JP2022057129A - アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents

アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】良好な絶縁耐性を有し、高い信頼性を有するアクチュエータを提供する。【解決手段】基板と、前記基板上に形成された振動板１３と、前記振動板上に形成された下部電極１０と、前記下部電極上に形成されたＰｂＴｉＯ３層２１と、前記ＰｂＴｉＯ３層上に形成された圧電体２０と、前記圧電体上に形成された上部電極１１とを有し、前記圧電体は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなり、下記測定方法によって求められるＰＺＴ粒子の平均粒径が４０ｎｍ以上である。＜測定方法＞前記圧電体に対して２０μｍ×２０μｍの範囲でＥＢＳＤ像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をＰＺＴ粒子の平均粒径とする。【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。
液体吐出装置として、例えばインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置が知られている。液体吐出ヘッドでは、アクチュエータの駆動源として圧電体を用いる技術が知られており、高品質の画像を得る等の目的で圧電特性を向上させる技術が提案されている。
特許文献１では、ＰＺＴの信頼性を向上させる目的で、ＰＺＴ粒界に酸化ジルコニウムが存在し、かつ、該結晶粒界におけるジルコニウム元素の組成比が上記結晶粒界における鉛元素よりも大きくすることが開示されている。
しかしながら、特許文献１にはＰＺＴの粒径を制御することで高い耐圧性を持った圧電膜を得ることについて開示はない。ＰＺＴの粒径によっては、ＰＺＴ中の粒界の割合が多くなりリーク電流が発生して故障する可能性があった。そのため、絶縁耐性を向上させる技術が望まれている。
そこで本発明は、良好な絶縁耐性を有し、高い信頼性を有するアクチュエータを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、基板と、前記基板上に形成された振動板と、前記振動板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成されたＰｂＴｉＯ３層と、前記ＰｂＴｉＯ３層上に形成された圧電体と、前記圧電体上に形成された上部電極とを有し、前記圧電体は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなり、下記測定方法によって求められるＰＺＴ粒子の平均粒径が４０ｎｍ以上であることを特徴とする。
＜測定方法＞
前記圧電体に対して２０μｍ×２０μｍの範囲でＥＢＳＤ（Electron Backscatter Diffraction）像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をＰＺＴ粒子の平均粒径とする。
本発明によれば、良好な絶縁耐性を有し、高い信頼性を有するアクチュエータを提供することができる。
本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す液室短手方向の断面模式図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向の断面模式図である。 圧電体に対してＥＢＳＤ測定を行った結果の一例を示す図である。 Ｘ線回折法のθ－２θ測定で得られた圧電体（ＰＺＴ膜）の２θ値の測定結果の一例を示すグラフである。 本発明に係る液体吐出装置の一例を示す斜視概略図である。 本発明に係る液体吐出装置の一例を示す側面概略図である。
以下、本発明に係るアクチュエータ、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
本実施形態のアクチュエータは、基板と、前記基板上に形成された振動板と、前記振動板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成されたＰｂＴｉＯ３層と、前記ＰｂＴｉＯ３層上に形成された圧電体と、前記圧電体上に形成された上部電極とを有している。
図１は、本実施形態のアクチュエータ（圧電型アクチュエータ、圧電体素子とも称する）を有する液体吐出ヘッドの液室短手方向の断面図であり、図２は液室長手方向の断面図である。図１及び図２に示すように、液体吐出ヘッドは、アクチュエータ基板１００に液体吐出エネルギーを発生するアクチュエータ１２、振動板１３を備え、加圧液室隔壁１４、加圧液室１５を形成している。各加圧液室１５は、加圧液室隔壁１４で仕切られている。
圧電体２０はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）により形成され、ＰｂＴｉＯ３層２１上に形成されている。また圧電体２０は共通電極１０、個別電極１１に挟まれており、各電極層に積層された配線層４２（配線、引出配線などとも称する）等により電圧が印加される。ここでは、下部電極を共通電極１０とし、上部電極を個別電極１１としているが、これに限られず、下部電極を個別電極とし、上部電極を共通電極としてもよい。
アクチュエータ基板１００とノズル基板３００によって、加圧液室１５が形成されている。これらアクチュエータ基板１００、支持基板２００、およびノズル基板３００を接合することにより、液体吐出ヘッドが形成されている。
このように形成された液体吐出ヘッドにおいては、各加圧液室１５内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で制御部からパルス電圧を印加する。制御部は、画像データに基づいて、例えば記録液の吐出を行いたいノズル孔１６に対応する個別電極１１に対して、発振回路により、配線層、層間絶縁膜に形成された接続孔を介して例えば２０Ｖのパルス電圧を印加する。
上記電圧パルスが印加されると、電歪効果により圧電体２０そのものが振動板３と平行方向に縮み、振動板３が加圧液室５方向に撓む。これにより、加圧液室１５内の圧力が急激に上昇して、加圧液室１５に連通するノズル孔１６から記録液が吐出する。
次いで、パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体２０が元に戻ることから撓んだ振動板１３は元の位置に戻る。これにより、加圧液室１５内が共通液室内に比べて負圧となり、外部から液体供給口６６を介して供給されているインクが共通液体供給路１９、共通液室１８から流体抵抗部１７を介して加圧液室１５に供給される。これを繰り返すことにより、液滴を連続的に吐出でき、液体吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙）に画像を形成する。
次に、本実施形態のアクチュエータの詳細について説明する。
本実施形態における圧電体は、ＰＺＴからなり、下記測定方法によって求められるＰＺＴ粒子の平均粒径が４０ｎｍ以上である。
＜測定方法＞
前記圧電体に対して２０μｍ×２０μｍの範囲でＥＢＳＤ（Electron Backscatter Diffraction）像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をＰＺＴ粒子の平均粒径とする。
なお、本実施形態において、「ＰＺＴ粒子」をグレイン（結晶粒）と称することがあり、「ＰＺＴ粒子の粒径」をグレインの結晶粒径と称することがある。また、「ＰＺＴ粒子の平均粒径」を圧電体の平均粒径、もしくは単に平均粒径と称することがある。
圧電体の平均粒径は、圧電体表面をＥＢＳＤ（Electron Backscatter Diffraction、電子線後方散乱回折）法によりマッピングし、各結晶粒の粒径分布から算出することができる。ＥＢＳＤ測定では圧電体における各グレインの結晶方位や面積を取得することができる。
図３は、本実施形態における圧電体表面をＥＢＳＤ法により取得した測定像の一例を示す図である。ＥＢＳＤでは各グレインの配向を測定することができると同時に、各グレインの粒界が明確になるため、グレイン径（グレインの結晶粒径）の把握に有効である。本実施径形態では、２０μｍ×２０μｍの範囲でＥＢＳＤ像を取得して像範囲にある全ての粒子（グレイン）に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をＰＺＴ粒子の平均粒径とする。
次に、圧電体の平均粒径とＰｂＴｉＯ３層の層厚（膜厚などとも称する）の関係について説明する。本実施形態では、下部電極上にＰｂＴｉＯ３層が形成され、ＰｂＴｉＯ３層上に圧電体が形成されていることが好ましい。ＰｂＴｉＯ３層を形成することで、ＰＺＴの結晶配向性を制御することができる。ＰｂＴｉＯ３層はＰｂＴｉＯ３膜であってもよい。
下記表１に、ＰｂＴｉＯ３層の厚みと圧電体の平均粒径の関係の一例（実施例１～５及び比較例１）を示す。
Figure 2022057129000002
表１に示す通り、圧電体の平均粒径とＰｂＴｉＯ３層の厚みには相関関係があり、ＰｂＴｉＯ３層の厚みが大きいほど平均粒径が小さくなる傾向が見られた。これはＰｂＴｉＯ３層の厚みが増加することにより、ＰＺＴ結晶時の結晶核発生率が上昇し、そのためにグレイン（結晶粒）が小さくなっていると想定される。ＰｂＴｉＯ３層がＰＺＴ核の形成を促すシード層としての役割を果たしており、膜厚により核形成密度が変化するためと考えられる。
また、圧電体の平均粒径と絶縁破壊電圧との関係を同じく表１に示す。平均粒径が小さくなるにつれて絶縁破壊電圧が減少していることがわかる。一般に粒界部では、グレインのバルク部と比較し、電流リークが大きくなると言われている。そのため、グレインが小さくなることにより、ＰＺＴ膜中に占める粒界の割合が増加し、膜厚方向のリークが増加したため、絶縁破壊電圧が低下したと考えられる。
絶縁破壊電圧が約７０Ｖを下回ると、圧電体に電圧を印加したときにリーク電流が発生し、故障する可能性が高くなる。そのため、表１も考慮すると、絶縁耐性を確保するためには圧電体の平均粒径を４０ｎｍ以上とする必要がある。
ＰｂＴｉＯ３層の厚みは３ｎｍ以上であることが好ましい。３ｎｍ以上とすることでシード層としての機能を得ることができる。また、表１を考慮すると、ＰｂＴｉＯ３層の厚みは３５ｎｍ以下であることが好ましい。３５ｎｍ以下とすることで圧電体の平均粒径を４０ｎｍ以下に制御しやすくなる。
圧電体の平均粒径を４０ｎｍ以上にするには、例えば、上述のようにＰｂＴｉＯ３層を設けてＰＺＴの結晶制御を行うことが挙げられる。この場合、ＰｂＴｉＯ３層の厚みを調整することで圧電体の平均粒径を制御することができる。
圧電体の平均粒径を４０ｎｍ以上にするには、上記の他にも、ゾルゲル法におけるＰＺＴ前駆体のＺｒ／Ｔｉ比を制御する方法が挙げられる。例えば、Ｚｒ／Ｔｉ比をＺｒリッチにすることで核生成密度を更に低下させることができ、グレインサイズを大きくすることができる。例えば、ゾルゲル法におけるＰＺＴ前駆体のＺｒ／Ｔｉ比を６３／３７としてＰＺＴを成膜すると、平均粒径は６００ｎｍ（０．６μｍ）程度まで大きくなることがわかった。
本発明者は、更に検討を行ったところ、圧電体の平均粒径が大きすぎると、ＰＺＴ（１１０）の発生が認められることを見出した。図４は、Ｘ線回折法のθ－２θ測定で得られた圧電体（ＰＺＴ膜）の２θ値の測定結果の一例を示すグラフである。ここでは、実施例１と比較例１の測定結果を示している。
圧電体の平均粒径が４０ｎｍ未満の比較例１ではＰＺＴ（１１０）が発生していないのに対して、圧電体の平均粒径が１２８ｎｍの実施例１ではＰＺＴ（１１０）が発生している。アクチュエータとしてＰＺＴを使用するには、ＰＺＴ（１００）配向であることが好ましい。このことから、本発明者は鋭意検討を行い、圧電体の平均粒径を大きくしていき、どの程度までであれば圧電特性が許容できるレベルであるかを検討した。その結果、圧電体の平均粒径としては、６００ｎｍ以下であることが好ましいことがわかった。６００ｎｍ以下であれば、良好な絶縁耐性を維持しつつＰＺＴ（１００）配向とすることができる。
なお、上記Ｘ線回折法のθ－２θ測定においては、測定系のフィルタの強度に留意する。図４において、ＰＺＴ（１１１）として破線矢印で示している段差のように見えている箇所は、測定系のフィルタによるものである。そのため、ＰＺＴ（１１１）は図の位置に出現するが、図４ではＰＺＴ（１１１）のピークが実際に出現しているものではない。
本発明者は、圧電体の平均粒径を４０ｎｍ以上としたときの絶縁耐性とＰＺＴ（１００）配向との関係について検討を行ったところ、以下のようにすることが好ましいことがわかった。本実施形態における圧電体は、Ｘ線回折強度法により測定された配向強度において、
（１００）回折強度／｛（１００）回折強度＋（１１１）回折強度＋（１１０）回折強度｝ ＞ ０．８
を満たすことが好ましい。この関係を満たすことにより、良好な絶縁耐性を維持しつつＰＺＴ（１００）配向とすることができる。
また、圧電体の平均粒径の更に好ましい範囲を検討したところ、４０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であることが更に好ましく、９０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下が特に好ましい。これらの範囲内である場合、絶縁耐性を更に向上させることができる。
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドについて、本実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明する。ここでは、図１、図２に示される液体吐出ヘッドを製造する場合の例を説明する。
本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに通じる液室と、前記液室内の前記液体を加圧するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータが本実施形態のアクチュエータである。
（ａ）アクチュエータ基板１００として面方位（１１０）のシリコン単結晶基板（例えば厚み４００μｍ）上に振動板１３を成膜する。この振動板１３は、例えばＬＰ－ＣＶＤ法を用いて、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、さらにアモルファス層の３層を積層した構造とすることができる。
シリコン酸化膜は圧縮応力を有していることが好ましく、シリコン窒化膜は引張応力を有することが好ましい。各膜厚としては、適宜変更することができ、例えば応力が所望の値になるように決定される。
アモルファス層としては、例えばシリコン酸化膜、アルミナを用いることが好ましいが、これに制限されるものではない。また、アモルファス層はとしては、上部に成膜されるＰＺＴに含まれるＰｂをトラップできるように適宜材料を選択することが好ましい。また、ＰＺＴからのＰｂ拡散を確実に防止するために、アモルファス層の膜厚としては４０ｎｍ以上であることが好ましい。
その後、例えば、ＴｉＯ２とＰｔを含む共通電極１０をスパッタ法で各々２０ｎｍと１６０ｎｍ成膜する。本例において、共通電極１０は下部電極に該当する。
（ｂ）次に、共通電極１０上に、前駆体材料を例えばスピンコートで複数回に分けて付与し、圧電体２０としてＰＺＴを最終的に２μｍの厚みとなるように成膜する。
圧電体２０の成膜方法としては、スピンコートを用いるゾルゲル法に限られず、その他にも例えばスパッタ法、イオンプレーティング法、エアーゾル法、インクジェット法等を用いることができる。ここでは一例として、ゾルゲル法で成膜した場合の方法を示す。まずＰＺＴの配向を制御するためのシード層としてＰｂＴｉＯ３をスピンコートにより７ｎｍ程度成膜する。次いで、前駆体材料を例えばスピンコートにより付与し、ＰＺＴ前駆体を形成する。
前駆体材料としては、上述したように適宜変更することができる。例えばＺｒ／Ｔｉ比を調整することで、ＰＺＴのグレインサイズ（ＰＺＴ粒子の粒径）を制御することができる。例えばＺｒ／Ｔｉ比を４７／５３～６３／３７の範囲とすることが好ましい。この範囲である場合、圧電体の平均粒径を４０～６００ｎｍに制御しやすくなる。
次いで、ＰＺＴ前駆体に対して加熱を行う。適宜変更することが可能であるが、例えば乾燥温度を１２０℃、仮焼成の温度を３８０℃、本焼成の温度を７００℃として３回に分けて実施した。
次いで、リソエッチ法により、後に形成する加圧液室１５に対応する位置に圧電体２０と個別電極１１を形成する。また接合部４８の位置を考慮して圧電体２０と個別電極１１を形成する。個別電極１１としては、例えばＳＲＯとＰｔを用いることができ、例えばスパッタ法で各々４０ｎｍと１００ｎｍ成膜する。本例において、個別電極１１は上部電極に該当する。
（ｃ）次に、共通電極１０、圧電体２０と後に形成する配線層４２とを絶縁するために層間絶縁膜４５を成膜する。層間絶縁膜４５は、例えばプラズマＣＶＤ法でＳｉＯ２膜を１０００ｎｍ成膜する。層間絶縁膜４５は、圧電体２０や電極材料に影響を及ぼさず、絶縁性を有する膜であれば、プラズマＣＶＤ法のＳｉＯ２以外の膜でもよい。
次いで、個別電極１１と配線層４２とを接続する接続孔をリソエッチ法で形成する。なお、共通電極１０も配線層４２と接続する場合は、同様に接続孔を形成する。
（ｄ）次に、配線層４２として、例えばＴｉＮとＡｌをスパッタ法により各々膜厚３０ｎｍ、３μｍ成膜する。ＴｉＮは、接続孔の底部で、個別電極１１あるいは共通電極１０の材料として用いた場合のＰｔが合金化することを防ぐためのバリア層として用いることができる。個別電極１１あるいは共通電極１０の材料としてＰｔを用いる場合、配線層４２の材料であるＡｌと直接接すると、後の工程による熱履歴で合金化することがある。この場合、体積変化によるストレスで膜剥がれ等が生じることがあり、ＴｉＮを用いることで防止することができる。
次いで、後の支持基板２００との接合部４８となる箇所にも配線層４２を形成する。
（ｅ）次に、パッシベーション膜５０として、例えばプラズマＣＶＤ法でシリコン窒化膜を１０００ｎｍ厚成膜する。
（ｆ）次に、リソエッチ法で、配線層４２の引き出し配線パッド部４１と圧電体２０に対応する部分、及び共通液体供給路１９の開口を行う。
（ｇ）次に、リソエッチ法により、共通液体供給路１９、後の共通液室１８になる箇所の振動板１３を除去する。
（ｈ）次に、圧電体２０に対応した位置にリソエッチ法によりザグリ６７を設け、接合部４８を形成した支持基板２００を作製する。このとき、ドライエッチング法等によりＳｉ加工を行う。
次いで、支持基板２００とアクチュエータ基板１００を、接合部４８を介して接着剤４９で接合する。接着剤４９は、一般的な薄膜転写装置により、支持基板２００側に厚さ１μｍ程度塗布している。
次いで、加圧液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７を形成するためにアクチュエータ基板１００を所望の厚さｔ（例えば厚さ８０μｍ）になるように、公知の技術で研磨する。研磨法以外にもエッチングなどでもよい。
（ｉ）次に、リソ法により、加圧液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７以外の隔壁部をレジストで被覆する。次いで、アルカリ溶液（例えばＫＯＨ溶液、あるいはＴＭＨＡ溶液）で異方性ウェットエッチングを行い、加圧液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７を形成する。アルカリ溶液による異方エッチング以外にも、ＩＣＰエッチャーを用いたドライエッチングで加圧液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７を形成してもよい。
（ｊ）次に、別に形成した各加圧液室１５に対応した位置にノズル孔１６を開口したノズル基板３００を接合することにより液体吐出ヘッドが完成する。
次に、本実施形態の液体吐出装置を説明する。本実施形態の液体吐出装置は、液体を収容する液体収容容器と、前記液体を吐出する本実施形態の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを主走査方向に移動させる主走査移動機構と、を備える。
本実施形態の液体吐出装置の一例を図５、図６に示す。ここに示す例では、液体吐出装置としてインクジェット記録装置を例に挙げて説明する。
このインクジェット記録装置９０は、装置本体の内部に走査方向に移動可能なキャリッジ９８とキャリッジ９８に搭載した液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ９９等で構成される印字機構部９１等を収納している。また、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙９２を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）９３を抜き差し自在に装着されている。
また、用紙９２を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ９４を有し、給紙カセット９３あるいは手差しトレイ９４から給送される用紙９２を取り込み、印字機構部９１によって所要の画像を記録した後、後面側の装着された排紙トレイ９５に排紙する。
印字機後部９１は、左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９６と従ガイドロッド９７とキャリッジ９８を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ９８には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ(Ｍ）、ブラック(Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドを複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ９８には液体吐出ヘッドに各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９９を交換可能に装着している。
インクカートリッジ９９には、上方に大気と連通する大気口、下方には液体吐出ヘッドへインクを供給する供給口が設けられている。また、インクカートリッジ９９の内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液体吐出ヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
液体吐出ヘッドとしては各色の液体吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液体吐出ヘッドでもよい。
ここで、キャリッジ９８は後方側（用紙搬送下流側）を主ガイドロッド９６に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送上流側)を従ガイドロッド９７に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９８を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター１０１で回転駆動される駆動プーリ１０２と従動プーリ１０３との間にタイミングベルト１０４を張装している。タイミングベルト１０４はキャリッジ９８に固定されており、主走査モーター１０１の正逆回転によりキャリッジ９８が往復駆動される。
給紙カセット９３にセットした用紙９２を液体吐出ヘッドに下方側に搬送するために、給紙カセット９３から用紙９２を分離給装する給紙ローラー１０５及びフリクションパッド１０６を有する。更に、用紙９２を案内するガイド部材１０７と、給紙された用紙９２を反転させて搬送する搬送ローラー１０８と、この搬送ローラー１０８の周面に押し付けられる搬送コロ１０９及び搬送ローラー１０８からの用紙９２の送り出し角度を規定する先端コロ１１０とを有する。搬送ローラー１０８は副走査モーターによってギア列を介して回転駆動される。
キャリッジ９８の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラー１０８から送り出された用紙９２を液体吐出ヘッドの下方側で案内するため、用紙ガイド部材である印写受け部材１１１を設けている。
印写受け部材１１１の用紙搬送方向下流側には、用紙９２を排紙方向へ送り出すための回転駆動される搬送コロ１１２と拍車１１３が設けられている。さらに、用紙９２を排紙トレイ９５に送り出す排紙ローラー１１４と拍車１１５と排紙経路を形成するガイド部材１１６、１１７とが配設されている。
インクジェット記録装置９０で記録する際には、キャリッジ９８を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッドを駆動させる。これにより、停止している用紙９２にインクを吐出して１行分を記録する。次いで、用紙９２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。
記録終了信号または用紙９２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙９２を排紙する。
キャリッジ９８の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液体吐出ヘッドの吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９８は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されて、キャッピング手段で液体吐出ヘッドをキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出状態を維持する。
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液体吐出ヘッドの吐出出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸出する。これにより、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
このように、インクジェット記録装置９０は、本実施形態の液体吐出ヘッドを搭載しているので、安定したインク吐出特性が得られ、画像品質が向上する。なお、上記の説明ではインクジェット記録装置９０に液体吐出ヘッドを使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液体吐出ヘッドを適用してもよい。
１０ 共通電極
１１ 個別電極
１２ アクチュエータ
１３ 振動板
１４ 加圧隔壁
１５ 加圧液室
１６ ノズル
１８ 共通液室
１９ 共通液体供給路
２０ 圧電体
２１ ＰｂＴｉＯ３層
４２ 配線層
４５ 層間絶縁膜
４８ 接合部
４９ 接着剤
５０ パッシベーション膜
９０ インクジェット記録装置
９１ 印字機構部
９２ 用紙
９３ 給紙カセット
９４ 手差しトレイ
９５ 排紙トレイ
９６ 主ガイドロッド
９７ 従ガイドロッド
９８ キャリッジ
９９ インクカートリッジ
特許第４４６３７６６号公報

Claims (10)

  1. 基板と、前記基板上に形成された振動板と、前記振動板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成されたＰｂＴｉＯ３層と、前記ＰｂＴｉＯ３層上に形成された圧電体と、前記圧電体上に形成された上部電極とを有し、
    前記圧電体は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなり、下記測定方法によって求められるＰＺＴ粒子の平均粒径が４０ｎｍ以上であることを特徴とするアクチュエータ。
    ＜測定方法＞
    前記圧電体に対して２０μｍ×２０μｍの範囲でＥＢＳＤ（Electron Backscatter Diffraction）像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をＰＺＴ粒子の平均粒径とする。
  2. 前記下部電極はＰｔからなることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 前記ＰｂＴｉＯ３層の厚みが３ｎｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
  4. 前記ＰｂＴｉＯ３層の厚みが３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２又は３に記載のアクチュエータ。
  5. 前記圧電体は、Ｘ線回折強度法により測定された配向強度において、
    （１００）回折強度／｛（１００）回折強度＋（１１１）回折強度＋（１１０）回折強度｝ ＞ ０．８
    を満たすことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のアクチュエータ。
  6. 前記ＰＺＴ粒子の平均粒径が６００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のアクチュエータ。
  7. 前記ＰＺＴ粒子の平均粒径が４０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のアクチュエータ。
  8. 前記ＰＺＴ粒子の平均粒径が９０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載のアクチュエータ。
  9. 液体を吐出するノズルと、
    前記ノズルに通じる液室と、
    前記液室内の前記液体を加圧するアクチュエータとを備え、
    前記アクチュエータが請求項１～８のいずれかに記載のアクチュエータであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
  10. 液体を収容する液体収容容器と、
    前記液体を吐出する請求項９に記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジと、
    前記キャリッジを主走査方向に移動させる主走査移動機構と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
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