JP6593590B2 - 圧電素子、液体噴射ヘッド及び圧電デバイス - Google Patents
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Description
かかる態様では、第1層の端部を第2層で覆うことで、第1層が表面に露出することがない。したがって、第2層形成後に水や水素に第1層が接することがないため、第1層として触媒となる白金を用いることができる。このように第1層として白金を用いることで、第1層を形成した後、圧電体層の再加熱処理を行って圧電特性を向上させることができると共に、再加熱処理によって第1層が酸化することがなく、第1層の酸化により電気抵抗値が上がって、圧電体層に印加する電界が低下するのを抑制することができる。
また、1層として白金を用いることで、第1層を形成した後、圧電体層の再加熱処理を行って圧電特性を向上させることができると共に、再加熱処理によって第1層が酸化することがなく、第1層の酸化により電気抵抗値が上がって、圧電体層に印加する電界が低下するのを抑制することができる。
ここで、前記圧電体層は、前記第1電極と前記第2電極との両方で挟まれた能動部を複数具備し、前記第1電極が、前記能動部のそれぞれの個別電極となっていると共に前記第2電極が、複数の前記能動部の共通電極となっていることが好ましい。これによれば、第2電極を絶縁性の保護膜で覆わなくても、第1電極と第2電極とのリークによる破壊を抑制することができる。また、保護膜で覆うことがないため、第2層が露出されても、第2層は白金を含まないため、水や水素と反応するのを抑制することができる。
また、前記第2電極は、前記第1層と前記圧電体層との間に、酸化物を含む下地層をさらに具備することが好ましい。これによれば、下地層によって圧電体層と第1層との密着性の向上や、信頼性を向上させることができる。
また、前記下地層の端部と前記第2層とは接触して設けられており、当該第2層の前記下地層との接触する部分は、酸化されていることが好ましい。これによれば、第2層の下地層と接する部分を酸化することで、酸化した部分の電気抵抗値を上げて、圧電体層に印加される電界を低減することができ、能動部と非能動部との境界部分における電界を低減させて、応力集中による破壊を抑制することができる。
また、前記圧電体層は、前記第1層の外側で、当該第1層が設けられた面側に開口する溝部が設けられており、前記第2層は、前記溝部の側面に延設されていることが好ましい。これによれば、能動部と非能動部との境界部分に水素によるダメージが入らないため、信頼性を向上させることができる。
また、前記第2層の前記圧電体層と接触する部分は、酸化されていることが好ましい。これによれば、第2層の圧電体層と接する部分の電気抵抗値を上げて、圧電体層に印加される電界を低減することができ、能動部と非能動部との境界部分における電界を低減させて、応力集中による破壊を抑制することができる。
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の圧電素子を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、圧電特性を向上して液体噴射特性を向上した液体噴射ヘッドを実現できる。
また、本発明の他の態様は、上記態様の圧電素子を具備することを特徴とする圧電デバイスにある。
かかる態様では、圧電特性を向上した圧電デバイスを実現できる。
また、他の態様は、第1電極と、該第1電極の上方に設けられた圧電体層と、該圧電体層の前記第1電極とは反対側に設けられた第2電極と、を具備し、前記第2電極は、前記圧電体層側に設けられた第1層と、該第1層の前記圧電体層とは反対側に設けられた第2層と、を含み、前記第2層は、白金を含まず、前記第1層の端部を覆っていることを特徴とする圧電素子にある。
かかる態様では、第1層の端部を第2層で覆うことで、第1層が表面に露出することがない。したがって、第2層形成後に水や水素に第1層が接することがないため、第1層として触媒となる白金を用いることができる。このように第1層として白金を用いることで、第1層を形成した後、圧電体層の再加熱処理を行って圧電特性を向上させることができると共に、再加熱処理によって第1層が酸化することがなく、第1層の酸化により電気抵抗値が上がって、圧電体層に印加する電界が低下するのを抑制することができる。
かかる態様では、圧電特性を向上して液体噴射特性を向上した液体噴射ヘッドを実現できる。
かかる態様では、圧電特性を向上した圧電デバイスを実現できる。
(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一例であるインクジェット式記録ヘッドの斜視図であり、図2は、インクジェット式記録ヘッドの流路形成基板の平面図であり、図3は図2のA−A′線に準ずる断面図、図4及び図5は、図3の要部を拡大した断面図であり、図6は、図3のB−B′線に準ずる断面図である。
まず、図7に示すように、流路形成基板10が複数一体的に形成されるシリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー110の表面に振動板50を形成する。本実施形態では、流路形成基板用ウェハー110を熱酸化することによって形成した二酸化シリコン(弾性膜51)と、スパッタリング法で成膜後、熱酸化することによって形成した酸化ジルコニウム(絶縁体膜52)との積層からなる振動板50を形成した。
ちなみに、2層目以降の圧電体膜74は、絶縁体膜52上、第1電極60及び1層目の圧電体膜74の側面上、及び1層目の圧電体膜74上に亘って連続して形成される。
次に、図19に示すように、リード電極90を所定形状にパターニングする。リード電極90のパターニングでは、先に導電層192をウェットエッチング等でパターニングした後、密着層191をウェットエッチングによってパターニングすればよい。
次に、図20に示すように、流路形成基板用ウェハー110の圧電素子300側に、シリコンウェハーであり複数の保護基板30となる保護基板用ウェハー130を接着剤35を介して接合した後、流路形成基板用ウェハー110を所定の厚みに薄くする。
図23及び図24は、本発明の実施形態2に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態1と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
このように、能動部310に連続する非能動部の圧電体層70の厚さを薄くすることで、能動部310の第2電極80から非能動部に電圧が印加された場合であっても、応力集中を抑制することができる。
図25及び図26は、本発明の実施形態3に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
また、第2層83は、溝部75の側面まで延設されている。また、除去部85が設けられた端部において、第1層82は、下地層81と同じ長さで設けられている。このような構成であっても、第2層83は、第1層82の端部を覆い、第1層82が表面に露出しないようにすることができる。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態1〜3では、各能動部310の圧電体層70が連続的に設けられた構成を例示したが、勿論、圧電体層70は、能動部310毎に独立して設けられていてもよい。すなわち、開口部71が第2の方向Yに亘って設けられており、能動部310毎に圧電体層70が完全に切り分けられていてもよい。もちろん、圧電体層70に開口部71を設けないようにしてもよい。
図27に示すように、インクジェット式記録ヘッドIを有する記録ヘッドユニット1A、1Bは、インク供給手段を構成するカートリッジ2A、2Bが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A、1Bを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット1A、1Bは、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を噴射する。
Claims (8)
- 第1電極と、
該第1電極の上方に設けられた圧電体層と、
該圧電体層の前記第1電極とは反対側に設けられた第2電極と、を具備し、
前記第2電極は、
前記圧電体層側に設けられた第1層と、
該第1層の前記圧電体層とは反対側に設けられた第2層と、を含み、
前記第2層は、白金を含まず、前記第1層の表面が露出されないように前記第1層の端部を覆っており、
前記第1層は、白金を含むことを特徴とする圧電素子。 - 前記圧電体層は、前記第1電極と前記第2電極との両方で挟まれた能動部を複数具備し、
前記第1電極が、前記能動部のそれぞれの個別電極となっていると共に
前記第2電極が、複数の前記能動部の共通電極となっていることを特徴とする請求項1記載の圧電素子。 - 前記第2電極は、前記第1層と前記圧電体層との間に、酸化物を含む下地層をさらに具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電素子。
- 前記下地層の端部と前記第2層とは接触して設けられており、
当該第2層の前記下地層との接触する部分は、酸化されていることを特徴とする請求項3に記載の圧電素子。 - 前記圧電体層は、前記第1層の外側で、当該第1層が設けられた面側に開口する溝部が設けられており、
前記第2層は、前記溝部の側面に延設されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の圧電素子。 - 前記第2層の前記圧電体層と接触する部分は、酸化されていることを特徴とする請求項5記載の圧電素子。
- 請求項1〜6の何れか一項に記載の圧電素子を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 請求項1〜6の何れか一項に記載の圧電素子を具備することを特徴とする圧電デバイス。
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