PLD(Pulsed Laser Deposition)(レーザーアブレーション)法、ミスト成膜法、およびゾルゲル法などの薄膜法により形成されることができる。このような薄膜法によって、厚みの大きい圧電体層20を形成する場合には、例えば、スパッタ法、蒸着法、MOCVD法などの物質を堆積させる種の方法では堆積時間を長くすることにより形成することができ、また例えば、MOD法やゾルゲル法などのコーティング−焼成を行う種の方法では、該方法を繰り返して積層することにより形成することができる。さらに、積層する場合には、各層毎に異なる薄膜法を用いて積層してもよい。 The piezoelectric layer 20 is formed by, for example, sputtering (including DC sputtering, ion sputtering, magnetron sputtering), vapor deposition, MOCVD, MOD (Metal-Organic Decomposition), PLD (Pulsed Laser Deposition) (laser ablation), It can be formed by a mist film forming method and a thin film method such as a sol-gel method. When the piezoelectric layer 20 having a large thickness is formed by such a thin film method, for example, in a method of depositing a material such as a sputtering method, a vapor deposition method, or an MOCVD method, it is formed by increasing the deposition time. In addition, for example, in a method of performing coating-firing such as the MOD method and the sol-gel method, the method can be formed by repeatedly stacking the methods. Furthermore, when laminating, each layer may be laminated using a different thin film method.
1.1.4.第2電極
第2電極30は、圧電体層20の上に形成される。第2電極30は、圧電体層20の上に設けられるが、圧電体層20の全面を覆う必要はない。また、第2電極30は、圧電体層20に貫通穴22等が設けられている場合には、当該貫通穴22等の部分において、例えば基板1の上に形成されていてもよい。第2電極30は、圧電体層20に覆われている第1電極10とともに、圧電体層20を挟む領域を有するように設けられる。第2電極30は、層状、薄膜状あるいは平板状の形状を有する。第2電極30の厚みは、例えば、20nm以上300nm以下とすることができる。第2電極30の厚みが20nmよりも小さいと、第2電極30の導電性が不足する場合がある。
1.1.4. Second Electrode The second electrode 30 is formed on the piezoelectric layer 20. The second electrode 30 is provided on the piezoelectric layer 20, but it is not necessary to cover the entire surface of the piezoelectric layer 20. Further, when the through hole 22 or the like is provided in the piezoelectric layer 20, the second electrode 30 may be formed on the substrate 1, for example, in the portion of the through hole 22 or the like. The second electrode 30 is provided so as to have a region sandwiching the piezoelectric layer 20 together with the first electrode 10 covered with the piezoelectric layer 20. The second electrode 30 has a layer shape, a thin film shape, or a flat plate shape. The thickness of the 2nd electrode 30 can be 20 nm or more and 300 nm or less, for example. If the thickness of the second electrode 30 is smaller than 20 nm, the conductivity of the second electrode 30 may be insufficient.
第2電極30は、平面的に見たとき(基板1の法線方向から見たとき)に、第1電極10とオーバーラップする重複領域50を形成する。重複領域50は、平面視において長方形の形状を有し、当該重複領域50の短辺50bを、第2電極30が規定している。第2電極30の平面的な形状は、例えば、長方形である。第2電極30は、圧電素子100が複数の可動部を有する場合の共通電極であることができる。 The second electrode 30 forms an overlapping region 50 that overlaps the first electrode 10 when viewed in a plan view (when viewed from the normal direction of the substrate 1). The overlapping region 50 has a rectangular shape in plan view, and the second electrode 30 defines the short side 50b of the overlapping region 50. The planar shape of the second electrode 30 is, for example, a rectangle. The second electrode 30 can be a common electrode when the piezoelectric element 100 has a plurality of movable parts.
第2電極30の機能の一つとしては、圧電体層20に電界を印加するための一方の電極(例えば、圧電体層20の上方に形成された上部電極)となることが挙げられる。 One of the functions of the second electrode 30 is to serve as one electrode for applying an electric field to the piezoelectric layer 20 (for example, an upper electrode formed above the piezoelectric layer 20).
第2電極30の材質としては、第1電極10と同様のものを挙げることができる。第2電極30は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。これらのうち、第2電極30は、イリジウムを主成分として形成されることにより、第2電極30の導電性を良好とするとともに、第2電極30によって圧電体層20を、例えば、外部から侵入する水分や水素から保護する作用を高めることができる。 Examples of the material of the second electrode 30 include the same materials as those of the first electrode 10. The second electrode 30 may have a single layer structure of the exemplified materials, or may have a structure in which a plurality of materials are stacked. Among these, the second electrode 30 is formed by using iridium as a main component so that the conductivity of the second electrode 30 is improved, and the piezoelectric layer 20 is penetrated by the second electrode 30 from the outside, for example. Protects against moisture and hydrogen.
第2電極30は、例えば、蒸着、スパッタ、CVD(Chemical Vapour
Deposition)等により形成することができる。そしてフォトリソグラフィ法等によって、上記の形状にパターニングされることができる。なお、第2電極30は、印刷、インプリンティングなどの方法で形成することもできる。
The second electrode 30 is formed by, for example, vapor deposition, sputtering, CVD (Chemical Vapor).
Deposition) or the like. Then, it can be patterned into the above shape by a photolithography method or the like. The second electrode 30 can also be formed by a method such as printing or imprinting.
1.1.5.重複領域
上述のように、第1電極10および第2電極30は、平面視において、互いに重複する重複領域50を有する。重複領域50は、平面視において、長方形の形状を有する。平面視における重複領域50の長方形形状の長辺50aは、第1電極10によって規定され、短辺50bは、第2電極30によって規定される。
1.1.5. Overlapping Region As described above, the first electrode 10 and the second electrode 30 have the overlapping region 50 that overlaps each other in plan view. The overlapping region 50 has a rectangular shape in plan view. The long side 50 a of the rectangular shape of the overlapping region 50 in plan view is defined by the first electrode 10, and the short side 50 b is defined by the second electrode 30.
重複領域50は、一対の短辺50bに隣接する一対の第1領域51を有する。第1領域51は、平面視における重複領域50の長方形の長手方向の両端部に位置する。すなわち、第1領域51は、平面視における重複領域50の長方形の長手方向の中央部を避けた領域のことを指す。平面視における第1領域51の面積は、重複領域50の面積の2%以上98%未満である。また、圧電体層20の能動領域20aと非能動領域の境界における変位の抑制と、圧電体層20の能動領域20aの変位の大きさとのバランスがより好ましくなる点で、平面視における第1領域51の面積は、重複領域50の面積の10%以上80%未満であることがより好ましい。 The overlapping region 50 has a pair of first regions 51 adjacent to the pair of short sides 50b. The first region 51 is located at both ends of the rectangular longitudinal direction of the overlapping region 50 in plan view. That is, the first region 51 refers to a region that avoids the central portion in the longitudinal direction of the rectangle of the overlapping region 50 in plan view. The area of the first region 51 in plan view is 2% or more and less than 98% of the area of the overlapping region 50. In addition, the first region in plan view is more preferable in that the balance between suppression of displacement at the boundary between the active region 20a and the inactive region of the piezoelectric layer 20 and the magnitude of displacement of the active region 20a of the piezoelectric layer 20 is more preferable. More preferably, the area 51 is 10% or more and less than 80% of the area of the overlapping region 50.
また、重複領域50は、上記一対の第1領域51の間に位置する第2領域52を有する。第2領域52は、平面視における重複領域50の長方形の長手方向の中央部を含んでいる。すなわち、第2領域52は、平面視における重複領域50の長方形の長手方向の端部を避けた領域のことを指す。平面視における第2領域52の面積は、重複領域50の面積の2%以上98%未満である。また、圧電体層20の能動領域20aと非能動領域の境界における変位の抑制と、圧電体層20の能動領域20aの変位の大きさとのバランスがより好ましくなる点で、平面視における第2領域52の面積は、重複領域50の面積の20%以上90%未満であることがより好ましい。 The overlapping region 50 has a second region 52 located between the pair of first regions 51. The second region 52 includes a rectangular central portion of the overlapping region 50 in plan view. In other words, the second region 52 refers to a region that avoids the end of the rectangular longitudinal direction of the overlapping region 50 in plan view. The area of the second region 52 in plan view is 2% or more and less than 98% of the area of the overlapping region 50. In addition, the second region in plan view is more preferable in that the balance between the suppression of the displacement at the boundary between the active region 20a and the inactive region of the piezoelectric layer 20 and the magnitude of the displacement of the active region 20a of the piezoelectric layer 20 is more preferable. The area 52 is more preferably 20% or more and less than 90% of the area of the overlapping region 50.
1.1.6.被覆層
被覆層40は、第2電極30の上に設けられる。被覆層40は、平面視において、重複領域50の第2領域52を避けて設けられる。また、被覆層40は、平面視において、少なくとも重複領域50の第1領域51に形成される。被覆層40は、第2電極30の上の他の部分に設けられてもよく、また、第2電極30上の第2領域52を避けた領域全体に設けられる必要はない。被覆層40の厚みは、例えば、20nm以上200nm以下とすることができる。被覆層40は、タングステンまたはチタンによって形成される。
1.1.6. Covering Layer The covering layer 40 is provided on the second electrode 30. The covering layer 40 is provided avoiding the second region 52 of the overlapping region 50 in plan view. The covering layer 40 is formed at least in the first region 51 of the overlapping region 50 in plan view. The covering layer 40 may be provided in another part on the second electrode 30, and does not need to be provided in the entire region avoiding the second region 52 on the second electrode 30. The thickness of the coating layer 40 can be, for example, 20 nm or more and 200 nm or less. The covering layer 40 is made of tungsten or titanium.
被覆層40の機能の一つとしては、圧電体層20の駆動領域(重複領域50)に電界が印加され変形が生じたときに、第1領域51に位置する圧電体層20の変形を抑制することが挙げられる。また、被覆層40の機能の一つとしては第2電極30の導電性を補助することが挙げられる。 One of the functions of the covering layer 40 is to suppress deformation of the piezoelectric layer 20 located in the first region 51 when an electric field is applied to the driving region (overlapping region 50) of the piezoelectric layer 20 and deformation occurs. To do. One function of the covering layer 40 is to assist the conductivity of the second electrode 30.
被覆層40は、平面視において、重複領域50の第2領域52に位置する長辺50aよりも外側に設けられる。そのため、被覆層40によって、圧電体層20の能動領域20aの短辺50b方向の変位の抑制の程度は小さい。したがって、圧電体層20の変位は、十分に大きくすることができる。 The covering layer 40 is provided outside the long side 50a located in the second region 52 of the overlapping region 50 in plan view. Therefore, the degree of suppression of the displacement of the active region 20a of the piezoelectric layer 20 in the direction of the short side 50b is small by the covering layer 40. Therefore, the displacement of the piezoelectric layer 20 can be made sufficiently large.
1.1.7.その他の構成
本実施形態の圧電素子100は、圧電体層20の上に、第1電極10と電気的に接続されたリード電極60を有してもよい。
1.1.7. Other Configurations The piezoelectric element 100 according to the present embodiment may include the lead electrode 60 electrically connected to the first electrode 10 on the piezoelectric layer 20.
リード電極60の平面的な形状は、第1電極10と電気的に接続し、第2電極30と電気的に分離している限り特に限定されない。 The planar shape of the lead electrode 60 is not particularly limited as long as it is electrically connected to the first electrode 10 and electrically separated from the second electrode 30.
リード電極60は、例えば、圧電体層20に、第1電極10に連通する貫通孔20bを設け、貫通孔20bの内側および圧電体層20上の所望の領域にニッケルおよびクロムの合金からなる下地層62を形成し、下地層62の上に、例えば金を積層してリード電極層64を形成して設けられる。 In the lead electrode 60, for example, a through hole 20b communicating with the first electrode 10 is provided in the piezoelectric layer 20, and a lower layer made of an alloy of nickel and chromium is formed inside the through hole 20b and in a desired region on the piezoelectric layer 20. A ground layer 62 is formed, and a lead electrode layer 64 is formed on the base layer 62 by laminating, for example, gold.
リード電極60の材質は、特に限定されないが、少なくとも下地層62をニッケルおよびクロムの合金とすることで、圧電体層20とリード電極60との密着性を高めることが
できる。
The material of the lead electrode 60 is not particularly limited, but the adhesion between the piezoelectric layer 20 and the lead electrode 60 can be improved by making at least the base layer 62 an alloy of nickel and chromium.
リード電極60の機能の一つとしては、圧電体層20によって第1電極10が覆われた状態を維持したまま圧電体層20の上において第1電極10と電気的接続を可能にすることが挙げられる。これにより、例えば、製造時に第1電極10と外部との電気的接続を形成することを容易化することができる。また、これにより、例えば、圧電素子100の平面的な専有面積を小さくすることができ、例えば液体噴射ヘッド1000のノズル孔612の配置の密度を向上させることができる。 One of the functions of the lead electrode 60 is to enable electrical connection with the first electrode 10 on the piezoelectric layer 20 while maintaining the state where the first electrode 10 is covered with the piezoelectric layer 20. Can be mentioned. Thereby, for example, it is possible to facilitate forming an electrical connection between the first electrode 10 and the outside during manufacturing. Accordingly, for example, the planar exclusive area of the piezoelectric element 100 can be reduced, and for example, the arrangement density of the nozzle holes 612 of the liquid ejecting head 1000 can be improved.
1.1.8.圧電素子の特徴
本実施形態の圧電素子100(圧電アクチュエーター102)は、以下のような特徴を有する。
1.1.8. Features of Piezoelectric Element The piezoelectric element 100 (piezoelectric actuator 102) of this embodiment has the following features.
本実施形態の圧電素子100は、被覆層40がタングステンまたはチタンからなる。タングステンまたはチタンは、比較的ヤング率の高い材料であり、これらの材料からなる被覆層40が第1領域51に形成されることにより、第1領域51の圧電体層20の変位を本来の変位よりも小さく抑えることができる。一方、第2領域52には、被覆層40が形成されないため、第2領域52に位置する圧電体層20の変位は、抑制されることがなく、圧電素子100の変位量を十分に大きく確保することができる。 In the piezoelectric element 100 of the present embodiment, the coating layer 40 is made of tungsten or titanium. Tungsten or titanium is a material having a relatively high Young's modulus, and the coating layer 40 made of these materials is formed in the first region 51, whereby the displacement of the piezoelectric layer 20 in the first region 51 is changed to the original displacement. Can be kept smaller. On the other hand, since the coating layer 40 is not formed in the second region 52, the displacement of the piezoelectric layer 20 located in the second region 52 is not suppressed, and a sufficiently large displacement amount of the piezoelectric element 100 is ensured. can do.
ここで、圧電体層20に生じる応力について述べる。圧電体層20の能動領域20aは、第1電極10および第2電極30によって電界が印加されることにより、伸縮等の変形を生じる。このとき能動領域20aに隣接する圧電体層20の領域には、電界がほとんど印加されず変形しないため、これらの領域の境界部分では変位が拘束されて、応力が発生する。この応力は、能動領域20aが圧電体層20の平面内で膨張または収縮するときに発生するが、特に能動領域20aが収縮するときには、圧電体層20を引っ張る方向の成分を有する応力が発生する。この応力が特定の大きさ以上になると、圧電体層20の能動領域20aと非能動領域の境界にクラック(亀裂)が生じることになる。このようなクラックは、能動領域20a(重複領域50)が長手を有するため、能動領域20aの収縮の成分が大きくなる長手方向の端(重複領域50の短辺50bに沿う位置)において他の部位よりも先に発生しやすい。 Here, the stress generated in the piezoelectric layer 20 will be described. The active region 20 a of the piezoelectric layer 20 undergoes deformation such as expansion and contraction when an electric field is applied by the first electrode 10 and the second electrode 30. At this time, since an electric field is hardly applied to the region of the piezoelectric layer 20 adjacent to the active region 20a and the region is not deformed, the displacement is constrained at the boundary portion between these regions, and stress is generated. This stress is generated when the active region 20a expands or contracts in the plane of the piezoelectric layer 20, but particularly when the active region 20a contracts, a stress having a component in the direction of pulling the piezoelectric layer 20 is generated. . When this stress exceeds a specific magnitude, a crack occurs at the boundary between the active region 20a and the inactive region of the piezoelectric layer 20. Since the active region 20a (overlapping region 50) has a length, such a crack has another portion at the end in the longitudinal direction (position along the short side 50b of the overlapping region 50) at which the contraction component of the active region 20a increases. It tends to occur earlier.
一方、圧電体層20にクラックを生じさせる応力は、変位の拘束の程度に依存する。すなわち、変位の拘束の度合いが大きいと、より大きな応力が発生する。したがって、圧電体層20の隣り合う領域の間の変位量の差が大きければ、より大きな応力が発生する。逆に、圧電体層20の隣り合う領域の間の変位量の差を小さくすることにより、発生する応力を小さくすることができる。 On the other hand, the stress that causes cracks in the piezoelectric layer 20 depends on the degree of restraint of displacement. That is, if the degree of displacement restraint is large, a greater stress is generated. Therefore, if the displacement difference between adjacent regions of the piezoelectric layer 20 is large, a greater stress is generated. Conversely, by reducing the difference in displacement between adjacent regions of the piezoelectric layer 20, the generated stress can be reduced.
本実施形態の圧電素子100は、被覆層40が、変位領域20aの長手方向の端に対応する位置の第1領域51に形成されている。したがって被覆層40によって、能動領域20aの長手方向の端における変位が本来の変位よりも小さく抑えられる。これにより、能動領域20aと非能動領域の境界における変位の拘束の程度が小さくなり、当該境界部分に発生する応力を小さくすることができる。よって、本実施形態の圧電素子100は、被覆層40が形成されることにより、圧電体層20に発生する応力が抑制され、圧電体層20にクラック等の破壊を生じにくいという特徴を有する。 In the piezoelectric element 100 of the present embodiment, the coating layer 40 is formed in the first region 51 at a position corresponding to the longitudinal end of the displacement region 20a. Therefore, the covering layer 40 suppresses the displacement at the longitudinal end of the active region 20a to be smaller than the original displacement. As a result, the degree of displacement restraint at the boundary between the active region 20a and the inactive region is reduced, and the stress generated at the boundary portion can be reduced. Therefore, the piezoelectric element 100 according to the present embodiment is characterized in that the stress generated in the piezoelectric layer 20 is suppressed by the formation of the coating layer 40, and the piezoelectric layer 20 is not easily broken such as cracks.
また、被覆層40の材質であるタングステンおよびチタンは、標準電極電位の値が、ニッケルおよびクロムに近い。具体的には、WO2+4H++4e-←→W+2H2Oの反応、およびW2O5+2H++2e-←→W+2H2Oの反応における標準電極電位は、いずれも−0.119Vであり、Ti2++2e-←→Tiの反応における標準電極電位は、−1.
63V、Ti3++e-←→Ti2+の反応における標準電極電位は、−0.360Vである。これに対して、Ni2++2e-←→Niの反応における標準電極電位は、−0.257V、Cr2++2e-←→Crの反応における標準電極電位は、−0.9Vである。
Further, tungsten and titanium, which are the materials of the covering layer 40, have standard electrode potential values close to those of nickel and chromium. Specifically, the standard electrode potentials in the reaction of WO 2 + 4H + + 4e − ← → W + 2H 2 O and the reaction of W 2 O 5 + 2H + + 2e − ← → W + 2H 2 O are both −0.119V, The standard electrode potential in the reaction of Ti 2+ + 2e − ← → Ti is -1.
The standard electrode potential in the reaction of 63 V, Ti 3+ + e − ← → Ti 2+ is −0.360 V. On the other hand, the standard electrode potential in the reaction of Ni 2+ + 2e − ← → Ni is −0.257V, and the standard electrode potential in the reaction of Cr 2+ + 2e − ← → Cr is −0.9V.
一方、Ir3++3e-←→Irの反応における標準電極電位は、+1.156Vである。 On the other hand, the standard electrode potential in the reaction Ir 3+ + 3e − ← → Ir is + 1.156V.
したがって、ニッケルおよびクロムを含有するリード電極60を設ける態様であって、プロセス上、ウエットエッチングを行う必要がある場合に、被覆層40が第2電極30の上に設けられることにより、エッチャントによるニッケルまたはクロムの電蝕を小さく抑えることができる。すなわち、被覆層40が形成されていない場合には、当該エッチングの際に、エッチャントに、標準電極電位の高いイリジウムと、標準電極電位の低いニッケルおよびクロムとが、浸漬され、電気化学的反応が生じやすい。これに対して、本実施形態の圧電素子100においては、被覆層40を形成しているため、ニッケルおよびクロムを含有するリード電極60を設ける態様において、イリジウムがエッチャントに接触する面積が減少するとともに、標準電極電位がニッケルおよびクロムに近いタングステンまたはチタンに覆われるため、このような電気化学的反応が抑制され、ニッケルおよびクロムの電蝕が生じにくいという特徴がある。 Therefore, in the embodiment in which the lead electrode 60 containing nickel and chromium is provided, and it is necessary to perform wet etching in the process, the coating layer 40 is provided on the second electrode 30, so that the nickel by the etchant is provided. Alternatively, the erosion of chromium can be reduced. That is, when the coating layer 40 is not formed, iridium having a high standard electrode potential and nickel and chromium having a low standard electrode potential are immersed in the etchant during the etching, and an electrochemical reaction occurs. Prone to occur. On the other hand, in the piezoelectric element 100 of the present embodiment, since the coating layer 40 is formed, in the embodiment in which the lead electrode 60 containing nickel and chromium is provided, the area where iridium contacts the etchant is reduced. Since the standard electrode potential is covered with tungsten or titanium close to nickel and chromium, such an electrochemical reaction is suppressed and nickel and chromium are not easily corroded.
1.2.その他の構成
本実施形態の液体噴射ヘッド1000は、上述の圧電素子100を有し、振動板1a、圧力室基板620、およびノズル板610を有する。液体噴射ヘッド1000の振動板1aは、上述の圧電素子100で述べた基板1が振動板である場合に相当する。なお、図1ではノズル板610は省略されている。
1.2. Other Configurations The liquid jet head 1000 according to this embodiment includes the piezoelectric element 100 described above, and includes a vibration plate 1a, a pressure chamber substrate 620, and a nozzle plate 610. The diaphragm 1a of the liquid jet head 1000 corresponds to the case where the substrate 1 described in the above-described piezoelectric element 100 is a diaphragm. In FIG. 1, the nozzle plate 610 is omitted.
ノズル板610は、ノズル孔612を有する。ノズル孔612からは、インクが吐出されることができる。ノズル板610には、例えば、多数のノズル孔612が一列に設けられている(図4参照)。ノズル板620の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼(SUS)などを挙げることができる。 The nozzle plate 610 has nozzle holes 612. Ink can be ejected from the nozzle holes 612. In the nozzle plate 610, for example, a number of nozzle holes 612 are provided in a row (see FIG. 4). Examples of the material of the nozzle plate 620 include silicon and stainless steel (SUS).
圧力室基板620は、ノズル板610上(図4の例では下)に設けられている。圧力室基板620の材質としては、例えば、シリコンなどを例示することができる。圧力室基板620がノズル板610と振動板1aとの間の空間を区画することにより、図4に示すように、リザーバー(液体貯留部)624と、リザーバー624と連通する供給口626と、供給口626と連通する圧力室622と、が設けられている。この例では、リザーバー624と、供給口626と、圧力室622とを区別して説明するが、これらはいずれも液体の流路であって、このような流路はどのように設計されても構わない。また例えば、供給口626は、図示の例では流路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計にしたがって任意に形成することができ、このような形状は必ずしも必須の構成ではない。リザーバー624、供給口626および圧力室622は、ノズル板610と圧力室基板620と振動板1aとによって区画されている。リザーバー624は、外部(例えばインクカートリッジ)から、振動板1aに設けられた貫通孔628を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。リザーバー624内のインクは、供給口626を介して、圧力室622に供給されることができる。圧力室622は、振動板1aの変形により容積が変化する。圧力室622はノズル孔612と連通しており、圧力室622の容積が変化することによって、ノズル孔612からインク等が吐出される。 The pressure chamber substrate 620 is provided on the nozzle plate 610 (below in the example of FIG. 4). Examples of the material of the pressure chamber substrate 620 include silicon. As the pressure chamber substrate 620 divides the space between the nozzle plate 610 and the diaphragm 1a, as shown in FIG. 4, a reservoir (liquid storage portion) 624, a supply port 626 communicating with the reservoir 624, and a supply A pressure chamber 622 communicating with the port 626 is provided. In this example, the reservoir 624, the supply port 626, and the pressure chamber 622 will be described separately, but these are all liquid flow paths, and any such flow paths may be designed. Absent. Further, for example, the supply port 626 has a shape in which a part of the flow path is narrowed in the illustrated example, but can be arbitrarily formed according to the design, and such a shape is not necessarily an essential configuration. Absent. The reservoir 624, the supply port 626, and the pressure chamber 622 are partitioned by the nozzle plate 610, the pressure chamber substrate 620, and the vibration plate 1a. The reservoir 624 can temporarily store ink supplied from the outside (for example, an ink cartridge) through a through hole 628 provided in the vibration plate 1a. The ink in the reservoir 624 can be supplied to the pressure chamber 622 via the supply port 626. The volume of the pressure chamber 622 changes due to the deformation of the diaphragm 1a. The pressure chamber 622 communicates with the nozzle hole 612, and ink or the like is ejected from the nozzle hole 612 when the volume of the pressure chamber 622 changes.
圧電素子100は、圧力室基板620上(図4の例では下)に設けられている。圧電素子100は、圧電素子駆動回路(図示せず)に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作することができる。振動板1aは、圧電素子100の動作によって変形
し、圧力室622の内部圧力を適宜変化させることができる。
The piezoelectric element 100 is provided on the pressure chamber substrate 620 (lower in the example of FIG. 4). The piezoelectric element 100 is electrically connected to a piezoelectric element driving circuit (not shown) and can operate based on a signal from the piezoelectric element driving circuit. The diaphragm 1a can be deformed by the operation of the piezoelectric element 100 to change the internal pressure of the pressure chamber 622 as appropriate.
筐体630は、図4に示すように、ノズル板610、圧力室基板620および圧電素子100を収納することができる。筐体630の材質としては、例えば、樹脂、金属などを挙げることができる。 As shown in FIG. 4, the housing 630 can accommodate the nozzle plate 610, the pressure chamber substrate 620, and the piezoelectric element 100. Examples of the material of the housing 630 include resin and metal.
液体噴射ヘッド1000は、圧電素子100を有する。そのため、圧電体層20にクラック等の破壊を生じにくく信頼性が高い。 The liquid ejecting head 1000 includes the piezoelectric element 100. For this reason, the piezoelectric layer 20 is not easily damaged such as cracks and has high reliability.
本実施形態の液体噴射ヘッド1000は、たとえば、プリンター等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、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(面発光ディスプレイ)、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射ヘッドとしても好適に利用することができる。 The liquid ejecting head 1000 according to this embodiment includes, for example, a recording head used in an image recording apparatus such as a printer, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an FED (surface emitting display). Also, it can be suitably used as a liquid material ejecting head used for forming electrodes and color filters for electrophoretic displays and a bioorganic material ejecting head used for biochip manufacturing.
また、なお上記説明では、本発明にかかる圧電素子(圧電アクチュエーター)の一例として、基板1が撓み等の変形動作される振動板1aとなっている場合について説明した。本発明にかかる圧電素子(圧電アクチュエーター)としては、例えば、基板1が音叉型の振動片となっているようなタイミングデバイスや、基板1が超音波領域の周波数で振動され超音波を発生する超音波発振器等の超音波デバイス、基板1が超音波領域の周波数で振動して他の部材を駆動する超音波モーターのような機械的出力を有するデバイス、および、基板1に加わる応力や基板1の変形を検出するような圧力センサー等、他の圧電デバイスも例示することができる。 In the above description, as an example of the piezoelectric element (piezoelectric actuator) according to the present invention, the case where the substrate 1 is a vibration plate 1a that is deformed by bending or the like has been described. Examples of the piezoelectric element (piezoelectric actuator) according to the present invention include a timing device in which the substrate 1 is a tuning-fork type vibration piece, and an ultrasonic wave that generates ultrasonic waves when the substrate 1 is vibrated at a frequency in the ultrasonic region. Ultrasonic devices such as an ultrasonic oscillator, devices having a mechanical output such as an ultrasonic motor in which the substrate 1 vibrates at a frequency in the ultrasonic region and drives other members, and stress applied to the substrate 1 and the substrate 1 Other piezoelectric devices such as a pressure sensor that detects deformation can also be exemplified.
2.液体噴射装置
図5は、液体噴射装置2000を模式的に示す斜視図である。
2. Liquid Ejecting Device FIG. 5 is a perspective view schematically showing the liquid ejecting device 2000.
液体噴射装置2000は、図5に示すように、ヘッドユニット730と、駆動部710と、制御部760と、を含む。さらに、液体噴射装置2000は、装置本体720と、給紙部750と、記録用紙Pを設置するトレイ721と、記録用紙Pを排出する排出口722と、装置本体720の上面に配置された操作パネル770と、を含むことができる。 As shown in FIG. 5, the liquid ejecting apparatus 2000 includes a head unit 730, a driving unit 710, and a control unit 760. Further, the liquid ejecting apparatus 2000 includes an apparatus main body 720, a paper feeding unit 750, a tray 721 for installing the recording paper P, a discharge port 722 for discharging the recording paper P, and an operation disposed on the upper surface of the apparatus main body 720. A panel 770.
ヘッドユニット730は、上述した液体噴射ヘッド1000(以下単に「ヘッド」ともいう)を有する。ヘッドユニット730は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ731と、ヘッドおよびインクカートリッジ731を搭載した運搬部(キャリッジ)732と、を備える。 The head unit 730 includes the liquid jet head 1000 (hereinafter also simply referred to as “head”). The head unit 730 further includes an ink cartridge 731 that supplies ink to the head, and a transport unit (carriage) 732 on which the head and the ink cartridge 731 are mounted.
駆動部710は、ヘッドユニット730を往復動させることができる。駆動部710は、ヘッドユニット730の駆動源となるキャリッジモーター741と、キャリッジモーター741の回転を受けて、ヘッドユニット730を往復動させる往復動機構742と、を有する。 The drive unit 710 can reciprocate the head unit 730. The drive unit 710 includes a carriage motor 741 serving as a drive source for the head unit 730, and a reciprocating mechanism 742 that receives the rotation of the carriage motor 741 and reciprocates the head unit 730.
往復動機構742は、その両端がフレーム(図示せず)に支持されたキャリッジガイド軸744と、キャリッジガイド軸744と平行に延在するタイミングベルト743と、を備える。キャリッジガイド軸744は、キャリッジ732が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ732を支持している。さらに、キャリッジ732は、タイミングベルト743の一部に固定されている。キャリッジモーター741の作動により、タイミングベルト743を走行させると、キャリッジガイド軸744に導かれて、ヘッドユニット730が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Pへの印刷が行われる。 The reciprocating mechanism 742 includes a carriage guide shaft 744 supported at both ends by a frame (not shown), and a timing belt 743 extending in parallel with the carriage guide shaft 744. The carriage guide shaft 744 supports the carriage 732 while allowing the carriage 732 to freely reciprocate. Further, the carriage 732 is fixed to a part of the timing belt 743. When the timing belt 743 is caused to travel by the operation of the carriage motor 741, it is guided to the carriage guide shaft 744 and the head unit 730 reciprocates. During this reciprocation, ink is appropriately discharged from the head, and printing on the recording paper P is performed.
なお、本実施形態では、液体噴射ヘッド1000および記録用紙Pがいずれも移動しながら印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド1000および記録用紙Pが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Pに印刷される機構であればよい。また、本実施形態では記録用紙Pに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。 In the present embodiment, an example is shown in which printing is performed while both the liquid ejecting head 1000 and the recording paper P are moving. However, in the liquid ejecting apparatus of the present invention, the liquid ejecting head 1000 and the recording paper P are mutually connected. Any mechanism that prints on the recording paper P with a relatively different position may be used. Further, in the present embodiment, an example in which printing is performed on the recording paper P is shown, but the recording medium that can be printed by the liquid ejecting apparatus of the present invention is not limited to paper, but is cloth, film, metal A wide range of media can be mentioned, and the configuration can be changed as appropriate.
制御部760は、ヘッドユニット730、駆動部710および給紙部750を制御することができる。 The control unit 760 can control the head unit 730, the drive unit 710, and the paper feed unit 750.
給紙部750は、記録用紙Pをトレイ721からヘッドユニット730側へ送り込むことができる。給紙部750は、その駆動源となる給紙モーター751と、給紙モーター751の作動により回転する給紙ローラー752と、を備える。給紙ローラー752は、記録用紙Pの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー752aおよび駆動ローラー752bを備える。駆動ローラー752bは、給紙モーター751に連結されている。制御部760によって供紙部750が駆動されると、記録用紙Pは、ヘッドユニット730の下方を通過するように送られる。 The paper feeding unit 750 can feed the recording paper P from the tray 721 to the head unit 730 side. The paper feed unit 750 includes a paper feed motor 751 serving as a drive source thereof, and a paper feed roller 752 that rotates by the operation of the paper feed motor 751. The paper feed roller 752 includes a driven roller 752a and a drive roller 752b that face each other up and down across the feeding path of the recording paper P. The drive roller 752b is connected to the paper feed motor 751. When the paper supply unit 750 is driven by the control unit 760, the recording paper P is sent so as to pass below the head unit 730.
ヘッドユニット730、駆動部710、制御部760および給紙部750は、装置本体720の内部に設けられている。 The head unit 730, the drive unit 710, the control unit 760, and the paper feed unit 750 are provided inside the apparatus main body 720.
液体噴射装置2000は、液体噴射ヘッド1000を有する。したがって信頼性が良好なものとなっている。 The liquid ejecting apparatus 2000 includes a liquid ejecting head 1000. Therefore, the reliability is good.
なお、上記例示した液体噴射装置2000は、1つの液体噴射ヘッド1000を有し、この液体噴射ヘッド1000によって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の液体噴射ヘッドを有してもよい。液体噴射装置が複数の液体噴射ヘッドを有する場合には、複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよいし、複数の液体噴射ヘッドが互いに連結されて、1つの集合したヘッドとなっていてもよい。このような集合となったヘッドとしては、例えば、複数のヘッドのそれぞれのノズル孔が全体として均一な間隔を有するような、ライン型のヘッドを挙げることができる。 The exemplified liquid ejecting apparatus 2000 includes one liquid ejecting head 1000, and the liquid ejecting head 1000 can perform printing on a recording medium, but includes a plurality of liquid ejecting heads. May be. When the liquid ejecting apparatus includes a plurality of liquid ejecting heads, the plurality of liquid ejecting heads may be independently operated as described above, or the plurality of liquid ejecting heads may be connected to each other to It may be a gathered head. An example of such a set of heads is a line-type head in which nozzle holes of a plurality of heads have a uniform interval as a whole.
以上、本発明にかかる圧電素子(圧電アクチュエーター)を有する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしての液体噴射装置2000を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体(液状材料)としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明にかかる液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、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装置、有機ELディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。 As described above, the liquid ejecting apparatus 2000 as an ink jet printer has been described as an example of the liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head including the piezoelectric element (piezoelectric actuator) according to the present invention. Can also be used. As the liquid (liquid material) discharged in this case, various functional materials adjusted to an appropriate viscosity with a solvent or a dispersion medium can be used. The liquid ejecting apparatus according to the present invention includes a color material ejecting apparatus, an organic EL display, an FED (surface emitting display), and an electrophoresis used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display in addition to the exemplified image recording apparatus such as a printer. It can also be suitably used as a liquid material ejecting apparatus used for forming electrodes such as displays and color filters, and a bioorganic material ejecting apparatus used for biochip manufacturing.
3.実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によってなんら限定されるものではない。
3. Experimental Example An experimental example is shown below to describe the present invention more specifically. The present invention is not limited by the following experimental examples.
3.1.計算機実験
有限要素法により、上記実施形態で説明した圧電体層20の能動領域20aと非能動領
域との境界に生じるせん断歪みを評価した。
3.1. Computer Experiment A shear strain generated at the boundary between the active region 20a and the inactive region of the piezoelectric layer 20 described in the above embodiment was evaluated by a finite element method.
有限要素法では、第1電極10を厚み200nmの白金で形成し、その上に、PZT層(圧電体層)を1000nmの厚みで形成し、その上に第2電極30を厚み50nmのイリジウムで形成したものをモデルとした。また、重複領域50の長辺50aを500μm、短辺50bを100μmとし、被覆層40の平面的な形状は、短辺50bから重複領域50の内側に向かって、50μmの部分が覆われる形状とした。本実験例では、被覆層40の材質はタングステンとした。 In the finite element method, the first electrode 10 is formed of platinum having a thickness of 200 nm, a PZT layer (piezoelectric layer) is formed thereon having a thickness of 1000 nm, and the second electrode 30 is formed thereon with iridium having a thickness of 50 nm. The model was used as a model. Further, the long side 50a of the overlapping region 50 is 500 μm, the short side 50b is 100 μm, and the planar shape of the coating layer 40 is such that a 50 μm portion is covered from the short side 50b toward the inside of the overlapping region 50. did. In this experimental example, the material of the coating layer 40 was tungsten.
有限要素法において、各素材のヤング率は、イリジウムは、300GPa、タングステンは、210GPa、PZTは、75GPa、とした。また、イリジウムおよびタングステンのポアソン比は、0.3とした。 In the finite element method, the Young's modulus of each material was 300 GPa for iridium, 210 GPa for tungsten, and 75 GPa for PZT. The Poisson's ratio of iridium and tungsten was 0.3.
そして、被覆層40の厚みを、0nmから150nmまで変化させ、圧電体層20を駆動させたときに生じるせん断歪みを計算した。なお、PZTの歪みの態様は、面内方向の収縮とし、いずれの計算においても0.00376%収縮させたときに生じるせん断歪みを求めた。 Then, the shear strain generated when the thickness of the coating layer 40 was changed from 0 nm to 150 nm and the piezoelectric layer 20 was driven was calculated. The strain of PZT was the in-plane direction of shrinkage, and the shear strain generated when shrinking by 0.00376% was obtained in any calculation.
その結果を図6に示す。図6は、横軸に被覆層40の厚みをとり、縦軸に被覆層40の厚みが0nmであるときのせん断歪みを1(100%)として規格化したものをとっている。 The result is shown in FIG. In FIG. 6, the thickness of the coating layer 40 is taken on the horizontal axis, and the shear strain when the thickness of the coating layer 40 is 0 nm is taken as 1 (100%) on the vertical axis.
図6をみると、被覆層の厚みが大きくなるにつれて、圧電体層の能動領域と非能動領域との境界に生じるせん断歪みは小さくなっていることが分かった。この結果から、第2電極の上に、被覆層を設けることにより、圧電体層の能動領域と非能動領域との境界に生じる応力が小さく抑えられることが判明した。 As can be seen from FIG. 6, the shear strain generated at the boundary between the active region and the inactive region of the piezoelectric layer decreases as the thickness of the coating layer increases. From this result, it was found that the stress generated at the boundary between the active region and the inactive region of the piezoelectric layer can be reduced by providing the coating layer on the second electrode.
3.2.電子顕微鏡観察
図7および図8は、圧電体層20(PZT)の上の第2電極30(イリジウム)の上に、被覆層40として、それぞれ、タングステンおよびチタンを形成した試料の透過型電子顕微鏡写真である。
3.2. Observation with an electron microscope FIGS. 7 and 8 show a transmission electron microscope of a sample in which tungsten and titanium are formed as a coating layer 40 on the second electrode 30 (iridium) on the piezoelectric layer 20 (PZT), respectively. It is a photograph.
図7および図8をみると、いずれの試料においても、第2電極30の上に、被覆層40が隙間等の欠陥を有することなく均一に形成されている。これらの結果は、圧電体層20、第2電極30および被覆層40の密着性がいずれも良好であることを示しており、これにより、被覆層40によって、圧電体層20に生じる歪みを抑制する効果が発揮できるものと考えられる。 7 and 8, in any sample, the coating layer 40 is uniformly formed on the second electrode 30 without having a defect such as a gap. These results indicate that the adhesiveness of the piezoelectric layer 20, the second electrode 30, and the coating layer 40 are all good, thereby suppressing the distortion generated in the piezoelectric layer 20 by the coating layer 40. It is thought that the effect to do can be demonstrated.
以上に述べた実施形態等は、任意の複数の形態を適宜組み合わせることが可能である。これにより、組み合わされた実施形態は、それぞれの実施形態が有する効果または相乗的な効果を奏することができる。 The embodiments described above can be arbitrarily combined with a plurality of arbitrary forms. Thereby, combined embodiment can have an effect which each embodiment has, or a synergistic effect.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1…基板、1a…振動板、10…第1電極、20…圧電体層、20a…能動領域、22…貫通穴、30…第2電極、40…被覆層、50…重複領域、50a…長辺、50b…短辺、51…第1領域、52…第2領域、60…リード電極、62…下地層、64…リード電極層、100…圧電素子、102…圧電アクチュエーター、610…ノズル板、612…ノズル孔、620…圧力室基板、622…圧力室、624…リザーバー、626…供給口、628…貫通孔、630…筐体、710…駆動部、720…装置本体、721…トレイ、722…排出口、730…ヘッドユニット、731…インクカートリッジ、732…キャリッジ、741…キャリッジモーター、742…往復動機構、743…タイミングベルト、744…キャリッジガイド軸、750…給紙部、751…給紙モーター、752…給紙ローラー、752a…従動ローラー、752b…駆動ローラー、760…制御部、770…操作パネル、1000…液体噴射ヘッド、2000…液体噴射装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 1a ... Diaphragm, 10 ... 1st electrode, 20 ... Piezoelectric layer, 20a ... Active area | region, 22 ... Through-hole, 30 ... 2nd electrode, 40 ... Covering layer, 50 ... Overlapping area | region, 50a ... Long Side, 50b ... Short side, 51 ... First region, 52 ... Second region, 60 ... Lead electrode, 62 ... Underlayer, 64 ... Lead electrode layer, 100 ... Piezoelectric element, 102 ... Piezoelectric actuator, 610 ... Nozzle plate, 612 ... Nozzle hole, 620 ... Pressure chamber substrate, 622 ... Pressure chamber, 624 ... Reservoir, 626 ... Supply port, 628 ... Through hole, 630 ... Housing, 710 ... Drive unit, 720 ... Device body, 721 ... Tray, 722 ... Discharge port, 730 ... head unit, 731 ... ink cartridge, 732 ... carriage, 741 ... carriage motor, 742 ... reciprocating mechanism, 743 ... timing belt, 744 ... carriage guide Axis, 750 ... feed unit, 751 ... feed motor, 752 ... feed roller, 752a ... driven roller, 752b ... drive roller, 760 ... control unit, 770 ... operation panel, 1000 ... liquid ejecting head, 2000 ... liquid ejecting apparatus
Claims (3)
前記第1電極を覆って形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上に形成された第2電極と、
前記第2電極の上に形成され、タングステンからなる被覆層と、
前記圧電体層の上に形成され、前記第1電極と電気的に接続するリード電極と、
を有する圧電素子を備え、
前記第1電極および前記第2電極は、平面視において、互いに重複する長方形の重複領域を形成し、
前記第1電極は、前記重複領域の長辺を規定し、
前記第2電極は、前記重複領域の短辺を規定し、
前記重複領域は、平面視において、一対の前記短辺に隣接する一対の第1領域および前記一対の第1領域の間に位置する第2領域を有し、
前記被覆層は、平面視において、前記重複領域の前記第2領域を避けて、少なくとも前記第1領域に形成され、
前記リード電極の材質は、ニッケルおよびクロムを含有し、
前記第2電極の材質は、イリジウムを主成分とする、液体噴射ヘッド。 A first electrode;
A piezoelectric layer formed to cover the first electrode;
A second electrode formed on the piezoelectric layer;
A coating layer formed on the second electrode and made of tungsten;
A lead electrode formed on the piezoelectric layer and electrically connected to the first electrode;
A piezoelectric element having
The first electrode and the second electrode form rectangular overlapping regions that overlap each other in plan view,
The first electrode defines a long side of the overlap region;
The second electrode defines a short side of the overlap region;
The overlapping region has a pair of first regions adjacent to the pair of short sides and a second region located between the pair of first regions in plan view,
The coating layer is formed in at least the first region, in plan view, avoiding the second region of the overlapping region,
The material of the lead electrode contains nickel and chromium,
The material of the second electrode is a liquid ejecting head whose main component is iridium.
前記第1電極を覆って形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上に形成された第2電極と、
前記第2電極の上に形成され、タングステンからなる被覆層と、
を有し、
前記第1電極および前記第2電極は、平面視において、互いに重複する長方形の重複領域を形成し、
前記第1電極は、前記重複領域の長辺を規定し、
前記第2電極は、前記重複領域の短辺を規定し、
前記重複領域は、平面視において、一対の前記短辺に隣接する一対の第1領域および前記一対の第1領域の間に位置する第2領域を有し、
前記被覆層は、平面視において、前記重複領域の前記第2領域を避けて、少なくとも前記第1領域に形成され、
前記リード電極の材質は、ニッケルおよびクロムを含有し、
前記第2電極の材質は、イリジウムを主成分とする、圧電素子。 A first electrode;
A piezoelectric layer formed to cover the first electrode;
A second electrode formed on the piezoelectric layer;
A coating layer formed on the second electrode and made of tungsten;
Have
The first electrode and the second electrode form rectangular overlapping regions that overlap each other in plan view,
The first electrode defines a long side of the overlap region;
The second electrode defines a short side of the overlap region;
The overlapping region has a pair of first regions adjacent to the pair of short sides and a second region located between the pair of first regions in plan view,
The coating layer is formed in at least the first region, in plan view, avoiding the second region of the overlapping region,
The material of the lead electrode contains nickel and chromium,
The material of the second electrode is a piezoelectric element whose main component is iridium.
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