JP7331424B2 - 圧電素子、液体吐出ヘッド、およびプリンター - Google Patents
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Description
基体に設けられた第1電極と、
前記第1電極に設けられ、カリウム、ナトリウム、およびニオブを含むペロブスカイト型構造の複合酸化物を含む圧電体層と、
前記圧電体層に設けられた第2電極と、
を含み、
前記第1電極は、白金を含み、
前記第1電極は、(111)優先配向し、
前記第1電極と前記圧電体層との界面において、前記第1電極に含まれる白金原子は、酸素原子と結合している。
前記圧電体層は、(100)優先配向していてもよい。
前記界面において炭素の原子濃度は、19.0at%以下である、圧電素子。
前記圧電素子の一態様と、
液体を吐出するノズル孔が設けられたノズルプレートと、
を含み、
前記基体は、前記圧電素子により容積が変化する圧力発生室が設けられた流路形成基板を有し、
前記ノズル孔は、
前記圧力発生室に連通している。
前記液体吐出ヘッドの一態様と、
前記液体吐出ヘッドに対して被記録媒体を相対移動させる搬送機構と、
前記液体吐出ヘッドおよび前記搬送機構を制御する制御部と、
を含む。
まず、本実施形態に係る圧電素子について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る圧電素子100を模式的に示す断面図である。
、19.0at%未満であり、好ましくは、13.5at%以下である。界面15における炭素の原子濃度は、例えば、XPSやAESによって得られたピーク強度に基づいて求めることができる。なお、炭素は、圧電素子100の製造中等に意図せず混入する不純物である。
次に、本実施形態に係る圧電素子100の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
好ましくは0.5分間以上5分間以下である。
次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図2は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド200を模式的に示す分解斜視図である。図3は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド200を模式的に示す平面図である。図4は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド200を模式的に示す図3のIV-IV線断面図である。なお、図2~図4では、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。また、図2および図4では、圧電素子100を簡略化して図示している。
0のX軸方向の長さは、圧力発生室211のX軸方向の長さよりも長い。X軸方向において、第1電極10の両端は、圧力発生室211の両端を挟んで位置する。第1電極10の-X軸方向の端には、リード電極202が接続されている。
次に、本実施形態に係るプリンターについて、図面を参照しながら説明する。図5は、本実施形態に係るプリンター300を模式的に示す斜視図である。
5.1. 試料の作製
5.1.1. 実施例1
実施例1では、6インチのシリコン基板を熱酸化することで、シリコン基板上に二酸化シリコン層を形成した。次に、スパッタ法により、二酸化シリコン層上にジルコニウム層を形成し、熱酸化させることで酸化ジルコニウム層を形成した。次に、450℃に加熱しながら、スパッタ法により、酸化ジルコニア層上に第1電極として厚さ50nmの白金層を形成した。
実施例2では、第1電極の上面を、5分間、酸素プラズマアッシングしたこと以外は、実施例1と同じである。
実施例3では、酸素プラズマアッシングではなく、UVランプによって波長172nmのUV光を真空雰囲気にて10分間、第1電極の上面に照射したこと以外は、実施例1と同じである。
比較例1では、第1電極の上面を、酸素プラズマアッシングしなかったこと以外は、実施例1と同じである。
圧電体層を形成する前の第1電極の上面を、XPSによって評価した。XPSは、Thermo Fisher Scientific社製の「ESCALAB250」を用いて行った。X線源には、スポット径500μm2のAl-Kα線を用いて帯電補正のため電子銃照射した状態で評価した。各元素のXPSスペクトルを、ステップ間隔0.1eV、passエネルギー20eV、溜め込み時間100msで測定した。X線ダメージによる化学状態の変化を低減させるため、各試料ともに5点以上測定し、平均化して測定データとした。XPSの装置のエネルギー軸校正は、Au、Ag、Cuを用いて行い、測定した各試料のエネルギー軸は、Cls、C-C、C-Hに由来するピークを、284.8eVとして校正した。
第1電極上に設けられた圧電体層に対して、XRDによって評価した。XRDは、Bruker社製の「D8 DISCOVER with GADDS」を用いた。管電圧:50kV、管電流:100mA、検出器距離:15cm、コリメーター径:0.3mm、測定時間:480secで測定した。得られた2次元データを付属のソフトで2θ範囲:
20°~50°、χ範囲:-95°~-85°、ステップ幅:0.02°、強度規格化法:Bin normalizedとして、X線解析強度曲線に変換した。
Claims (5)
- 基体に設けられた第1電極と、
前記第1電極に設けられ、カリウム、ナトリウム、およびニオブを含むペロブスカイト型構造の複合酸化物を含む圧電体層と、
前記圧電体層に設けられた第2電極と、
を含み、
前記第1電極は、白金を含み、
前記第1電極は、(111)優先配向し、
前記第1電極と前記圧電体層との界面において、前記第1電極に含まれる白金原子は、酸素原子と結合し、
前記圧電体層は、(100)優先配向しているニオブ酸カリウムナトリウム((K,Na)NbO 3 :KNN)である、圧電素子。 - 請求項1において、
前記界面において炭素の原子濃度は、19.0at%以下である、圧電素子。 - 請求項1または2において、
前記圧電体層は、マンガンを含む、圧電素子。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の圧電素子と、
液体を吐出するノズル孔が設けられたノズルプレートと、
を含み、
前記基体は、前記圧電素子により容積が変化する圧力発生室が設けられた流路形成基板を有し、
前記ノズル孔は、
前記圧力発生室に連通している、液体吐出ヘッド。 - 請求項4に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに対して被記録媒体を相対移動させる搬送機構と、
前記液体吐出ヘッドおよび前記搬送機構を制御する制御部と、
を含む、プリンター。
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