JPWO2015045845A1 - 圧電アクチュエータ、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタおよび圧電アクチュエータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態のインクジェットプリンタ1の概略の構成を示す説明図である。インクジェットプリンタ1は、インクジェットヘッド部2において、インクジェットヘッド21が記録媒体の幅方向にライン状に設けられた、いわゆるラインヘッド方式のインクジェット記録装置である。
次に、上記したインクジェットヘッド21の構成について説明する。図2は、インクジェットヘッド21のアクチュエータ21a(圧電アクチュエータ)の概略の構成を示す平面図と、その平面図におけるA−A’線矢視断面図とを併せて示したものである。また、図3は、図2のアクチュエータ21aにノズル基板31を接合してなるインクジェットヘッド21の断面図である。
次に、本実施形態のインクジェットヘッド21の製造方法について以下に説明する。図4は、インクジェットヘッド21の製造工程を示す断面図である。
次に、上記のようにして製造されるインクジェットヘッド(またはアクチュエータ)に対する分極反転処理について説明する。本実施形態では、上部電極26の成膜後、上向き(下部電極24から上部電極26に向かう方向)に分極方向を持つように成膜された圧電薄膜25の上記分極方向を反転させる分極反転処理を行う(第4の工程)。つまり、圧電薄膜25の成膜後の時点では上向きとなっている分極方向を、下向き(上部電極26から下部電極24に向かう方向)となるように分極反転させる分極反転処理を行う。
◎:圧電定数d31の絶対値が160pm/V以上であり、耐電圧が70V以上であり、経時変化が5%以下である。
○:圧電定数d31の絶対値が160pm/V以上であり、耐電圧が70V以上であり、経時変化が10%以下である。
×:圧電定数d31の絶対値が160pm/V未満であり、耐電圧が70V未満であり、経時変化が10%よりも大きい。
上述の分極反転処理(第4の工程)の後、圧電薄膜の特性を安定させるためのエージング処理(第5の工程)を行ってもよい。このようなエージング処理としては、下部電極および上部電極をショートさせて所定時間放置する処理であってもよいし、分極反転処理と同バイアスのパルス波形を上部電極に印加する処理であってもよい。エージング処理を行うことにより、分極反転処理によって生じる応力や歪みを緩和して、圧電薄膜の特性を安定させることができる。
21 インクジェットヘッド
21a アクチュエータ(圧電アクチュエータ)
22 基板
22a 圧力室(開口部)
24 下部電極(第1の電極)
25 圧電薄膜
26 上部電極(第2の電極)
29 配向制御層
31 ノズル基板
31a 吐出孔(ノズル孔)
Claims (9)
- 基板上に、第1の電極、圧電薄膜、第2の電極をこの順で積層した圧電アクチュエータであって、
前記圧電薄膜において、結晶中の酸素欠陥が、前記第2の電極との界面側の領域よりも前記第1の電極との界面側の領域に多く存在しており、
前記圧電薄膜の分極方向が、前記第2の電極から前記第1の電極に向かう方向である圧電アクチュエータ。 - 前記各界面側の領域は、前記圧電薄膜の厚さ方向の長さに対して1%以内の範囲である、請求項1に記載の圧電アクチュエータ。
- 第1の電極と前記圧電薄膜との間に設けられ、PLT、LaNiO3、SrRuO3のいずれかからなる配向制御層を含む、請求項1または2に記載の圧電アクチュエータ。
- 請求項1から3のいずれかに記載の圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータの前記基板に形成される開口部に収容されるインクを外部に吐出するためのノズル孔を有するノズル基板とを備えているインクジェットヘッド。 - 請求項4に記載のインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させるインクジェットプリンタ。
- 基板上に第1の電極を成膜する第1の工程と、
前記第1の電極上に圧電薄膜を成膜する第2の工程と、
前記圧電薄膜上に第2の電極を成膜する第3の工程とを有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記第2の電極の成膜後、前記第1の電極から前記第2の電極に向かう方向に分極方向を持つように成膜された前記圧電薄膜の前記分極方向を反転させる分極反転処理を行う第4の工程をさらに有し、
前記第4の工程では、前記圧電薄膜のキュリー温度の1/2以下の温度で、抗電界よりも大きい電界を前記第2の電極に印加することにより、前記圧電薄膜中の結晶中にある酸素欠陥を前記第1の電極との界面側の領域に閉じ込めたまま分極反転処理を行う圧電アクチュエータの製造方法。 - 前記分極反転処理の後に、前記圧電薄膜の特性を安定させるためのエージング処理を行う第5の工程をさらに有し、
前記エージング処理を、前記第4の工程における分極反転処理時の温度と同じ温度以下で行う請求項6に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 - 前記エージング処理は、前記第1の電極および前記第2の電極をショートさせて所定時間放置する処理である請求項7に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
- 前記エージング処理は、前記第4の工程での分極反転処理と同バイアスのパルス波形を前記第2の電極に印加する処理である請求項7に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
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