JP5158299B2 - 圧電素子、アクチュエータ装置、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び圧電素子の製造方法 - Google Patents
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Description
かかる第1の態様では、階段状層の各層のZr/Tiをバッファ層から厚さ方向に離れる層ほど減少させることにより、階段状層の各層の格子定数がバッファ層から厚さ方向に離れる層ほど小さくなるため、バッファ層から圧電体層本体へいくにしたがって格子定数が小さくなる。したがって、バッファ層と階段状層、階段状層と圧電体層本体の格子定数の不整合が小さくなるため、圧電体層をエピタキシャル成長し易く下地層との格子不整合による応力の発生が抑えられる。
かかる第2の態様では、バッファ層と圧電体層本体との格子定数の不整合が小さいため、アクチュエータ装置としての変位が良好になる。
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記圧電体層本体が、Pb1.14〜1.25(Zr0.50〜0.55Ti0.50〜0.45)O3であることを特徴とする圧電素子にある。
本発明の第4の態様は、第1〜3のいずれかの態様において、前記バッファ層は、正方晶または立方晶であることを特徴とする圧電素子にある。
本発明の第5の態様は、第1〜4のいずれかの態様において、前記バッファ層の厚さは、0.5〜200nmであることを特徴とする圧電素子にある。
本発明の第6の態様は、第1〜5のいずれかの態様の圧電素子と、前記圧電素子の駆動により変位が生じる振動板とを具備することを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第7の態様では、圧電特性の優れたアクチュエータ装置を圧力発生手段として備えた液体噴射ヘッドとなる。
かかる第8の態様では、圧電特性に優れたアクチュエータ装置を圧力発生手段として備えた液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置を実現することができる。
本発明の第9の態様は、下電極上に導電性の材料からなる面方位(100)のバッファ層を形成する工程と、前記バッファ層上にエピタキシャル成長によりPb、Zr、Tiを含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物からなり面方位が(100)である圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを備え、前記圧電体層を形成する工程は、前記バッファ層上に組成を層ごとに段階的に変化させた複数層からなる階段状層を形成する工程と、前記階段状層上に圧電体層本体を形成する工程からなり、形成される前記階段状層の各層の格子定数は、前記バッファ層の格子定数と前記圧電体層本体の格子定数との間の値であり、形成される前記バッファ層の格子定数は、前記圧電体層本体の格子定数よりも大きく、前記階段状層の各層のZr/Ti(モル比)が、前記バッファ層から厚さ方向に離れる層ほど小さくなることを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの概略を示す分解斜視図であり、図2は、図1の平面図(図2(a))及びA−A′断面図(図2(b))並びに圧電素子部の拡大図(図2(c))である。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の構成は上述したものに限定されるものではない。また、このような本発明の液体噴射ヘッドは、液体カートリッジ等と連通する液体流路を具備する噴射ヘッドユニットの一部を構成して、液体噴射装置に搭載される。図8は、その液体噴射装置の一例を示す概略図である。
Claims (9)
- 下電極と、
前記下電極上に設けられ、導電性の材料からなる面方位(100)のバッファ層と、
前記バッファ層上に設けられ、組成を層ごとに段階的に変化させた複数層からなる階段状層と、
前記階段状層上に設けられた圧電体層本体と、
前記圧電体層本体上に設けられた上電極と、
を備え、
前記階段状層および前記圧電体層本体を有する圧電体層は、エピタキシャル成長により形成されたPb、Zr、Tiを含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物からなり面方位が(100)であり、
前記階段状層の各層の格子定数が、前記バッファ層の格子定数と前記圧電体層本体の格子定数との間の値であり、
前記バッファ層の格子定数が前記圧電体層本体の格子定数よりも大きく、
前記階段状層の各層のZr/Ti(モル比)が、前記バッファ層から厚さ方向に離れる層ほど小さくなることを特徴とする圧電素子。 - 前記バッファ層と前記圧電体層本体の格子定数の差が8%以下であることを特徴とする請求項1に記載する圧電素子。
- 前記圧電体層本体は、Pb1.14〜1.25(Zr0.50〜0.55Ti0.50〜0.45)O3であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載する圧電素子。
- 前記バッファ層は、正方晶または立方晶であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載する圧電素子。
- 前記バッファ層の厚さは、0.5〜200nmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載する圧電素子。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載する圧電素子と、前記圧電素子の駆動により変位が生じる振動板とを具備することを特徴とするアクチュエータ装置。
- 請求項6に記載するアクチュエータ装置を、圧力発生室内の液体をノズル開口から吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段として具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 請求項7に記載する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。
- 下電極上に導電性の材料からなる面方位(100)のバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上にエピタキシャル成長によりPb、Zr、Tiを含むペロブスカイト構造を有する金属酸化物からなり面方位が(100)である圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層上に上電極を形成する工程とを備え、
前記圧電体層を形成する工程は、前記バッファ層上に組成を層ごとに段階的に変化させた複数層からなる階段状層を形成する工程と、前記階段状層上に圧電体層本体を形成する工程からなり、
形成される前記階段状層の各層の格子定数は、前記バッファ層の格子定数と前記圧電体層本体の格子定数との間の値であり、
形成される前記バッファ層の格子定数は、前記圧電体層本体の格子定数よりも大きく、前記階段状層の各層のZr/Ti(モル比)が、前記バッファ層から厚さ方向に離れる層ほど小さくなることを特徴とする圧電素子の製造方法。
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