JP5164052B2 - 圧電体素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents
圧電体素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5164052B2 JP5164052B2 JP2006007529A JP2006007529A JP5164052B2 JP 5164052 B2 JP5164052 B2 JP 5164052B2 JP 2006007529 A JP2006007529 A JP 2006007529A JP 2006007529 A JP2006007529 A JP 2006007529A JP 5164052 B2 JP5164052 B2 JP 5164052B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- domain
- film
- piezoelectric element
- piezoelectric
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 137
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 89
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 60
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 20
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 15
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 167
- 238000000034 method Methods 0.000 description 61
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 37
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000002585 base Substances 0.000 description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004121 SrRuO Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 241000877463 Lanio Species 0.000 description 2
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 YSZ (Y-doped ZrO 2 ) Chemical class 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004356 Ti Raw Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/161—Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
- B41J2/1642—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by CVD [chemical vapor deposition]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
- B41J2/1646—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/079—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing using intermediate layers, e.g. for growth control
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/1051—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
- H10N30/10513—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
- H10N30/10516—Intermediate layers, e.g. barrier, adhesion or growth control buffer layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2047—Membrane type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead based oxides
- H10N30/8554—Lead zirconium titanate based
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/072—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies
- H10N30/073—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by laminating or bonding of piezoelectric or electrostrictive bodies by fusion of metals or by adhesives
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/877—Conductive materials
- H10N30/878—Conductive materials the principal material being non-metallic, e.g. oxide or carbon based
Description
基板上に圧電体膜と該圧電体膜に接続された一対の電極とを有する圧電体素子において、
前記圧電体膜はエピタキシャル単結晶膜あるいは一軸配向膜であり、
前記圧電体膜の主成分がPb(Zr,Ti)O3であり、Zr/(Zr+Ti)の組成比が0.45以上0.65未満であり、
前記圧電体膜が前記基板の表面に対して±10°の範囲内に正方晶のa−ドメインおよびc−ドメインを少なくとも有する膜であり、
前記c−ドメインの、前記a−ドメイン及び前記c−ドメインの合計に対する体積割合が20%以上60%以下である
ことを特徴とする圧電体素子である。
(1)a−ドメイン、c−ドメインを有する構造が発現しやすくなる。
(2)使用中に膜中にクラックが発生しやすいといった耐久性の欠点が克服できる。
(3)圧電体膜を微細にパターニングするような用途で、パターニング膜中にクラックが入りにくくなる。
次に、本発明の液体吐出ヘッドについて説明する。
(1)吐出口を形成する工程。
(2)吐出口と個別液室を連通する連通孔を形成する工程。
(3)個別液室を形成する工程。
(4)個別液室に連通する共通液室を形成する工程。
(5)個別液室に振動を付与する振動板を形成する工程。
(6)個別液室の外部に設けられた振動板に振動を付与するための本発明の圧電体素子を製造する工程。
Pb(thd)(OC2H5)2、Zr(OC4H9−t)4、Ti(OC5H11)4及び酸素ガスを原料として用いた。原料ガスを間歇的に送る方法で450℃に加熱されたSi基板に、Zr/(Zr+Ti)比が0.50〜0.53となるように原料ガスの供給量を調節して膜厚2.2から2.5μmで成膜した。原料ガスの吐出口径は、40mmΦであり、SUS製の肉厚3mmの厚肉で均熱性の良いノズルを用いた。基板としては、SRO(100)/LaNiO3(100)/CeO2(100)/YSZ(100)の層が積層されているSi基板を用いた。成膜後、セラミックスPZT粉が加熱領域の所定位置に配置された加熱炉で680℃、30分アニール処理を行い本発明にかかる圧電体エピタキシャル膜を得た。MRD測定等により、この圧電体膜は、正方晶と菱面体晶が混在する結晶相であり、正方晶のドメインはa−ドメインおよびc−ドメインである。また、c−ドメイン及びa−ドメインのチルト角は、それぞれ0.7°、0.9°であった。
基板温度を600℃に設定し、アニール処理をなくした以外は、実施例1と同様に成膜し、圧電体膜を得た。c−ドメインの、a−ドメイン及びc−ドメインの合計に対する体積割合、95%を超える膜であり、実施例と比べ圧電体素子としての変位量及び耐久性に劣るものであった。
種々の熱膨張係数を有する基板上にZr/(Zr+Ti)が0.5組成と0.39組成の正方晶のみのPZT圧電体膜を2.0μm厚に成膜した。下部電極としては、SrRuO3(100)を用いた。これらを電界強度150kV/cmで評価した結果を図6に示す。図の縦軸は、圧電定数で、横軸はc−ドメインの、a−ドメイン及びc−ドメインの合計に対する体積割合である。図の中、●は、Zr/(Zr+Ti)が0.5組成の結果であり、□は、0.39のものである。ここで、c−ドメインの、a−ドメイン及びc−ドメインの合計に対する体積割合が25%〜60%の圧電体膜は、a−ドメインとc−ドメインが(101)面を双晶面とする双晶の鏡像関係にあった。
石英ガラス基板上にバッファー層としてPt(111)/Tiを電極層としてSRO(100)/LNO(100)をスパッタ成膜した。更に、その上にZr/(Zr+Ti)比が0.52組成のPZTの一軸配向膜を2.5μm厚で成膜した。この構成は、PZT/SRO/LNO/Pt/Ti/石英ガラス基板である。Ptは自然配向膜であるが、LNO、SROは(100)配向膜である。c−ドメインの、a−ドメイン及びc−ドメインの合計に対する体積割合は20%であり、また、[001]軸長/[100]軸長の比は、1.019であった。上電極として、Ptを付け特性を評価したところ、残留分極値(Pr)が55μC/cm2以上の優れた値であり、また変位量としては、電界強度100kV/cmで0.8%を測定した。また、場所ムラもある状態であるが、[001]軸長/[100]軸長の比を超える大きな変位量を示す場所もあった。
Si(100)基板上に電極層とバッファー層を、LSCO(100)/LNO(100)/Ir(111)/Taの構成で成膜した。Si基板を成膜時の温度490℃から室温に冷却するまでの間に、収縮が抑制されるようにTa/Si基板間に350nm厚の酸化膜を介在させた。その上にZr/(Zr+Ti)比が0.52組成のPZTの一軸配向膜を2.0μm厚で成膜した。c−ドメインの、a−ドメイン及びc−ドメインの合計に対する体積割合は25%であり、また、[001]軸長/[100]軸長の比は、1.028であり、a−ドメインのチルト角が1.0°〜1.2°であった。結晶構造は正方晶が主であるが、正方晶以外には菱面体晶構造も含まれた膜であった。上電極Ptを付け特性を評価したところ、残留分極値(Pr)が60μC/cm2以上の優れた値であり、また変位量としては、電界強度100kV/cmで1%以上を測定した。
Zr/(Zr+Ti)比が0.45になるように実施例1と同様にしてPZT膜を2.0μm厚で成膜した。MRD測定により、この膜は正方晶であり、a−ドメインとc−ドメインが混在する膜であった。また、c−ドメインの、a−ドメイン及びc−ドメインの合計に対する体積割合は30%であった。c−ドメインのチルト角は、0.2°であった。この膜上にPt/Tiの100μmΦの上電極を設け、特性を評価したところ、d33特性で電界強度150kV/cmで280pm/Vという大きな値を確認した。
Zr/(Zr+Ti)比が0.64になるように実施例1と同様にしてPZT膜を2.0μm厚で成膜した。MRD測定より、この膜は正方晶と菱面体晶が混在する膜であり、正方晶はa−ドメインとc−ドメインが混在する膜であった。また、、菱面体晶は(100)配向であった。c−ドメインの、a−ドメイン及びc−ドメインの合計に対する体積割合は26〜28%であった。[001]軸長/[100]軸長の比は1.015であった。この膜のd33特性を測定したところ、電界強度150kV/cmで300pm/Vという大きな値であった。
Zr/(Zr+Ti)比が0.75のPZT膜を成膜したところ、MRD測定で菱面体晶のみの膜であったため、c−ドメインの存在は観測されなかった。d33特性は、電界強度150kV/cmで80pm/V未満であった。
2 隔壁内空間領域
3 振動板
4 バッファー層
5 電極
6 電極
7 圧電体膜
8 基板
10 圧電体素子
11 吐出口
12 連通口
13 個別液室
14 共通液室
15 振動板
16 下部電極膜
17 基体
18 上部電極膜
19 バッファー層
81 液体吐出装置
82 外装
83 外装
84 外装
85 外装
87 外装
90 回復部
91 記録部
92 キャリッジ
96 装置本体
97 自動給送部
98 排出口
99 搬送部
Claims (14)
- 基板上に圧電体膜と該圧電体膜に接続された一対の電極とを有する圧電体素子において、
前記圧電体膜はエピタキシャル単結晶膜あるいは一軸配向膜であり、
前記圧電体膜の主成分がPb(Zr,Ti)O3であり、Zr/(Zr+Ti)の組成比が0.45以上0.65未満であり、
前記圧電体膜が前記基板の表面に対して±10°の範囲内に正方晶のa−ドメインおよびc−ドメインを少なくとも有する膜であり、
前記c−ドメインの、前記a−ドメイン及び前記c−ドメインの合計に対する体積割合が20%以上60%以下である
ことを特徴とする圧電体素子。 - 前記a−ドメインの少なくとも一部及び前記c−ドメインの少なくとも一部が(N0N)面(Nは0を除く整数)を双晶面とする双晶の鏡像関係にある請求項1に記載の圧電体素子。
- 前記圧電体膜が、正方晶、擬似立方晶及び菱面体晶の内いずれかを有する請求項1又は2に記載の圧電体素子。
- 前記a−ドメインおよびc−ドメインを構成する[001]軸長及び[100]軸長において、[001]軸長/[100]軸長の比が1.004以上1.040以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の圧電体素子。
- 前記[001]軸長/[100]軸長の比が、1.005以上1.036以下である請求項4に記載の圧電体素子。
- 前記[001]軸長/[100]軸長の比が、1.015以上1.029以下である請求項5に記載の圧電体素子。
- Zr/(Zr+Ti)の組成比が0.4を超え0.7未満である請求項4乃至6のいずれか1項に記載の圧電体素子。
- 前記c−ドメインの、前記a−ドメイン及び前記c−ドメインの合計に対する体積割合が20%以上60%以下である請求項4乃至7のいずれか1項に記載の圧電体素子。
- 前記a−ドメインの少なくとも一部及び前記c−ドメインの少なくとも一部が(N0N)面(Nは0を除く整数)を双晶面とする双晶の鏡像関係にある請求項4乃至8のいずれか1項に記載の圧電体素子。
- 基板上に、前記圧電体膜と該圧電体膜に接続された一対の電極とを有する請求項4乃至9のいずれか1項に記載の圧電体素子。
- 前記基板は、表面がSi(100)面を有し、該Si(100)面上にバッファー層を有する請求項1乃至3及び10のいずれか1項に記載の圧電体素子。
- 電界印加時にa−ドメインがc−ドメインに変化することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の圧電体素子。
- 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の圧電体素子を有し、該圧電体素子を用いて液体を吐出することを特徴とする液体吐出ヘッド。
- 請求項13に記載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドを載置するための手段と、を有することを特徴とする液体吐出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006007529A JP5164052B2 (ja) | 2005-01-19 | 2006-01-16 | 圧電体素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005012131 | 2005-01-19 | ||
JP2005012131 | 2005-01-19 | ||
JP2005034956 | 2005-02-10 | ||
JP2005034956 | 2005-02-10 | ||
JP2005257132 | 2005-09-05 | ||
JP2005257132 | 2005-09-05 | ||
JP2006007529A JP5164052B2 (ja) | 2005-01-19 | 2006-01-16 | 圧電体素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007096248A JP2007096248A (ja) | 2007-04-12 |
JP5164052B2 true JP5164052B2 (ja) | 2013-03-13 |
Family
ID=36692410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006007529A Active JP5164052B2 (ja) | 2005-01-19 | 2006-01-16 | 圧電体素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7857431B2 (ja) |
EP (1) | EP1846960B2 (ja) |
JP (1) | JP5164052B2 (ja) |
KR (1) | KR100923591B1 (ja) |
CN (2) | CN101728478B (ja) |
WO (1) | WO2006078041A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9956774B2 (en) | 2015-12-17 | 2018-05-01 | Ricoh Company, Ltd. | Electromechanical transducer element, liquid discharge head, liquid discharge device, method for producing electromechanical transducer film, and method for producing liquid discharge head |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007258389A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Fujifilm Corp | 圧電膜とその製造方法、及び圧電素子 |
US7874649B2 (en) * | 2006-07-14 | 2011-01-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, ink jet head and producing method for piezoelectric element |
JP5354876B2 (ja) * | 2006-07-14 | 2013-11-27 | キヤノン株式会社 | 圧電体の製造方法、圧電体素子及び液体吐出ヘッド |
JP5127268B2 (ja) * | 2007-03-02 | 2013-01-23 | キヤノン株式会社 | 圧電体、圧電体素子、圧電体素子を用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
JP4452752B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-21 | 富士フイルム株式会社 | 鉛含有圧電膜およびその作製方法、鉛含有圧電膜を用いる圧電素子、ならびにこれを用いる液体吐出装置 |
JP5734688B2 (ja) * | 2010-02-10 | 2015-06-17 | キヤノン株式会社 | 配向性酸化物セラミックスの製造方法、配向性酸化物セラミックス、圧電素子、液体吐出ヘッド、超音波モータおよび塵埃除去装置 |
WO2011099316A1 (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | インクジェットヘッドの製造方法 |
JP5676148B2 (ja) * | 2010-06-01 | 2015-02-25 | 日本碍子株式会社 | 結晶配向セラミックス複合体及び圧電/電歪素子 |
JP2012143956A (ja) * | 2011-01-12 | 2012-08-02 | Seiko Epson Corp | ラインヘッド、ラインヘッドの製造方法、及び記録装置 |
JP6080465B2 (ja) * | 2011-10-26 | 2017-02-15 | キヤノン株式会社 | 圧電材料、圧電素子、圧電音響部品、および電子機器 |
JP5967988B2 (ja) * | 2012-03-14 | 2016-08-10 | キヤノン株式会社 | 圧電材料、圧電素子、液体吐出ヘッド、超音波モータおよび塵埃除去装置 |
JP6478023B2 (ja) * | 2014-03-18 | 2019-03-06 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電素子、圧電アクチュエーター装置、液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び超音波測定装置 |
US10115886B2 (en) * | 2014-11-17 | 2018-10-30 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Twin engineering to improve the switchability and rotatability of polarizations and domains in ferroelectric and piezoelectric materials |
JP6620542B2 (ja) * | 2015-03-11 | 2019-12-18 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 |
JP6620543B2 (ja) | 2015-03-11 | 2019-12-18 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 |
JP6525255B2 (ja) | 2015-05-28 | 2019-06-05 | 株式会社リコー | 電気機械変換素子、電気機械変換素子の製造方法、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 |
JP2017191928A (ja) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | 株式会社リコー | 電気機械変換電子部品、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 |
US9987843B2 (en) | 2016-05-19 | 2018-06-05 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus |
JP6909420B2 (ja) * | 2016-05-19 | 2021-07-28 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 |
US10276796B2 (en) | 2017-02-15 | 2019-04-30 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Ejection volume compensation method, ejection volume compensation device, inkjet printing device, and non-transitory machine readable medium |
CN106827814B (zh) * | 2017-02-15 | 2018-07-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 喷射量补偿方法、喷射量补偿设备和喷墨打印系统 |
US10239312B2 (en) * | 2017-03-17 | 2019-03-26 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus |
JP2019009413A (ja) * | 2017-06-23 | 2019-01-17 | 株式会社リコー | 電気機械変換素子、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 |
CN108597875B (zh) * | 2018-04-03 | 2020-10-30 | 湘潭大学 | 一种透明柔性全氧化物异质外延铁电薄膜及其制备方法 |
CN108987560B (zh) * | 2018-07-25 | 2022-02-01 | 湘潭大学 | 一种基于结晶学工程的具有多级多畴纳米结构的钙钛矿铁电薄膜及其制备方法 |
WO2020026735A1 (ja) | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 株式会社村田製作所 | Memsデバイス |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3398962B2 (ja) * | 1991-05-09 | 2003-04-21 | 東陶機器株式会社 | 強誘電体磁器組成物 |
JP3104550B2 (ja) | 1994-10-17 | 2000-10-30 | 松下電器産業株式会社 | 圧電アクチュエータおよびその製造方法 |
US6080467A (en) * | 1995-06-26 | 2000-06-27 | 3M Innovative Properties Company | High efficiency optical devices |
JP4327942B2 (ja) † | 1999-05-20 | 2009-09-09 | Tdk株式会社 | 薄膜圧電素子 |
JP4437178B2 (ja) | 2000-02-04 | 2010-03-24 | 国立大学法人東京工業大学 | 強誘電体材料薄膜の成膜方法とその用途 |
JP3796394B2 (ja) * | 2000-06-21 | 2006-07-12 | キヤノン株式会社 | 圧電素子の製造方法および液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
JP3754897B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2006-03-15 | キヤノン株式会社 | 半導体装置用基板およびsoi基板の製造方法 |
JP4492779B2 (ja) | 2001-09-21 | 2010-06-30 | 国立大学法人富山大学 | X線回折方法および中性子線回折方法 |
JP2004128492A (ja) * | 2002-09-13 | 2004-04-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電体薄膜素子およびそれを用いたアクチュエータ、インクジェットヘッドならびにインクジェット記録装置 |
CN100590902C (zh) | 2003-01-31 | 2010-02-17 | 佳能株式会社 | 压电元件 |
JP3828116B2 (ja) * | 2003-01-31 | 2006-10-04 | キヤノン株式会社 | 圧電体素子 |
JP4521751B2 (ja) * | 2003-03-26 | 2010-08-11 | 国立大学法人東京工業大学 | チタン酸ジルコニウム酸鉛系膜、誘電体素子、誘電体膜の製造方法 |
JP4698161B2 (ja) * | 2003-05-13 | 2011-06-08 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 圧電材料とその製造方法 |
JP4717344B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2011-07-06 | キヤノン株式会社 | 誘電体薄膜素子、圧電アクチュエータおよび液体吐出ヘッド |
US20070046153A1 (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substrate, piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus |
US7521845B2 (en) * | 2005-08-23 | 2009-04-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substance, piezoelectric element, liquid discharge head using piezoelectric element, and liquid discharge apparatus |
US7528530B2 (en) | 2005-08-23 | 2009-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substance, piezoelectric substance element, liquid discharge head, liquid discharge device and method for producing piezoelectric substance |
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 |
US7998362B2 (en) * | 2005-08-23 | 2011-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substance, piezoelectric element, liquid discharge head using piezoelectric element, liquid discharge apparatus, and production method of piezoelectric element |
US7874649B2 (en) * | 2006-07-14 | 2011-01-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, ink jet head and producing method for piezoelectric element |
JP4314498B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2009-08-19 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電素子、液体噴射ヘッド、およびプリンタ |
JP5127268B2 (ja) * | 2007-03-02 | 2013-01-23 | キヤノン株式会社 | 圧電体、圧電体素子、圧電体素子を用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
-
2006
- 2006-01-16 JP JP2006007529A patent/JP5164052B2/ja active Active
- 2006-01-18 KR KR20077018812A patent/KR100923591B1/ko active IP Right Grant
- 2006-01-18 WO PCT/JP2006/301073 patent/WO2006078041A1/en active Application Filing
- 2006-01-18 US US11/813,943 patent/US7857431B2/en active Active
- 2006-01-18 CN CN2009102531269A patent/CN101728478B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-01-18 CN CN2006800026058A patent/CN101107724B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-01-18 EP EP06712287.9A patent/EP1846960B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9956774B2 (en) | 2015-12-17 | 2018-05-01 | Ricoh Company, Ltd. | Electromechanical transducer element, liquid discharge head, liquid discharge device, method for producing electromechanical transducer film, and method for producing liquid discharge head |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1846960B1 (en) | 2014-05-07 |
US7857431B2 (en) | 2010-12-28 |
CN101728478B (zh) | 2011-07-20 |
KR100923591B1 (ko) | 2009-10-23 |
KR20070095420A (ko) | 2007-09-28 |
CN101728478A (zh) | 2010-06-09 |
CN101107724A (zh) | 2008-01-16 |
US20090128608A1 (en) | 2009-05-21 |
EP1846960A4 (en) | 2011-12-07 |
CN101107724B (zh) | 2010-07-07 |
JP2007096248A (ja) | 2007-04-12 |
EP1846960B2 (en) | 2017-07-05 |
WO2006078041A1 (en) | 2006-07-27 |
EP1846960A1 (en) | 2007-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5164052B2 (ja) | 圧電体素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
JP5300184B2 (ja) | 圧電体、圧電体素子、圧電体素子を用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
KR100875315B1 (ko) | 유전체 소자, 압전 소자, 잉크젯 헤드 및 잉크젯 헤드제조 방법 | |
JP5127268B2 (ja) | 圧電体、圧電体素子、圧電体素子を用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
KR100978145B1 (ko) | 에피택셜 산화물막, 압전막, 압전막 소자, 압전막 소자를이용한 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치 | |
US7521845B2 (en) | Piezoelectric substance, piezoelectric element, liquid discharge head using piezoelectric element, and liquid discharge apparatus | |
TWI249437B (en) | Dielectric thin film element, piezoelectric actuator and liquid discharge head, and method for manufacturing the same | |
JP5241087B2 (ja) | 圧電体、圧電素子、圧電素子を用いた液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び圧電素子の製造方法 | |
JP5241086B2 (ja) | 圧電体、圧電素子、圧電素子を用いた液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 | |
JP2005244133A (ja) | 誘電体素子、圧電素子、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、並びにこれらの製造方法 | |
JP3828116B2 (ja) | 圧電体素子 | |
JP2007112069A (ja) | 液体吐出ヘッド | |
JP5121186B2 (ja) | 圧電体、圧電体素子、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
JP5131674B2 (ja) | 圧電体とその製造方法、圧電素子とそれを用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
JP2007088445A (ja) | 圧電体、圧電素子、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び圧電体の製造方法 | |
JP2007116006A (ja) | 圧電体膜及びその製造方法、並びに圧電体膜を備えた液体吐出ヘッド | |
JP2008042190A (ja) | 圧電体の製造方法、圧電体素子及び液体吐出ヘッド | |
JP2004128174A (ja) | アクチュエータおよび液体噴射ヘッド | |
JP2007138292A (ja) | ペロブスカイト型酸化物薄膜の成膜方法、圧電素子、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090116 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20090209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120425 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120619 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120817 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121211 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151228 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5164052 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151228 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151228 Year of fee payment: 3 |
|
R154 | Certificate of patent or utility model (reissue) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R154 |