JP5178065B2 - Piezoelectric ceramics, piezoelectric actuator and liquid discharge head - Google Patents

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本発明は、圧電セラミックス、圧電アクチュエータおよび液体吐出ヘッドに関するものであり、特に駆動回数の多い圧電アクチュエータおよび液体吐出ヘッドとそれらに用いられる圧電セラミックスに関するものである。   The present invention relates to piezoelectric ceramics, piezoelectric actuators, and liquid discharge heads, and more particularly to piezoelectric actuators and liquid discharge heads that are frequently driven, and piezoelectric ceramics used in them.

近年、パーソナルコンピューターの普及やマルチメディアの発達に伴って、情報を記録媒体に出力する記録装置として、インクジェット方式の記録装置の利用が急速に拡大している。その性能向上は目覚しく、銀塩写真と同等な印字品質が実現されている。   In recent years, with the spread of personal computers and the development of multimedia, the use of ink jet recording apparatuses as recording apparatuses that output information to recording media is rapidly expanding. The improvement in performance is remarkable, and the printing quality equivalent to silver halide photography is realized.

しかし、印字品質の向上の要求はさらに続いており、高解像度、高精細でインクを吐出するため、プリンタヘッドには、さらに高密度のインク吐出ノズル密度が求められている。そのため、ノズルからインクを吐出させる圧電アクチュエータ素子も、小型、高密度で形成できること求められている。   However, the demand for improving the print quality continues, and in order to eject ink with high resolution and high definition, the printer head is required to have a higher density of ink ejection nozzles. Therefore, a piezoelectric actuator element that discharges ink from a nozzle is also required to be formed in a small size and a high density.

かかるインクジェット方式の記録装置には、液体を吐出するインクジェットヘッドが搭載されており、この種のインクジェットヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒーターを備え、ヒーターによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、インク滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔よりインク滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。   Such an ink jet recording apparatus is equipped with an ink jet head for discharging a liquid, and this type of ink jet head includes a heater as a pressurizing means in an ink flow path filled with ink. A thermal head system that heats and boils ink, pressurizes the ink with bubbles generated in the ink flow path, and discharges it as ink droplets from the ink discharge hole, and a part of the wall of the ink flow path filled with ink. A piezoelectric method is generally known in which a displacement element is bent and displaced, and ink in an ink flow path is mechanically pressurized and ejected as ink droplets from ink ejection holes.

圧電方式を利用したインクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドは、例えば図2(a)に示したように、圧電アクチュエータ51が、流路部材53の上に設けられた構造を有する(例えば、特許文献1参照)。流路部材53は、複数の隔壁53bによって仕切られた複数の液体加圧室53aを有し、液体加圧室53aの開口部は圧電アクチュエータ51によって覆われるように形成されている。   An ink jet head used in an ink jet recording apparatus using a piezoelectric method has a structure in which a piezoelectric actuator 51 is provided on a flow path member 53 as shown in FIG. 1). The flow path member 53 has a plurality of liquid pressurizing chambers 53 a partitioned by a plurality of partition walls 53 b, and the opening of the liquid pressurizing chamber 53 a is formed to be covered by the piezoelectric actuator 51.

圧電アクチュエータ51は、振動板52上に、共通電極54、圧電セラミック層55および個別電極56がこの順に積層され、個別電極56と共通電極54とこれらに挟まれた圧電セラミック層55とで構成される変位素子57が複数形成されている。そして、個別電極56と共通電極54とに挟まれた圧電セラミック層55は圧電セラミック層55の厚み方向に垂直に分極されている。   The piezoelectric actuator 51 includes a common electrode 54, a piezoelectric ceramic layer 55, and an individual electrode 56 stacked in this order on a vibration plate 52, and includes an individual electrode 56, a common electrode 54, and a piezoelectric ceramic layer 55 sandwiched therebetween. A plurality of displacement elements 57 are formed. The piezoelectric ceramic layer 55 sandwiched between the individual electrode 56 and the common electrode 54 is polarized perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric ceramic layer 55.

また、個別電極56は、図2(b)に示したように、圧電セラミック層55の上面にマトリックス状に配置され、液体加圧室53aの直上に個別電極56が配置されている。個別電極56には、外部配線回路(図示せず)と接続するための個別電極接続部56aが接続されている。また、共通電極54も、外部配線回路と接続するための接続端子(図示せず)に電気的に接続している。   As shown in FIG. 2B, the individual electrodes 56 are arranged in a matrix on the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 55, and the individual electrodes 56 are arranged immediately above the liquid pressurizing chamber 53a. The individual electrode 56 is connected to an individual electrode connection portion 56a for connecting to an external wiring circuit (not shown). The common electrode 54 is also electrically connected to a connection terminal (not shown) for connecting to an external wiring circuit.

上記のようなインクジェットヘッドでは、共通電極54と所定の個別電極56との間に電圧を印加して、個別電極56直下の圧電セラミック層55を変位させることにより、変位素子57が対応する液体加圧室53aの体積を変化させ、液体加圧室53a内のインクを加圧して、流路部材53の底面に開口した液体吐出口58よりインク滴を吐出することができる。   In the ink jet head as described above, a voltage is applied between the common electrode 54 and the predetermined individual electrode 56 to displace the piezoelectric ceramic layer 55 immediately below the individual electrode 56, whereby the displacement element 57 corresponds to the corresponding liquid application. By changing the volume of the pressure chamber 53 a and pressurizing the ink in the liquid pressurizing chamber 53 a, ink droplets can be ejected from the liquid ejection port 58 opened on the bottom surface of the flow path member 53.

そして、積層方向から見て、個別電極56は液体加圧室53aより小さい面積を有している。つまり、圧電セラミック層55には、個別電極56の直下の分極された駆動部55aとそれを取り囲むように分極されていない非活性部55bがあり、さらに、それらの外側に流路部材53と接合されているため変位しない拘束部55cがあることにより変位素子57は大きな変位が得られるようになる。   The individual electrodes 56 have an area smaller than that of the liquid pressurizing chamber 53a when viewed from the stacking direction. That is, the piezoelectric ceramic layer 55 has a polarized drive portion 55a directly below the individual electrode 56 and an inactive portion 55b that is not polarized so as to surround the drive portion 55a. Therefore, the displacement element 57 can obtain a large displacement due to the restraining portion 55c that is not displaced.

このようなインクジェットヘッドには、圧電材料としてPZTが用いられてきており、PZTとしては、圧電セラミックス中にジルコニアが分散されたものが提案されており(例えば、特許文献2参照。)、PZTの製造方法としては酸素中で焼成する製造方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平11−34321号公報 特開平10−330164号公報 特開平5−139828号公報
In such an ink jet head, PZT has been used as a piezoelectric material, and PZT in which zirconia is dispersed in piezoelectric ceramics has been proposed (for example, see Patent Document 2). As a manufacturing method, a manufacturing method in which baking is performed in oxygen has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
JP 11-34321 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-330164 JP-A-5-139828

しかしながら、特許文献1に記載のインクジェットヘッド(液体吐出ヘッド)では、共通電極54と個別電極56との間に電圧を印加して変位素子57に駆動を繰り返し行なうと、駆動部55aと非駆動55bとの間で引っ張り応力や圧縮応力が発生することになる。圧電体は外部からの応力印加によっても内包する強誘電体ドメインウォールが移動し(ドメインスイッチング)、磁器の伸びや縮みが発生する。この結果、駆動サイクルが非常に多くなると圧電体自身の逆圧電効果による磁器の伸びや縮みにより発生する駆動部55aと非駆動部55bとの間の応力によって圧電セラミック層55でドメインウォールの移動が進行し、駆動部の変位が低下する駆動劣化という問題が発生する。   However, in the inkjet head (liquid ejection head) described in Patent Document 1, when a voltage is applied between the common electrode 54 and the individual electrode 56 to repeatedly drive the displacement element 57, the driving unit 55a and the non-driving 55b. Tensile stress and compressive stress are generated between them. The piezoelectric domain wall contained in the piezoelectric body also moves by applying stress from the outside (domain switching), and the expansion and contraction of the porcelain occurs. As a result, when the driving cycle becomes very large, the domain wall moves in the piezoelectric ceramic layer 55 due to the stress between the driving unit 55a and the non-driving unit 55b generated by the expansion and contraction of the porcelain due to the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body itself. The problem of driving deterioration that progresses and the displacement of the driving unit decreases occurs.

変位素子57に駆動劣化が発生すると液体吐出ヘッドから吐出される液体の量や速度が変わるため、適切な画像を記録できなくなるなどの問題となる。   If drive deterioration occurs in the displacement element 57, the amount and speed of the liquid ejected from the liquid ejection head change, which causes a problem that an appropriate image cannot be recorded.

この問題は、初期状態で分極されていない非駆動部55bでのドメインウォールの移動の影響が大きいが、駆動部55aでも分極の仕方が変わることにより、駆動劣化が起こる。   This problem is greatly affected by the movement of the domain wall in the non-driving unit 55b that is not polarized in the initial state, but driving deterioration occurs due to the change in the polarization method in the driving unit 55a.

本発明の目的は、外部からの応力でドメインスイッチングの起き難い圧電セラミックス、および駆動劣化が抑制された圧電アクチュエータおよび液体吐出ヘッドを提供することである。   An object of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic in which domain switching hardly occurs due to an external stress, and a piezoelectric actuator and a liquid discharge head in which drive deterioration is suppressed.

本発明の圧電セラミックスは、主結晶粒子がジルコニアを内包したPZT相からなり、該PZT相に内包されている前記ジルコニアがジルコニア成分の1%以上であることを特徴とする。 The piezoelectric ceramic of the present invention, the main crystal grains Ri Do of PZT phase containing therein zirconia, the zirconia is included in the PZT phase is characterized der Rukoto least 1% of the zirconia component.

また、前記ジルコニアを0.01体積%以上含有することが好ましい。   Moreover, it is preferable to contain the said zirconia 0.01 volume% or more.

また、前記ジルコニアの平均粒子径D1と前記主結晶粒子の平均粒子径D2との比D1/D2が0.016〜0.07であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that ratio D1 / D2 of the average particle diameter D1 of the said zirconia and the average particle diameter D2 of the said main crystal grain is 0.016-0.07.

本発明の電アクチュエータは、前記圧電セラミックスの表面および内部のいずれかに一対の電極を互いに対向させて配置したことを特徴とする。   The electric actuator according to the present invention is characterized in that a pair of electrodes are arranged opposite to each other on either the surface or inside of the piezoelectric ceramic.

本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体加圧室と該複数の液体加圧室に連通した複数の液体吐出孔とを有する流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように振動板を積層し、該振動板上に共通電極、請求項1から3のいずれかに記載の圧電セラミックスの層、および複数の個別電極をこの順に積層したことを特徴とする。   The liquid discharge head of the present invention covers the plurality of liquid pressurization chambers on a flow path member having a plurality of liquid pressurization chambers and a plurality of liquid discharge holes communicating with the plurality of liquid pressurization chambers. A diaphragm is laminated, and a common electrode, the piezoelectric ceramic layer according to claim 1 and a plurality of individual electrodes are laminated in this order on the diaphragm.

本発明の圧電セラミックスによれば、主結晶粒子がジルコニアを内包したPZT相からなることにより、主結晶粒子内に外部応力によって体積変化を起こすジルコニアを析出させることにより外部から受けた応力を主結晶粒子内で緩和することができ、ドメインウォールの移動を抑制することができる。   According to the piezoelectric ceramic of the present invention, since the main crystal particles are composed of the PZT phase containing zirconia, the main crystal is subjected to stress received from the outside by precipitating zirconia that causes volume change due to external stress in the main crystal particles. It can be relaxed within the particles, and the movement of the domain wall can be suppressed.

また、前記ジルコニアを0.01体積%以上含有する場合、応力を緩和する前記ジルコニアの割合が高くなるため、より応力を緩和することができる。   Moreover, when the said zirconia is contained 0.01 volume% or more, since the ratio of the said zirconia which relieves stress becomes high, stress can be relieve | moderated more.

また、前記ジルコニアの平均粒子径D1と前記主結晶粒子の平均粒子径D2との比D1/D2が0.016以上である場合、前記主結晶粒子中に前記主結晶粒子の体積変化を緩和できる前記ジルコニア粒子の量が多いため、応力緩和の効果をより高くすることができる。D1/D2が0.07以下である場合、前記PZT相が高密度に焼結しているため、駆動劣化が起き難い。   Further, when the ratio D1 / D2 between the average particle diameter D1 of the zirconia and the average particle diameter D2 of the main crystal particles is 0.016 or more, the volume change of the main crystal particles can be reduced in the main crystal particles. Since there is much quantity of the said zirconia particle | grain, the effect of stress relaxation can be made higher. When D1 / D2 is 0.07 or less, since the PZT phase is sintered at a high density, drive deterioration hardly occurs.

本発明の圧電アクチュエータは、前記圧電セラミックスの表面および内部のいずれかに一対の電極を互いに対向させて配置したことにより、駆動回数が増えても圧電セラミックスに駆動劣化が抑制され、安定した特性が維持できる。   In the piezoelectric actuator of the present invention, a pair of electrodes are arranged opposite to each other on the surface and inside of the piezoelectric ceramic, so that even when the number of times of driving increases, the piezoelectric ceramic is prevented from being deteriorated and has stable characteristics. Can be maintained.

本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体加圧室と該複数の液体加圧室に連通した複数の液体吐出孔とを有する流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように振動板を積層し、該振動板上に共通電極、請求項1から3のいずれかに記載の圧電セラミックスの層、および複数の個別電極をこの順に積層したことにより、駆動回数が増えても駆動劣化が抑制されるため、複数の液体吐出口から吐出される液体の速度にバラツキが生じにくく、吐出した液体により安定した記録ができる。   The liquid discharge head of the present invention covers the plurality of liquid pressurization chambers on a flow path member having a plurality of liquid pressurization chambers and a plurality of liquid discharge holes communicating with the plurality of liquid pressurization chambers. The diaphragm is laminated, and the common electrode, the piezoelectric ceramic layer according to any one of claims 1 to 3 and a plurality of individual electrodes are laminated in this order on the diaphragm, so that the drive can be performed even if the number of times of driving increases. Since the deterioration is suppressed, variations in the speed of the liquid discharged from the plurality of liquid discharge ports hardly occur, and stable recording can be performed by the discharged liquid.

図1(a)は本発明の圧電セラミックスの断面模式図である。1は圧電セラミックス、2は主結晶粒子であるPZT相である。PZT相とはジルコン酸チタン酸鉛もしくはそれの一部が他の元素に置換された結晶相である。3はジルコニアであり、PZT相2に内包されているものは3a、PZT相2の粒界にあるものは3bとして示してある。   FIG. 1A is a schematic sectional view of the piezoelectric ceramic of the present invention. 1 is a piezoelectric ceramic, and 2 is a PZT phase which is a main crystal particle. The PZT phase is a crystalline phase in which lead zirconate titanate or a part thereof is substituted with another element. 3 is zirconia, 3a is included in the PZT phase 2 and 3b is in the grain boundary of the PZT phase 2.

本発明の圧電セラミックス1は、主結晶相としてPZT相2が含まれるものであり、PZT相2中にジルコニア3aが内包されたものであることが重要である。ジルコニア3aは主結晶に内包されていることにより、外部から圧力が加わってもジルコニア3aが相変化して体積を変えることができるので、PZT相2の応力が緩和され、強誘電体ドメインウォールが移動(ドメインスイッチング)しにくくなる。そのため、応力の印加が非常に多く繰り返されても圧電セラミックス1の変位特性の低下を少なくできる。ジルコニア3aを0.01体積%以上含有する場合、応力を緩和するジルコニア3aの割合が高くなるため、より応力を緩和することができる。   The piezoelectric ceramic 1 of the present invention includes a PZT phase 2 as a main crystal phase, and it is important that the zirconia 3a is included in the PZT phase 2. Since the zirconia 3a is encapsulated in the main crystal, the volume of the zirconia 3a can be changed by changing the phase even when pressure is applied from the outside. Therefore, the stress of the PZT phase 2 is relieved, and the ferroelectric domain wall is formed. It becomes difficult to move (domain switching). Therefore, even if the application of stress is repeated very frequently, the deterioration of the displacement characteristics of the piezoelectric ceramic 1 can be reduced. When the zirconia 3a is contained in an amount of 0.01% by volume or more, the ratio of the zirconia 3a that relieves stress increases, so that the stress can be further relaxed.

なお、ジルコニア3はPZT相2の粒界に析出していてもかまわないが、粒界に析出したジルコニア3bは、PZT相2に内包されたジルコニア3aが結晶粒子の体積変動を直接吸収できるのと比較して、応力緩和の効果は低い。   The zirconia 3 may be precipitated at the grain boundary of the PZT phase 2, but the zirconia 3b precipitated at the grain boundary can directly absorb the volume variation of the crystal grains by the zirconia 3a included in the PZT phase 2. Compared with, the effect of stress relaxation is low.

ジルコニア3aの含有量の測定は、0.1μm以下に薄層加工した圧電セラミックス1を観察し、PZT相2に内包されたジルコニア3aを識別し、画像処理ソフトによりPZT相2に内包されたジルコニア3aの面積%を求めた。そして、薄層加工したサンプルであることから、その値を圧電セラミックス1中のジルコニア3aの体積%とした。   The content of zirconia 3a is measured by observing the piezoelectric ceramics 1 processed to have a thickness of 0.1 μm or less, identifying the zirconia 3a included in the PZT phase 2, and zirconia included in the PZT phase 2 by image processing software. The area% of 3a was determined. And since it is the sample which processed the thin layer, the value was made into the volume% of the zirconia 3a in the piezoelectric ceramics 1. FIG.

また、ジルコニア3aの平均粒子径D1とPZT相2の平均粒子径D2との比D1/D2が0.016以上である場合、PZT相2の体積変化を緩和できるジルコニア3aの量が多いため、応力緩和の効果をより高くすることができる。   Further, when the ratio D1 / D2 between the average particle diameter D1 of zirconia 3a and the average particle diameter D2 of PZT phase 2 is 0.016 or more, the amount of zirconia 3a that can alleviate the volume change of PZT phase 2 is large. The effect of stress relaxation can be further increased.

さらに、ジルコニア3aが析出することによりPZT相2の焼結が阻害されることがあるが、ジルコニア3aとPZT相2の粒成長の度合い比較すること、つまり、D1/D2を調べることにより、ジルコニア3aがPZT相2の粒成長を阻害してないことを確認できる。D1/D2が0.07以下である場合、ジルコニア3aがPZT相2の粒成長を阻害せず、PZT相2が高密度に焼結しているため、駆動劣化が起き難い。これに対して、D1/D2が0.07を超えるときは、ジルコニア3aによりPZT相2の焼結が阻害されているおそれがあり、その場合PZT相2の焼結不足により、わずかに駆動劣化起きると考えられる。   Further, the precipitation of the zirconia 3a may inhibit the sintering of the PZT phase 2, but by comparing the degree of grain growth between the zirconia 3a and the PZT phase 2, that is, by examining D1 / D2, the zirconia It can be confirmed that 3a does not inhibit the PZT phase 2 grain growth. When D1 / D2 is 0.07 or less, the zirconia 3a does not inhibit the grain growth of the PZT phase 2, and the PZT phase 2 is sintered at a high density, so that drive deterioration hardly occurs. On the other hand, when D1 / D2 exceeds 0.07, there is a possibility that the sintering of the PZT phase 2 may be inhibited by the zirconia 3a. In this case, the drive deterioration is slightly caused by the insufficient sintering of the PZT phase 2. It is thought to happen.

ジルコニア3aは単斜晶であることが好ましい。ジルコニア3aの構造相変化は、単斜晶から正方晶、正方晶から立方晶への変化が起きやすく、逆の変化は置き難い。そのため、ジルコニア3aは、構造変化で応力緩和の起きやすい単斜晶、あるいは、正方晶であることが好ましく、単斜晶→正方晶→立方晶と大きな体積変化を起こしやすい単斜晶であることが特に好ましい。   Zirconia 3a is preferably monoclinic. The structural phase change of zirconia 3a tends to occur from monoclinic to tetragonal and from tetragonal to cubic, and the reverse change is difficult to place. Therefore, the zirconia 3a is preferably a monoclinic crystal or a tetragonal crystal that easily undergoes stress relaxation due to a structural change, and is a monoclinic crystal that easily undergoes a large volume change from monoclinic to tetragonal to cubic. Is particularly preferred.

続いて、ジルコニア3aの析出する圧電セラミックス1について説明する。従来からPZTの主原料としてZrOが用いられている。そして、Zrが占有するペロブスカイト構造のBサイト元素がAサイト元素より過剰の組成では、Bサイト元素、つまり、Zrを含む物質が粒界部に析出することがあった。これはBサイト元素が過剰であるため余剰の元素が格子外に押し出されて析出したものと考えられる。また、Aサイトには、Pbといった揮発性の高い元素が存在しているため、高温になる焼成時にPbが飛散してAサイトが不足となりやすく、Bサイト元素が析出しやすい状態となっているのである。 Next, the piezoelectric ceramic 1 on which zirconia 3a is deposited will be described. Conventionally, ZrO 2 has been used as the main raw material of PZT. When the B site element of the perovskite structure occupied by Zr is in excess of the A site element, the B site element, that is, a substance containing Zr may be precipitated at the grain boundary. This is presumably because the B-site element is excessive and the excess element is pushed out of the lattice and deposited. Further, since a highly volatile element such as Pb exists at the A site, Pb is scattered during firing at a high temperature, the A site is likely to be insufficient, and the B site element is likely to precipitate. It is.

しかし、これらの場合、Zrが析出するのは粒界部が大部分であり、結晶粒子内部への析出は皆無である。この状態の圧電セラミックスでは外部応力に対する圧電粒子への応力緩和効果が少なく、駆動による変位低下を抑制することはほとんどできなかった。結晶粒子への応力緩和効果を発生させるPZT相2内部へジルコニア3aを析出させるには、例えば、Bサイト元素を過剰とした組成したうえで、酸素雰囲気中で焼成することにより得られる。   However, in these cases, Zr is precipitated mostly at the grain boundary, and there is no precipitation inside the crystal grains. In this state, the piezoelectric ceramic has little effect of relaxing the stress on the piezoelectric particles with respect to the external stress, and it has hardly been able to suppress the decrease in displacement due to driving. In order to precipitate zirconia 3a inside the PZT phase 2 that generates the stress relaxation effect on the crystal grains, for example, it is obtained by baking in an oxygen atmosphere after forming an excessive B-site element composition.

具体的には、ペロブスカイト組成のAサイト/Bサイト元素比率を0.985〜0.998の範囲として、かつ、焼成中の酸素濃度を50%以上に保ち、AサイトのPbの揮発を抑制するため焼成治具中で密閉状態にして焼成する。Aサイト/Bサイト元素比率を0.985〜0.998とすることによりBサイトのジルコニア3を析出しやすくする効果があると同時に圧電アクチュエータとした際に変位特性を劣化させない効果がある。さらに、酸素50%以上の雰囲気で焼成することで気孔を少なくすることができ、Aサイトに陽イオン空孔を形成させ、PZT相2内部にジルコニア3aを析出させることができる。   Specifically, the A site / B site element ratio of the perovskite composition is set in the range of 0.985 to 0.998, the oxygen concentration during firing is kept at 50% or more, and Pb volatilization at the A site is suppressed. Therefore, it is fired in a sealed state in a firing jig. By setting the A-site / B-site element ratio to 0.985 to 0.998, there is an effect of facilitating precipitation of zirconia 3 at the B site, and at the same time, there is an effect of not deteriorating the displacement characteristics when a piezoelectric actuator is obtained. Further, the pores can be reduced by firing in an atmosphere of 50% oxygen or more, cation vacancies can be formed at the A site, and zirconia 3a can be precipitated inside the PZT phase 2.

また、本発明の圧電セラミックス1の組成としては、Sr、Ba、Ni、Sb、Nb、YbおよびTeのうち少なくとも1種を含むことが好ましい。これによって、より安定した圧電セラミックスを得ることができる。このような圧電セラミックスとしては、例えば副成分としてPb(Zn1/3Sb2/3)OおよびPb(Ni1/2Te1/2)Oを固溶してなるものを例示できる。 The composition of the piezoelectric ceramic 1 of the present invention preferably includes at least one of Sr, Ba, Ni, Sb, Nb, Yb and Te. Thereby, a more stable piezoelectric ceramic can be obtained. Examples of such piezoelectric ceramics include those formed by dissolving Pb (Zn 1/3 Sb 2/3 ) O 3 and Pb (Ni 1/2 Te 1/2 ) O 3 as subcomponents.

さらに、圧電セラミックス1の組成としては、特に、Aサイト構成元素として、さらにアルカリ土類元素を含有することが望ましい。アルカリ土類元素としては、Ba、Srが高い変位を得られる点で好ましく、Baを0.02〜0.07モル、Srを0.02〜0.12モル含むことが、PZT相2が正方晶である組成の場合に大きな変位を得るうえで有利である。   Furthermore, it is desirable that the composition of the piezoelectric ceramic 1 further contains an alkaline earth element as the A site constituent element. As the alkaline earth element, Ba and Sr are preferable in that high displacement can be obtained, and 0.02 to 0.07 mol of Ba and 0.02 to 0.12 mol of Sr are included, and the PZT phase 2 is square. In the case of a composition which is a crystal, it is advantageous in obtaining a large displacement.

このような圧電セラミックス1としては、例えば、Pb1−x−ySrBa(Zn1/3Sb2/3(Ni1/2Te1/2Zr1−a−b−cTi+α質量%Pb1/2NbO、ただし、0≦x≦0.14、0≦y≦0.14、0.05≦a≦0.1、0.002≦b≦0.01、0.44≦c≦0.50、α=0.1〜1.0のものが挙げられる。 Such piezoelectric ceramics 1, for example, Pb 1-x-y Sr x Ba y (Zn 1/3 Sb 2/3) a (Ni 1/2 Te 1/2) b Zr 1-a-b- c Ti c O 3 + α mass% Pb 1/2 NbO 3 , where 0 ≦ x ≦ 0.14, 0 ≦ y ≦ 0.14, 0.05 ≦ a ≦ 0.1, 0.002 ≦ b ≦ 0 .01, 0.44 ≦ c ≦ 0.50, α = 0.1 to 1.0.

次に、圧電セラミックス1の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the piezoelectric ceramic 1 will be described.

まず、原料(合成原料)として純度99%、平均粒子径1μm以下の圧電セラミック粉末を準備する。この圧電セラミック粉末は、次のように作製する。PbO、ZrO、TiO、必要であれば、その他の添加物(必要な元素の酸化物、炭酸塩など)をボールミルで、平均粒径0.5〜0.8μmまで混合・粉砕する。得られた粉末を900〜1000℃で仮焼し、仮焼粉末をボールミルで、平均粒径0.5〜0.8μmまで粉砕する。 First, a piezoelectric ceramic powder having a purity of 99% and an average particle diameter of 1 μm or less is prepared as a raw material (synthetic raw material). This piezoelectric ceramic powder is produced as follows. PbO, ZrO 2 , TiO 3 and, if necessary, other additives (oxides of necessary elements, carbonates, etc.) are mixed and pulverized to an average particle size of 0.5 to 0.8 μm with a ball mill. The obtained powder is calcined at 900 to 1000 ° C., and the calcined powder is pulverized with a ball mill to an average particle size of 0.5 to 0.8 μm.

この圧電セラミック粉末に、適当な有機バインダーを添加してテープ状に成形し、所望の形状にカットする。これを、400℃程度で脱バインダーを行い、その後焼成する。   An appropriate organic binder is added to this piezoelectric ceramic powder, and it is formed into a tape shape and cut into a desired shape. This is debindered at about 400 ° C. and then fired.

焼成の際のPbの揮発量が多いとAサイト/Bサイト元素比率が変動するため、焼成は、密閉した焼成治具中に置いて行なうのがよく、さらに密閉した焼成治具中には焼成するセラミックス以外に、Pbの発生源を置いて、焼成するセラミックスからのPbの揮発を少なくすることが望ましい。   Since the A site / B site element ratio fluctuates when the amount of Pb volatilized during firing is large, firing is preferably carried out in a closed firing jig, and further in the sealed firing jig. In addition to the ceramic to be fired, it is desirable to place a Pb generation source to reduce the volatilization of Pb from the fired ceramic.

さらに、焼成中の酸素濃度は50%以上とする。50%より低い濃度で焼成した場合、焼成中の酸素濃度はペロブスカイトのAサイトの陽イオン空孔の生成と関係しているため、焼成中の酸素濃度50%以下では単斜晶ZrOの圧電体粒界部への析出が増加して圧電アクチュエータの駆動信頼性が低下するおそれがある。また、焼成磁器中の気孔率が増加する。液体吐出ヘッドに使用されるような、厚み100μm以下の薄層磁器では磁器内の気孔が破壊源となり駆動中に破損する確率が増加するため長期間駆動に対する信頼性が確保できないことがある。より駆動劣化を抑制するためには焼成中の酸素濃度は、75%以上、特に85%以上とするのが好ましい。 Furthermore, the oxygen concentration during firing is 50% or more. When firing at a concentration lower than 50%, the oxygen concentration during firing is related to the formation of cation vacancies at the A site of the perovskite. Therefore, at an oxygen concentration of 50% or less during firing, monoclinic ZrO 2 piezoelectrics are produced. There is a possibility that the precipitation at the body grain boundary increases and the drive reliability of the piezoelectric actuator decreases. In addition, the porosity in the fired porcelain increases. In a thin-layer ceramic having a thickness of 100 μm or less as used in a liquid discharge head, the probability that the pores in the porcelain become a source of destruction and breakage during driving increases, and reliability for long-term driving may not be ensured. In order to further suppress drive deterioration, the oxygen concentration during firing is preferably 75% or more, particularly 85% or more.

また、本発明の圧電セラミックス1を用いて圧電アクチュエータを形成するには、焼成後、表面に所望の表面電極を形成し、分極して圧電アクチュエータとする。内部に電極を形成する場合、グリーンシートの一部に内部電極としてAg−Pdペーストを塗布し、別のグリーンシートを積層し、10〜50MPaの圧力で加圧して一体化させればよい。圧電アクチュエータに備える一対の電極は、表面電極同士(つまりおもて面とうら面)、内部電極同士、表面電極と内部電極の組み合わせのいづれでもよい。   In addition, in order to form a piezoelectric actuator using the piezoelectric ceramic 1 of the present invention, a desired surface electrode is formed on the surface after firing and polarized to obtain a piezoelectric actuator. When forming an electrode inside, a part of the green sheet may be coated with an Ag—Pd paste as an internal electrode, another green sheet may be laminated, and pressed at a pressure of 10 to 50 MPa to be integrated. The pair of electrodes provided in the piezoelectric actuator may be any of surface electrodes (that is, front surface and back surface), internal electrodes, or a combination of the surface electrode and the internal electrode.

本実施形態の圧電アクチュエータの駆動は、駆動時の電界強度Eと、圧電セラミック層の電界強度Ecとの比率E/Ecが1より小さい条件で駆動させるのが好ましい。これにより、圧電アクチュエータを長期間安定して駆動することができる。これに対し、1より大きいと、分域回転の寄与が大きくなり、変位劣化しやすくなる。   The piezoelectric actuator of this embodiment is preferably driven under the condition that the ratio E / Ec between the electric field strength E during driving and the electric field strength Ec of the piezoelectric ceramic layer is smaller than 1. Thereby, the piezoelectric actuator can be stably driven for a long period of time. On the other hand, when it is larger than 1, the contribution of the domain rotation is increased, and the displacement is easily deteriorated.

続いて、本発明の液体吐出ヘッドについて図面を参照して詳細に説明する。   Next, the liquid discharge head of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図2(a)は、本発明の圧電アクチュエータを含む液体吐出ヘッドを示す概略断面図であり、図2(b)は、その平面図である。   FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing a liquid discharge head including the piezoelectric actuator of the present invention, and FIG. 2B is a plan view thereof.

図2(a)、(b)に示すように、この液体吐出ヘッドは、複数の液体加圧室53aが並設され、各液体加圧室53aを仕切る壁として隔壁53bを形成した流路部材53上に上述した圧電アクチュエータ51が接合されている。接合は、振動板52が液体加圧室53aの空間と当接するように接着剤等を用いて行い、より具体的には、変位素子57の各個別電極56と、各液体加圧室53aとが対応するように接合される。   As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the liquid ejection head includes a plurality of liquid pressurizing chambers 53a arranged in parallel, and a flow path member in which a partition wall 53b is formed as a wall partitioning each liquid pressurizing chamber 53a. The piezoelectric actuator 51 described above is joined on 53. The bonding is performed using an adhesive or the like so that the vibration plate 52 contacts the space of the liquid pressurizing chamber 53a. More specifically, the individual electrodes 56 of the displacement element 57, the liquid pressurizing chambers 53a, Are joined to correspond.

つまり、この液体吐出ヘッドは、振動板52上に、共通電極54、圧電セラミック層55および個別電極56がこの順に積層され、個別電極56が圧電セラミック層55の表面に複数配列された圧電アクチュエータ51を、液体加圧室53aの直上に個別電極56が配置されるように流路部材53に接着したものである。圧電セラミック層55は本発明の圧電セラミックスから成っている。   That is, the liquid discharge head includes a piezoelectric actuator 51 in which a common electrode 54, a piezoelectric ceramic layer 55, and individual electrodes 56 are stacked in this order on the diaphragm 52, and a plurality of individual electrodes 56 are arranged on the surface of the piezoelectric ceramic layer 55. Is bonded to the flow path member 53 so that the individual electrode 56 is disposed immediately above the liquid pressurizing chamber 53a. The piezoelectric ceramic layer 55 is made of the piezoelectric ceramic of the present invention.

そして、個別電極56と共通電極54との間に駆動回路より電圧を印加し、電圧が印加され変位した変位素子57に対応する液体加圧室53a内のインクを加圧し、圧電アクチュエータ51を振動させることにより、液体加圧室53a内のインクを流路部材53の底面に開口させたインク吐出孔58よりインク滴を吐出させる。   A voltage is applied from the drive circuit between the individual electrode 56 and the common electrode 54, the ink in the liquid pressurizing chamber 53 a corresponding to the displacement element 57 to which the voltage is applied and displaced is pressurized, and the piezoelectric actuator 51 is vibrated. By doing so, ink droplets are ejected from the ink ejection holes 58 in which the ink in the liquid pressurizing chamber 53 a is opened on the bottom surface of the flow path member 53.

このような液体吐出ヘッドの圧電アクチュエータの圧電セラミックスとして本発明の圧電セラミックスを用いることによって、安価なICを用いて液体吐出ヘッドを実現することができる。この液体吐出ヘッドは変位特性の劣化が抑制されているので、駆動を非常に多く繰り返しても、複数の変位素子57の変位特性に差が生じにくく、安定して高精度な吐出ができる。   By using the piezoelectric ceramic of the present invention as the piezoelectric ceramic of the piezoelectric actuator of such a liquid discharge head, a liquid discharge head can be realized using an inexpensive IC. Since the liquid discharge head is prevented from being deteriorated in displacement characteristics, even if the drive is repeated very frequently, the displacement characteristics of the plurality of displacement elements 57 are unlikely to vary, and stable and highly accurate discharge can be performed.

なお、振動板52は圧電セラミック層55と同一組成の圧電セラミックスからなるのが好ましいが、振動板52の組成は、圧電セラミック層55の組成と完全に一致している必要はなく、本発明の効果を奏することができる範囲内で、その組成が異なっていてもよい。   The diaphragm 52 is preferably made of a piezoelectric ceramic having the same composition as that of the piezoelectric ceramic layer 55. However, the composition of the diaphragm 52 does not need to completely match the composition of the piezoelectric ceramic layer 55. As long as the effect can be obtained, the composition thereof may be different.

また、上記の実施形態では、振動板52および圧電セラミック層55が、いずれも1層で構成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、振動板52および圧電セラミック層55が複数層で構成されていてもよい。この場合には、圧電アクチュエータ51の厚みを簡単に調整することができる。   Further, in the above-described embodiment, the case where the diaphragm 52 and the piezoelectric ceramic layer 55 are each constituted by one layer has been described, but the present invention is not limited to this, and the diaphragm 52 and the piezoelectric ceramic layer 55 are not limited thereto. The ceramic layer 55 may be composed of a plurality of layers. In this case, the thickness of the piezoelectric actuator 51 can be easily adjusted.

本発明の圧電アクチュエータの他の実施形態はとしては、圧電アクチュエータの屈曲運動を動力源とする超音波モーターなどが上げられる。本発明の圧電セラミックスを用いた超音波モーターでは、屈曲部および屈曲部の周囲の圧電セラミックスが逆圧電効果で分極されることが抑制されるため、駆動のサイクル数が増えても、初期状態からの動作の変動が少ない安定した動作をさせることができる。   As another embodiment of the piezoelectric actuator of the present invention, an ultrasonic motor using a bending motion of the piezoelectric actuator as a power source can be mentioned. In the ultrasonic motor using the piezoelectric ceramic of the present invention, the bending portion and the piezoelectric ceramic around the bending portion are suppressed from being polarized by the reverse piezoelectric effect, so even if the number of driving cycles increases, It is possible to perform a stable operation with little fluctuation in the operation.

以下、実施例を挙げて本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to a following example.

本発明の圧電セラミックスを作製し、これで液体吐出ヘッドを作製し、駆動劣化の試験を評価した。まず、原料として、純度99%以上のPZTの圧電セラミック粉末を準備した。   The piezoelectric ceramic of the present invention was produced, and a liquid discharge head was produced therefrom, and a drive deterioration test was evaluated. First, PZT piezoelectric ceramic powder having a purity of 99% or more was prepared as a raw material.

圧電セラミック粉末の組成としては、Pb1−x−ySrBa(Zn1/3Sb2/3(Ni1/2Te1/2Zr1−a−b−cTi+α質量%Pb1/2NbO等で表されもの、ただし、0≦x≦0.14、0≦y≦0.14、0.05≦a≦0.1、0.002≦b≦0.01、0.44≦c≦0.50、α=0.1〜1.0のなかでAサイト元素とBサイト元素の比率が表1に示されるものを準備した。 The composition of the piezoelectric ceramic powder, Pb 1-x-y Sr x Ba y (Zn 1/3 Sb 2/3) a (Ni 1/2 Te 1/2) b Zr 1-a-b-c Ti c O 3 + α mass% Pb 1/2 NbO 3 or the like, provided that 0 ≦ x ≦ 0.14, 0 ≦ y ≦ 0.14, 0.05 ≦ a ≦ 0.1, 0.002 ≦ b Among those satisfying ≦ 0.01, 0.44 ≦ c ≦ 0.50, and α = 0.1 to 1.0, those having the ratio of the A site element to the B site element shown in Table 1 were prepared.

このチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電用のセラミック材の粉末に、水系バインダーとしてブチルメタクリレート、分散剤にポリカルボン酸アンモニウム塩、溶剤にイソプロビルアルコールと、純水を各々添加して混合し、このスラリーをドクタープレード法によりキャリアフィルム上に、厚さ30μmのシート形状に塗布して、グリーンシートを作製した。このグリーンシートは、圧電セラミック層用および振動板用の両方に使用した。   To this piezoelectric ceramic powder composed mainly of lead zirconate titanate, add butyl methacrylate as an aqueous binder, polycarboxylic acid ammonium salt as a dispersant, isopropyl alcohol as a solvent, and pure water. And this slurry was apply | coated to the 30-micrometer-thick sheet | seat shape on a carrier film by the doctor blade method, and the green sheet was produced. This green sheet was used for both the piezoelectric ceramic layer and the diaphragm.

また、Ag−Pd合金粉末を含有する共通電極ペーストを振動板用のグリーンシートの表面に厚さ4μmで印刷し、共通電極を形成した。さらに、共通電極が印刷された面を上向きにして振動板グリーンシートの上に圧電セラミック層用グリーンシートを積層し、加圧プレスし、積層体を得た。   Moreover, the common electrode paste containing Ag—Pd alloy powder was printed on the surface of the green sheet for the diaphragm with a thickness of 4 μm to form a common electrode. Furthermore, the green sheet for piezoelectric ceramic layers was laminated | stacked on the diaphragm green sheet with the surface in which the common electrode was printed facing up, and it pressed and obtained the laminated body.

この積層体を脱脂処理した後に、表1に記載した焼成温度と酸素濃度で4時間保持して焼結し、圧電セラミック層55と振動板52と共通電極54とからなる積層体を作製した。焼成はサンプルを焼成治具中に密閉して行い、Pbの揮発による組成変動が最小になるようにした。   After degreasing the laminate, the laminate was sintered by holding at the firing temperature and oxygen concentration shown in Table 1 for 4 hours to produce a laminate comprising the piezoelectric ceramic layer 55, the diaphragm 52, and the common electrode 54. Firing was performed by sealing the sample in a firing jig so as to minimize composition fluctuations due to volatilization of Pb.

次に、圧電セラミック層55の表面に個別電極56と個別電極接続部56aを形成した。個別電極56と個別電極接続部56aは、スクリーン印刷でAuペーストを塗布した。これを大気中において600〜800℃で焼付けて形成した。最後に、個別電極接続部56aにリード線を半田で接続し、図2(a)および(b)に示すような形状の圧電アクチュエータ51を得た。   Next, individual electrodes 56 and individual electrode connection portions 56 a were formed on the surface of the piezoelectric ceramic layer 55. The individual electrode 56 and the individual electrode connection portion 56a were coated with Au paste by screen printing. This was formed by baking at 600 to 800 ° C. in the atmosphere. Finally, a lead wire was connected to the individual electrode connecting portion 56a with solder, and a piezoelectric actuator 51 having a shape as shown in FIGS. 2A and 2B was obtained.

またさらに、以上にようにして得られた、圧電アクチュエータに図2(a)に示す流路部材53を接着剤で接合し、液体吐出ヘッドを作製した。   Furthermore, the flow path member 53 shown in FIG. 2A was joined to the piezoelectric actuator obtained as described above with an adhesive to produce a liquid discharge head.

表1に得られた圧電セラミックスと液体吐出ヘッドの詳細を示す。表1において、各評価値は以下のようにして求めた。   Table 1 shows details of the obtained piezoelectric ceramics and the liquid discharge head. In Table 1, each evaluation value was determined as follows.

結晶の評価は、試料をFIB(集束イオンビーム)で0.1μmの薄層加工し、TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて1万倍で観察して行なった。PZT相2とジルコニア3については、それぞれTEMの回折像で結晶を同定して確認した。なお、全ての試料でジルコニア3は単斜晶であった。PZT相2の平均結晶粒子径D2はインターセプト法により求めた。ジルコニア3aの平均結晶粒子径D1は、各結晶粒子について、その面積を測定し、同じ面積の円の直径を求め、それを平均して算出した。薄層加工したサンプルであることから、TEM観察した面のジルコニア3aの面積%の値を、圧電セラミックス1のジルコニア3aの体積%とした。なお、PZT相2に内包されたジルコニア3aとは、観察した断面で、ジルコニア3全体が1つのPZT相2の結晶粒子に含まれているもののことであり、PZT相2の粒界のジルコニア3bとは、前記以外のジルコニア3のことであり、PZT相の粒界に接しているもののことである。   The evaluation of the crystal was performed by processing a sample with a thin layer of 0.1 μm with FIB (focused ion beam) and observing it at 10,000 times using a TEM (transmission electron microscope). About PZT phase 2 and zirconia 3, the crystal was identified and confirmed by the diffraction image of TEM, respectively. In all samples, zirconia 3 was monoclinic. The average crystal particle diameter D2 of the PZT phase 2 was determined by the intercept method. The average crystal particle diameter D1 of zirconia 3a was calculated by measuring the area of each crystal particle, obtaining the diameter of a circle having the same area, and averaging it. Since it is a thin layer processed sample, the area% value of zirconia 3a on the surface observed by TEM was defined as the volume% of zirconia 3a of piezoelectric ceramic 1. In addition, the zirconia 3a included in the PZT phase 2 is an observed cross section in which the entire zirconia 3 is contained in one crystal grain of the PZT phase 2, and the zirconia 3b at the grain boundary of the PZT phase 2 Is zirconia 3 other than the above, and is in contact with the grain boundary of the PZT phase.

流路部材53に、水を溶媒とするインクを供給し、圧電アクチュエータ51に、ピーク電圧25V、周波数2kHz、デューティー比80%の駆動電圧波形を印加して、連続的に1×1010サイクルにわたって駆動させて駆動試験を行なった。

Figure 0005178065
An ink using water as a solvent is supplied to the flow path member 53, and a driving voltage waveform having a peak voltage of 25 V, a frequency of 2 kHz, and a duty ratio of 80% is applied to the piezoelectric actuator 51, and continuously for 1 × 10 10 cycles. A drive test was conducted by driving.
Figure 0005178065

表1から、本発明の範囲内である試料No.2、3および5〜20は、PZT相2にジルコニア3aが内包されているため、駆動劣化が抑制されており、1010回駆動後でも変位低下率は3%以下であった。これに対して、試料No.1では、Bサイト元素が過剰ではないためジルコニア3の析出が見られず、10%以上の駆動劣化が起こった。また、試料No.4では、図1(b)に示したような状態であり、ジルコニア13bはPZT相12の粒界に析出し、PZT相12に内包されたジルコニアは観察されず(1%未満)、10%以上の駆動劣化が起こった。 From Table 1, Sample No. which is within the scope of the present invention. In 2, 3 and 5-20, since the zirconia 3a was included in the PZT phase 2, the drive deterioration was suppressed, and the displacement reduction rate was 3% or less even after driving 10 10 times. In contrast, sample no. In No. 1, since the B site element was not excessive, precipitation of zirconia 3 was not observed, and driving deterioration of 10% or more occurred. Sample No. 4 is in a state as shown in FIG. 1B, zirconia 13b precipitates at the grain boundaries of the PZT phase 12, and zirconia included in the PZT phase 12 is not observed (less than 1%), 10% The above drive deterioration occurred.

また、ジルコニア3aの平均粒子径D1とPZT相2の平均粒子径D2がD1/D2が0.016〜0.07の範囲の試料No.2、3、7〜15、および、18〜20では、1010回駆動後でも変位低下率は1%以下であった。 Sample Nos. In which the average particle diameter D1 of zirconia 3a and the average particle diameter D2 of PZT phase 2 are in the range of D1 / D2 from 0.016 to 0.07 are used. In 2, 3, 7-15, and 18-20, the displacement reduction rate was 1% or less even after driving 10 10 times.

(a)は、本発明の圧電セラミックスの結晶の状態を示す模式図であり、(b)は、従来の圧電セラミックスの結晶の状態を示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows the state of the crystal | crystallization of the piezoelectric ceramic of this invention, (b) is a schematic diagram which shows the state of the crystal | crystallization of the conventional piezoelectric ceramic. (a)は、本発明の圧電アクチュエータを用いた液体吐出ヘッドを示す概略部分縦断面図であり、(b)はその部分上面図である。(A) is a schematic partial longitudinal cross-sectional view which shows the liquid discharge head using the piezoelectric actuator of this invention, (b) is the partial top view.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・圧電セラミックス
2・・・PZT相
3・・・ジルコニア
3a・・・PZT相に内包されたジルコニア
3b・・・PZT相の粒界にあるジルコニア
51・・・圧電アクチュエータ
52・・・振動板
53・・・流路部材
53a・・・液体加圧室
53b・・・隔壁
54・・・共通電極
54a・・・共通電極接続部
55・・・圧電セラミック層
55a・・・駆動部(圧電セラミック層)
55b・・・非駆動部(圧電セラミック層)
55c・・・拘束部(圧電セラミック層)
56・・・個別電極
56a・・・個別電極接続部
57・・・変位素子
58・・・液体吐出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric ceramics 2 ... PZT phase 3 ... Zirconia 3a ... Zirconia included in PZT phase 3b ... Zirconia in the grain boundary of PZT phase 51 ... Piezoelectric actuator 52 ... Diaphragm 53 ... Channel member 53a ... Liquid pressurization chamber 53b ... Partition 54 ... Common electrode 54a ... Common electrode connection part 55 ... Piezoelectric ceramic layer 55a ... Drive part ( Piezoelectric ceramic layer)
55b ... Non-driving part (piezoelectric ceramic layer)
55c ... Restraint part (piezoelectric ceramic layer)
56 ... Individual electrode 56a ... Individual electrode connection part 57 ... Displacement element 58 ... Liquid discharge port

Claims (6)

主結晶粒子がジルコニアを内包したPZT相からなり、該PZT相に内包されている前記ジルコニアがジルコニア成分の1%以上であることを特徴とする圧電セラミックス。 Piezoelectric ceramic main crystal grains Ri Do of PZT phase containing therein zirconia, the zirconia is included in the PZT phase is characterized der Rukoto more than 1% of the zirconia component. 前記ジルコニアを0.01体積%以上含有することを特徴とする請求項1記載の圧電セラミックス。   2. The piezoelectric ceramic according to claim 1, comprising 0.01% by volume or more of the zirconia. 前記ジルコニアの平均粒子径D1と前記主結晶粒子の平均粒子径D2との比D1/D2が0.016〜0.07であることを特徴とする請求項1または2記載の圧電セラミックス。   The piezoelectric ceramic according to claim 1 or 2, wherein a ratio D1 / D2 between the average particle diameter D1 of the zirconia and the average particle diameter D2 of the main crystal particles is 0.016 to 0.07. 焼結体である請求項1から3のいずれかに記載の圧電セラミックス。The piezoelectric ceramic according to any one of claims 1 to 3, which is a sintered body. 請求項1からのいずれかに記載の圧電セラミックスの表面および内部のいずれかに一対の電極を互いに対向させて配置したことを特徴とする圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator, characterized in that arranged one another so opposed to the pair of electrodes to one of the piezoelectric ceramic surface and inside of any one of claims 1 to 4. 複数の液体加圧室と該複数の液体加圧室に連通した複数の液体吐出孔とを有する流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように振動板を積層し、該振動板上に共通電極、請求項1からのいずれかに記載の圧電セラミックスの層、および複数の個別電極をこの順に積層したことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A vibration plate is laminated on a flow path member having a plurality of liquid pressurizing chambers and a plurality of liquid discharge holes communicating with the plurality of liquid pressurizing chambers so as to cover the plurality of liquid pressurizing chambers. common electrode on a plate, a liquid discharge head, wherein the layer of the piezoelectric ceramic according to any one of claims 1 to 4, and a plurality of individual electrodes are laminated in this order.
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