JP2008042031A - 圧電素子、アクチュエータ装置、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】上電極膜の圧電体層との密着性を向上した圧電素子、アクチュエータ装置、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】基板上に設けられる下電極膜と、下電極膜上に設けられる圧電体層７０と、圧電体層７０上に設けられる上電極膜８０とからなり、圧電体層７０が柱状の複数の結晶７０ａで構成されていると共に、上電極膜８０が圧電体層７０を構成する各結晶７０ａの表面形状に沿って形成されているようにする。
【選択図】図３
【解決手段】基板上に設けられる下電極膜と、下電極膜上に設けられる圧電体層７０と、圧電体層７０上に設けられる上電極膜８０とからなり、圧電体層７０が柱状の複数の結晶７０ａで構成されていると共に、上電極膜８０が圧電体層７０を構成する各結晶７０ａの表面形状に沿って形成されているようにする。
【選択図】図３
Description
本発明は、下電極膜、圧電材料からなる圧電体層及び上電極膜で構成される圧電素子、圧電素子を撓み変形可能に有するアクチュエータ装置、このアクチュエータ装置を用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
アクチュエータ装置等として用いられる圧電素子としては、例えば、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した圧電性セラミックス等からなる圧電体層を、下電極膜と上電極膜との２つの電極で挟んで構成されたものがある。また、圧電素子を有するアクチュエータ装置、すなわち、撓み振動モードのアクチュエータ装置を用いた装置としては、例えば、圧電素子の変位を利用してノズル開口から液滴を吐出する液体噴射ヘッドがある。この液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。
また、インクジェット式記録ヘッド等に用いられる圧電素子としては、例えば、下電極が設けられた基板上に成膜技術により圧電体膜及び上電極膜を全面に亘って形成し、この圧電体層及び上電極膜をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けることによって形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
このようなインクジェット式記録ヘッド等に用いられる圧電素子は、繰り返し駆動が行われることで層間剥離等の問題が生じる虞がある。具体的には、例えば、上電極膜が圧電体層から剥離したり、亀裂が生じたりするという問題がある。
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置の圧電素子だけでなく、勿論、その他のあらゆる装置で用いられる圧電素子においても同様に存在する。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、上電極膜の圧電体層との密着性を向上した圧電素子、アクチュエータ装置、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、基板上に設けられる下電極膜と、該下電極膜上に設けられる圧電体層と、該圧電体層上に設けられる上電極膜とからなり、前記圧電体層が柱状の結晶で構成されていると共に前記上電極膜が前記圧電体層の各結晶の表面形状に沿って形成されていることを特徴とする圧電素子にある。
かかる第１の態様では、上電極膜の圧電体層との密着性が向上するため、圧電素子の繰り返し駆動に伴う上電極膜の剥離、亀裂の発生等を防止することができる。
かかる第１の態様では、上電極膜の圧電体層との密着性が向上するため、圧電素子の繰り返し駆動に伴う上電極膜の剥離、亀裂の発生等を防止することができる。
本発明の第２の態様は、前記圧電体層の平均結晶粒径をｍとし、正規分布関数の標準偏差をσとしたとき、前記上電極膜の平均結晶粒径が（ｍ−２σ）の１／４以下であることを特徴とする第１の態様の圧電素子にある。
かかる第２の態様では、上電極膜の結晶が比較的小さいことで、上電極膜と圧電体層の密着性がさらに向上する。
かかる第２の態様では、上電極膜の結晶が比較的小さいことで、上電極膜と圧電体層の密着性がさらに向上する。
本発明の第３の態様は、前記上電極膜の平均結晶粒径が（ｍ−２σ）の１／１０以下であることを特徴とする第２の態様の圧電素子にある。
かかる第３の態様では、上電極膜の結晶が比較的小さいことで、上電極膜と圧電体層の密着性がさらに向上する。
かかる第３の態様では、上電極膜の結晶が比較的小さいことで、上電極膜と圧電体層の密着性がさらに向上する。
本発明の第４の態様は、前記上電極膜の厚みが、１０〜２００ｎｍであることを特徴とする第１〜３の何れかの態様の圧電素子にある。
かかる第４の態様では、上電極膜の良好な導電性を確保しつつ、上電極膜の圧電体層との密着性を向上することができる。
かかる第４の態様では、上電極膜の良好な導電性を確保しつつ、上電極膜の圧電体層との密着性を向上することができる。
本発明の第５の態様は、前記上電極膜が、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、レニウム、オスミウム及び金からなる群から選択される少なくとも何れか一種を含む材料からなることを特徴とする第１〜４の何れかの態様の圧電素子にある。
かかる第５の態様では、上電極膜の良好な導電性を確保しつつ上電極膜の圧電体層との密着性をより確実に向上することができる。
かかる第５の態様では、上電極膜の良好な導電性を確保しつつ上電極膜の圧電体層との密着性をより確実に向上することができる。
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様の圧電素子を撓み変形可能に具備することを特徴とするアクチュエータ装置にある。
かかる第６の態様では、圧電素子の良好な変位特性を維持しつつ、耐久性を向上したアクチュエータ装置を実現することができる。
かかる第６の態様では、圧電素子の良好な変位特性を維持しつつ、耐久性を向上したアクチュエータ装置を実現することができる。
本発明の第７の態様は、第６の態様のアクチュエータ装置と、該アクチュエータ装置が一方面側に設けられると共に液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第７の態様では、液滴の吐出特性を良好に保持しつつ、耐久性を向上した液体噴射ヘッドを実現することができる。
かかる第７の態様では、液滴の吐出特性を良好に保持しつつ、耐久性を向上した液体噴射ヘッドを実現することができる。
本発明の第８の態様は、第７の態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第８の態様では、信頼性及び耐久性に優れた液体噴射装置を実現することができる。
かかる第８の態様では、信頼性及び耐久性に優れた液体噴射装置を実現することができる。
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態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概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図であり、図３は、圧電素子の結晶状態の概略を示す断面図である。
図１は、本発明の一実施形態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概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図であり、図３は、圧電素子の結晶状態の概略を示す断面図である。
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では結晶面方位が（１１０）であるシリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる、厚さ０．５〜２．０［μｍ］の弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、隔壁１１によって区画され各圧力発生室１２に連通するインク供給路１３と連通路１４とが設けられている。さらに、連通路１４の外側には、各連通路１４と連通する連通部１５が設けられている。この連通部１５は、後述する保護基板３０のリザーバ部３２と連通して、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する。
ここで、インク供給路１３は、圧力発生室１２よりも狭い断面積となるように形成されており、連通部１５から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。例えば、本実施形態では、インク供給路１３は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、各連通路１４は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１５側に延設してインク供給路１３と連通部１５との間の空間を区画することで形成されている。
流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１３とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、圧力発生室１２を形成する際のマスクとして用いられる保護膜５１を介して、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように厚さが例えば約１．０［μｍ］の弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム等からなり厚さが例えば、約０．４［μｍ］の絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．１〜０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜５［μｍ］の圧電体層７０と、厚さが例えば、約５０［ｎｍ］の上電極膜８０とからなる圧電素子３００が形成されている。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極を圧電体層７０と共に圧力発生室１２毎にパターニングして個別電極とする。例えば、本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエータ装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、弾性膜５０、絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみを残して下電極膜６０を振動板としてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
さらに、このような各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続されており、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。
ここで、圧電素子３００の共通電極を構成する下電極膜６０は、複数の圧電素子３００に対応する領域に連続的に形成されている。下電極膜６０の材料は、特に限定されないが、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等が好適に用いられる。例えば、本実施形態では、これら白金及びイリジウムをスパッタリング法により積層することによって下電極膜６０を形成している。
圧電体層７０は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料をからなる。本実施形態では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電体層７０を形成した。
なお、圧電体層７０の製造方法は、ゾル−ゲル法に限定されず、例えば、ＭＯＤ(Metal-Organic Decomposition)法等を用いてもよい。また、圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料に、ニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等を用いてもよい。その組成は、圧電素子の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）、ＰｂＺｒＯ３（ＰＺ）、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＺＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＮＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＩＮ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＴ−ＰＴ）、Ｐｂ（Ｓｃ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３（ＰＳＮ−ＰＴ）、ＢｉＳｃＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＳ−ＰＴ）、ＢｉＹｂＯ３−ＰｂＴｉＯ３（ＢＹ−ＰＴ）等が挙げられる。もちろん、圧電体層７０の形成方法は、ゾル−ゲル法やＭＯＤ法に限定されず、スパッタリング法で圧電体層７０を形成してもよい。つまり、圧電体層７０の形成方法は薄膜形成方法であれば、その具体的方法は限定されない。
そして本発明では、図３に示すように、このような圧電素子３００を構成する圧電体層７０は、各結晶７０ａが優先配向し且つ柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。
また、図３に示すように、上電極膜８０はこの圧電体層７０の柱状の各結晶７０ａの表面形状に沿って形成されている。すなわち、圧電体層７０上に形成された上電極膜８０の表面は、巨視的に見れば略平坦となっているが、微視的には各結晶７０ａの表面形状が凹凸となっているためにその凹凸に沿った微小な凹凸を有する。上電極膜８０の結晶８０ａは、例えば、粒状結晶であり、大多数が圧電体層７０の結晶７０ａの粒径よりもかなり小さい粒径を有するものであり、圧電体層７０の各結晶７０ａ上の上電極膜８０は複数の結晶８０ａで構成される。その結果、上電極膜８０は、圧電体層７０の表面形状に沿った形状に形成されている。なお、図３では、上電極膜８０の結晶８０ａを、両表面近傍のみに図示しその間の領域は省略している。
そして、このように上電極膜８０が圧電体層７０の各結晶７０ａの表面形状に沿って形成されていることで、上電極膜８０の圧電体層７０との密着性が向上するため、圧電素子３００の駆動時に上電極膜８０に剥がれや亀裂等が発生するのを防止することができる。
また、結晶７０ａと結晶７０ａとの間の粒界に対向する圧電体層７０の表面は凹状となっている場合が多く、上電極膜８０の結晶８０ａの粒径が大きいとその凹状の領域に上電極膜８０ａが圧電体層７０に対して密着して形成されない虞がある。そのため、上電極膜８０の結晶８０ａは、大多数が圧電体層７０の結晶７０ａの粒径よりもかなり小さい粒径を有するものである必要がある。
そこで、上電極膜８０の平均結晶粒径（結晶粒径の平均値）は、例えば、圧電体層７０の平均結晶粒径をｍとし、正規分布関数の標準偏差をσとしたとき、上電極膜８０の平均結晶粒径が（ｍ−２σ）の１／４以下であることが好ましく、特に、１／１０以下であることが望ましい。なお、本発明において、圧電体層の結晶粒径とは、柱状の結晶の端面側の直径、すなわち、表面（上電極膜）側における粒径のことをいう。また、圧電体層、上電極膜の各結晶の粒径及び平均結晶粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した粒子像の画像解析によって求めた値である。
例えば、本実施形態に係る圧電体層７０の結晶粒径は、大きいもので２２０［ｎｍ］程度、小さいもので２０［ｎｍ］程度であり、その平均結晶粒径ｍは、１０９［ｎｍ］であり、標準偏差σは、３８．５［ｎｍ］であった。このため、（ｍ−２σ）＝３２．１［ｎｍ］となる。したがって、本実施形態においては、上電極膜８０の平均結晶粒径は、約８．０［ｎｍ］以下であることが好ましく、特に、約３．２［ｎｍ］以下であることが望ましい。
そして、このように上電極膜８０の平均結晶粒径が（ｍ−２σ）の１／４以下であれば、上電極膜８０が、より確実に圧電体層７０の表面形状に沿って形成されて密着性がさらに向上する。上電極膜８０の各結晶８０ａの粒径がこのような大きさであれば圧電体層７０の各結晶の粒径よりも小さくなるため、上述したように圧電体層７０の各結晶７０ａ上の上電極膜８０がより確実に複数の結晶８０ａによって構成される。その結果、上電極膜８０が圧電体層の各結晶の表面形状に沿って極めて良好に形成される。
なお、圧電体層７０を構成する各結晶の粒径は、そのうちの約９５．４％が（ｍ±２σ）の範囲に含まれ、（ｍ−２σ）よりも粒径の小さい結晶は２〜３％程度である。したがって、仮に、圧電体層７０に極めて粒径の小さい結晶が含まれておりその微小な結晶の表面に沿って上電極膜８０が形成されていなかったとしても、上電極膜８０の圧電体層７０との密着性には実質的に影響しない。
上電極膜８０の厚みは、特に限定されないが、１０〜２００［ｎｍ］であることが好ましい。上電極膜８０の厚みが１０［ｎｍ］よりも薄いと、導電性が低くなりすぎて圧電素子３００が良好に駆動されない虞がある。また上電極膜８０の厚みが２００［ｎｍ」よりも厚いと、圧電素子３００の変位量の低下、あるいは上電極膜８０自体の応力による剥離等が生じる虞がある。
上電極膜８０の材料は、導電性の高い材料であれば特に限定されないが、例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）及び金（Ａｕ）からなる群から選択される少なくとも何れか一種を含む材料からなることが好ましい。上電極膜８０は、上記複数の材料のうちの一種の材料のみで形成されていてもよいし、何れかの材料を主成分とする合金であってもよい。これにより、良好な導電性を確保しつつ圧電体層７０との密着性を向上した上電極膜８０をより確実に形成することができる。
なお、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、圧電素子３００を保護するための圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が、例えば、接着剤３５によって接合されている。なお、圧電素子保持部３１によって画成される空間は、密封されていても、密封されていなくてもよい。また、保護基板３０には、複数の圧力発生室１２に供給するインクが貯留されるリザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１５と連通されてリザーバ１００を構成している。
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス材料、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いている。
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられており、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、この貫通孔３３内に露出されている。また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００、例えば、回路基板、半導体集積回路（ＩＣ）等が固定されている。そして、駆動回路２００とリード電極９０とは、貫通孔３３内に延設されるボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線２１０によって電気的に接続されている。
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６［μｍ］のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０［μｍ］のステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっており、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し圧電素子３００を撓み変形させることによって、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出される。
なお、このようなインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図４は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図４に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び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に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、勿論、この実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。例えば、本実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。また、本発明は、このような液体噴射ヘッドに圧力発生手段として搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、あらゆる装置に搭載されるアクチュエータ装置に適用することができる。例えば、アクチュエータ装置は、上述したヘッドの他に、センサー等にも適用することができる。さらに、本発明は、液体噴射ヘッドに利用されるアクチュエータ装置としての圧電素子だけでなく、他のあらゆる装置、例えば、マイクロホン、発音体、各種振動子、発信子等に搭載される圧電素子にも適用できることは言うまでもない。
１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ インク供給路、 １４ 連通路、 １５ 連通部、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３１ 圧電素子保持部、 ３２ リザーバ部、 ４０ コンプライアンス基板、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 ２００ 駆動回路、 ２１０ 接続配線、 ３００ 圧電素子
Claims (8)
- 基板上に設けられる下電極膜と、該下電極膜上に設けられる圧電体層と、該圧電体層上に設けられる上電極膜とからなり、前記圧電体層が柱状の結晶で構成されていると共に前記上電極膜が前記圧電体層の各結晶の表面形状に沿って形成されていることを特徴とする圧電素子。
- 前記圧電体層の平均結晶粒径をｍとし、正規分布関数の標準偏差をσとしたとき、前記上電極膜の平均結晶粒径が（ｍ−２σ）の１／４以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
- 前記上電極膜の平均結晶粒径が（ｍ−２σ）の１／１０以下であることを特徴とする請求項２に記載の圧電素子。
- 前記上電極膜の厚みが、１０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の圧電素子。
- 前記上電極膜が、イリジウム、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、レニウム、オスミウム及び金からなる群から選択される少なくとも何れか一種を含む材料からなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の圧電素子。
- 請求項１〜５の何れかに記載の圧電素子を撓み変形可能に具備することを特徴とするアクチュエータ装置。
- 請求項６に記載のアクチュエータ装置と、該アクチュエータ装置が一方面側に設けられると共に液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 請求項７に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
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