JP2022057129A - アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な絶縁耐性を有し、高い信頼性を有するアクチュエータを提供する。【解決手段】基板と、前記基板上に形成された振動板13と、前記振動板上に形成された下部電極10と、前記下部電極上に形成されたPbTiO3層21と、前記PbTiO3層上に形成された圧電体20と、前記圧電体上に形成された上部電極11とを有し、前記圧電体は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなり、下記測定方法によって求められるPZT粒子の平均粒径が40nm以上である。<測定方法>前記圧電体に対して20μm×20μmの範囲でEBSD像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をPZT粒子の平均粒径とする。【選択図】図1
Description
本発明は、アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。
液体吐出装置として、例えばインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置が知られている。液体吐出ヘッドでは、アクチュエータの駆動源として圧電体を用いる技術が知られており、高品質の画像を得る等の目的で圧電特性を向上させる技術が提案されている。
特許文献1では、PZTの信頼性を向上させる目的で、PZT粒界に酸化ジルコニウムが存在し、かつ、該結晶粒界におけるジルコニウム元素の組成比が上記結晶粒界における鉛元素よりも大きくすることが開示されている。
しかしながら、特許文献1にはPZTの粒径を制御することで高い耐圧性を持った圧電膜を得ることについて開示はない。PZTの粒径によっては、PZT中の粒界の割合が多くなりリーク電流が発生して故障する可能性があった。そのため、絶縁耐性を向上させる技術が望まれている。
そこで本発明は、良好な絶縁耐性を有し、高い信頼性を有するアクチュエータを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、基板と、前記基板上に形成された振動板と、前記振動板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成されたPbTiO3層と、前記PbTiO3層上に形成された圧電体と、前記圧電体上に形成された上部電極とを有し、前記圧電体は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなり、下記測定方法によって求められるPZT粒子の平均粒径が40nm以上であることを特徴とする。
<測定方法>
前記圧電体に対して20μm×20μmの範囲でEBSD(Electron Backscatter Diffraction)像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をPZT粒子の平均粒径とする。
<測定方法>
前記圧電体に対して20μm×20μmの範囲でEBSD(Electron Backscatter Diffraction)像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をPZT粒子の平均粒径とする。
本発明によれば、良好な絶縁耐性を有し、高い信頼性を有するアクチュエータを提供することができる。
以下、本発明に係るアクチュエータ、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
本実施形態のアクチュエータは、基板と、前記基板上に形成された振動板と、前記振動板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成されたPbTiO3層と、前記PbTiO3層上に形成された圧電体と、前記圧電体上に形成された上部電極とを有している。
図1は、本実施形態のアクチュエータ(圧電型アクチュエータ、圧電体素子とも称する)を有する液体吐出ヘッドの液室短手方向の断面図であり、図2は液室長手方向の断面図である。図1及び図2に示すように、液体吐出ヘッドは、アクチュエータ基板100に液体吐出エネルギーを発生するアクチュエータ12、振動板13を備え、加圧液室隔壁14、加圧液室15を形成している。各加圧液室15は、加圧液室隔壁14で仕切られている。
圧電体20はPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)により形成され、PbTiO3層21上に形成されている。また圧電体20は共通電極10、個別電極11に挟まれており、各電極層に積層された配線層42(配線、引出配線などとも称する)等により電圧が印加される。ここでは、下部電極を共通電極10とし、上部電極を個別電極11としているが、これに限られず、下部電極を個別電極とし、上部電極を共通電極としてもよい。
アクチュエータ基板100とノズル基板300によって、加圧液室15が形成されている。これらアクチュエータ基板100、支持基板200、およびノズル基板300を接合することにより、液体吐出ヘッドが形成されている。
このように形成された液体吐出ヘッドにおいては、各加圧液室15内に液体、例えば記録液(インク)が満たされた状態で制御部からパルス電圧を印加する。制御部は、画像データに基づいて、例えば記録液の吐出を行いたいノズル孔16に対応する個別電極11に対して、発振回路により、配線層、層間絶縁膜に形成された接続孔を介して例えば20Vのパルス電圧を印加する。
上記電圧パルスが印加されると、電歪効果により圧電体20そのものが振動板3と平行方向に縮み、振動板3が加圧液室5方向に撓む。これにより、加圧液室15内の圧力が急激に上昇して、加圧液室15に連通するノズル孔16から記録液が吐出する。
次いで、パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体20が元に戻ることから撓んだ振動板13は元の位置に戻る。これにより、加圧液室15内が共通液室内に比べて負圧となり、外部から液体供給口66を介して供給されているインクが共通液体供給路19、共通液室18から流体抵抗部17を介して加圧液室15に供給される。これを繰り返すことにより、液滴を連続的に吐出でき、液体吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体(用紙)に画像を形成する。
次に、本実施形態のアクチュエータの詳細について説明する。
本実施形態における圧電体は、PZTからなり、下記測定方法によって求められるPZT粒子の平均粒径が40nm以上である。
<測定方法>
前記圧電体に対して20μm×20μmの範囲でEBSD(Electron Backscatter Diffraction)像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をPZT粒子の平均粒径とする。
本実施形態における圧電体は、PZTからなり、下記測定方法によって求められるPZT粒子の平均粒径が40nm以上である。
<測定方法>
前記圧電体に対して20μm×20μmの範囲でEBSD(Electron Backscatter Diffraction)像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をPZT粒子の平均粒径とする。
なお、本実施形態において、「PZT粒子」をグレイン(結晶粒)と称することがあり、「PZT粒子の粒径」をグレインの結晶粒径と称することがある。また、「PZT粒子の平均粒径」を圧電体の平均粒径、もしくは単に平均粒径と称することがある。
圧電体の平均粒径は、圧電体表面をEBSD(Electron Backscatter Diffraction、電子線後方散乱回折)法によりマッピングし、各結晶粒の粒径分布から算出することができる。EBSD測定では圧電体における各グレインの結晶方位や面積を取得することができる。
図3は、本実施形態における圧電体表面をEBSD法により取得した測定像の一例を示す図である。EBSDでは各グレインの配向を測定することができると同時に、各グレインの粒界が明確になるため、グレイン径(グレインの結晶粒径)の把握に有効である。本実施径形態では、20μm×20μmの範囲でEBSD像を取得して像範囲にある全ての粒子(グレイン)に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をPZT粒子の平均粒径とする。
次に、圧電体の平均粒径とPbTiO3層の層厚(膜厚などとも称する)の関係について説明する。本実施形態では、下部電極上にPbTiO3層が形成され、PbTiO3層上に圧電体が形成されていることが好ましい。PbTiO3層を形成することで、PZTの結晶配向性を制御することができる。PbTiO3層はPbTiO3膜であってもよい。
下記表1に、PbTiO3層の厚みと圧電体の平均粒径の関係の一例(実施例1~5及び比較例1)を示す。
表1に示す通り、圧電体の平均粒径とPbTiO3層の厚みには相関関係があり、PbTiO3層の厚みが大きいほど平均粒径が小さくなる傾向が見られた。これはPbTiO3層の厚みが増加することにより、PZT結晶時の結晶核発生率が上昇し、そのためにグレイン(結晶粒)が小さくなっていると想定される。PbTiO3層がPZT核の形成を促すシード層としての役割を果たしており、膜厚により核形成密度が変化するためと考えられる。
また、圧電体の平均粒径と絶縁破壊電圧との関係を同じく表1に示す。平均粒径が小さくなるにつれて絶縁破壊電圧が減少していることがわかる。一般に粒界部では、グレインのバルク部と比較し、電流リークが大きくなると言われている。そのため、グレインが小さくなることにより、PZT膜中に占める粒界の割合が増加し、膜厚方向のリークが増加したため、絶縁破壊電圧が低下したと考えられる。
絶縁破壊電圧が約70Vを下回ると、圧電体に電圧を印加したときにリーク電流が発生し、故障する可能性が高くなる。そのため、表1も考慮すると、絶縁耐性を確保するためには圧電体の平均粒径を40nm以上とする必要がある。
PbTiO3層の厚みは3nm以上であることが好ましい。3nm以上とすることでシード層としての機能を得ることができる。また、表1を考慮すると、PbTiO3層の厚みは35nm以下であることが好ましい。35nm以下とすることで圧電体の平均粒径を40nm以下に制御しやすくなる。
圧電体の平均粒径を40nm以上にするには、例えば、上述のようにPbTiO3層を設けてPZTの結晶制御を行うことが挙げられる。この場合、PbTiO3層の厚みを調整することで圧電体の平均粒径を制御することができる。
圧電体の平均粒径を40nm以上にするには、上記の他にも、ゾルゲル法におけるPZT前駆体のZr/Ti比を制御する方法が挙げられる。例えば、Zr/Ti比をZrリッチにすることで核生成密度を更に低下させることができ、グレインサイズを大きくすることができる。例えば、ゾルゲル法におけるPZT前駆体のZr/Ti比を63/37としてPZTを成膜すると、平均粒径は600nm(0.6μm)程度まで大きくなることがわかった。
本発明者は、更に検討を行ったところ、圧電体の平均粒径が大きすぎると、PZT(110)の発生が認められることを見出した。図4は、X線回折法のθ-2θ測定で得られた圧電体(PZT膜)の2θ値の測定結果の一例を示すグラフである。ここでは、実施例1と比較例1の測定結果を示している。
圧電体の平均粒径が40nm未満の比較例1ではPZT(110)が発生していないのに対して、圧電体の平均粒径が128nmの実施例1ではPZT(110)が発生している。アクチュエータとしてPZTを使用するには、PZT(100)配向であることが好ましい。このことから、本発明者は鋭意検討を行い、圧電体の平均粒径を大きくしていき、どの程度までであれば圧電特性が許容できるレベルであるかを検討した。その結果、圧電体の平均粒径としては、600nm以下であることが好ましいことがわかった。600nm以下であれば、良好な絶縁耐性を維持しつつPZT(100)配向とすることができる。
なお、上記X線回折法のθ-2θ測定においては、測定系のフィルタの強度に留意する。図4において、PZT(111)として破線矢印で示している段差のように見えている箇所は、測定系のフィルタによるものである。そのため、PZT(111)は図の位置に出現するが、図4ではPZT(111)のピークが実際に出現しているものではない。
本発明者は、圧電体の平均粒径を40nm以上としたときの絶縁耐性とPZT(100)配向との関係について検討を行ったところ、以下のようにすることが好ましいことがわかった。本実施形態における圧電体は、X線回折強度法により測定された配向強度において、
(100)回折強度/{(100)回折強度+(111)回折強度+(110)回折強度} > 0.8
を満たすことが好ましい。この関係を満たすことにより、良好な絶縁耐性を維持しつつPZT(100)配向とすることができる。
(100)回折強度/{(100)回折強度+(111)回折強度+(110)回折強度} > 0.8
を満たすことが好ましい。この関係を満たすことにより、良好な絶縁耐性を維持しつつPZT(100)配向とすることができる。
また、圧電体の平均粒径の更に好ましい範囲を検討したところ、40nm以上180nm以下であることが更に好ましく、90nm以上140nm以下が特に好ましい。これらの範囲内である場合、絶縁耐性を更に向上させることができる。
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドについて、本実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明する。ここでは、図1、図2に示される液体吐出ヘッドを製造する場合の例を説明する。
本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに通じる液室と、前記液室内の前記液体を加圧するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータが本実施形態のアクチュエータである。
(a)アクチュエータ基板100として面方位(110)のシリコン単結晶基板(例えば厚み400μm)上に振動板13を成膜する。この振動板13は、例えばLP-CVD法を用いて、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、さらにアモルファス層の3層を積層した構造とすることができる。
シリコン酸化膜は圧縮応力を有していることが好ましく、シリコン窒化膜は引張応力を有することが好ましい。各膜厚としては、適宜変更することができ、例えば応力が所望の値になるように決定される。
アモルファス層としては、例えばシリコン酸化膜、アルミナを用いることが好ましいが、これに制限されるものではない。また、アモルファス層はとしては、上部に成膜されるPZTに含まれるPbをトラップできるように適宜材料を選択することが好ましい。また、PZTからのPb拡散を確実に防止するために、アモルファス層の膜厚としては40nm以上であることが好ましい。
その後、例えば、TiO2とPtを含む共通電極10をスパッタ法で各々20nmと160nm成膜する。本例において、共通電極10は下部電極に該当する。
(b)次に、共通電極10上に、前駆体材料を例えばスピンコートで複数回に分けて付与し、圧電体20としてPZTを最終的に2μmの厚みとなるように成膜する。
圧電体20の成膜方法としては、スピンコートを用いるゾルゲル法に限られず、その他にも例えばスパッタ法、イオンプレーティング法、エアーゾル法、インクジェット法等を用いることができる。ここでは一例として、ゾルゲル法で成膜した場合の方法を示す。まずPZTの配向を制御するためのシード層としてPbTiO3をスピンコートにより7nm程度成膜する。次いで、前駆体材料を例えばスピンコートにより付与し、PZT前駆体を形成する。
前駆体材料としては、上述したように適宜変更することができる。例えばZr/Ti比を調整することで、PZTのグレインサイズ(PZT粒子の粒径)を制御することができる。例えばZr/Ti比を47/53~63/37の範囲とすることが好ましい。この範囲である場合、圧電体の平均粒径を40~600nmに制御しやすくなる。
次いで、PZT前駆体に対して加熱を行う。適宜変更することが可能であるが、例えば乾燥温度を120℃、仮焼成の温度を380℃、本焼成の温度を700℃として3回に分けて実施した。
次いで、リソエッチ法により、後に形成する加圧液室15に対応する位置に圧電体20と個別電極11を形成する。また接合部48の位置を考慮して圧電体20と個別電極11を形成する。個別電極11としては、例えばSROとPtを用いることができ、例えばスパッタ法で各々40nmと100nm成膜する。本例において、個別電極11は上部電極に該当する。
(c)次に、共通電極10、圧電体20と後に形成する配線層42とを絶縁するために層間絶縁膜45を成膜する。層間絶縁膜45は、例えばプラズマCVD法でSiO2膜を1000nm成膜する。層間絶縁膜45は、圧電体20や電極材料に影響を及ぼさず、絶縁性を有する膜であれば、プラズマCVD法のSiO2以外の膜でもよい。
次いで、個別電極11と配線層42とを接続する接続孔をリソエッチ法で形成する。なお、共通電極10も配線層42と接続する場合は、同様に接続孔を形成する。
(d)次に、配線層42として、例えばTiNとAlをスパッタ法により各々膜厚30nm、3μm成膜する。TiNは、接続孔の底部で、個別電極11あるいは共通電極10の材料として用いた場合のPtが合金化することを防ぐためのバリア層として用いることができる。個別電極11あるいは共通電極10の材料としてPtを用いる場合、配線層42の材料であるAlと直接接すると、後の工程による熱履歴で合金化することがある。この場合、体積変化によるストレスで膜剥がれ等が生じることがあり、TiNを用いることで防止することができる。
次いで、後の支持基板200との接合部48となる箇所にも配線層42を形成する。
(e)次に、パッシベーション膜50として、例えばプラズマCVD法でシリコン窒化膜を1000nm厚成膜する。
(f)次に、リソエッチ法で、配線層42の引き出し配線パッド部41と圧電体20に対応する部分、及び共通液体供給路19の開口を行う。
(g)次に、リソエッチ法により、共通液体供給路19、後の共通液室18になる箇所の振動板13を除去する。
(h)次に、圧電体20に対応した位置にリソエッチ法によりザグリ67を設け、接合部48を形成した支持基板200を作製する。このとき、ドライエッチング法等によりSi加工を行う。
次いで、支持基板200とアクチュエータ基板100を、接合部48を介して接着剤49で接合する。接着剤49は、一般的な薄膜転写装置により、支持基板200側に厚さ1μm程度塗布している。
次いで、加圧液室15、共通液室18、流体抵抗部17を形成するためにアクチュエータ基板100を所望の厚さt(例えば厚さ80μm)になるように、公知の技術で研磨する。研磨法以外にもエッチングなどでもよい。
(i)次に、リソ法により、加圧液室15、共通液室18、流体抵抗部17以外の隔壁部をレジストで被覆する。次いで、アルカリ溶液(例えばKOH溶液、あるいはTMHA溶液)で異方性ウェットエッチングを行い、加圧液室15、共通液室18、流体抵抗部17を形成する。アルカリ溶液による異方エッチング以外にも、ICPエッチャーを用いたドライエッチングで加圧液室15、共通液室18、流体抵抗部17を形成してもよい。
(j)次に、別に形成した各加圧液室15に対応した位置にノズル孔16を開口したノズル基板300を接合することにより液体吐出ヘッドが完成する。
次に、本実施形態の液体吐出装置を説明する。本実施形態の液体吐出装置は、液体を収容する液体収容容器と、前記液体を吐出する本実施形態の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを主走査方向に移動させる主走査移動機構と、を備える。
本実施形態の液体吐出装置の一例を図5、図6に示す。ここに示す例では、液体吐出装置としてインクジェット記録装置を例に挙げて説明する。
このインクジェット記録装置90は、装置本体の内部に走査方向に移動可能なキャリッジ98とキャリッジ98に搭載した液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ99等で構成される印字機構部91等を収納している。また、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙92を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい)93を抜き差し自在に装着されている。
また、用紙92を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ94を有し、給紙カセット93あるいは手差しトレイ94から給送される用紙92を取り込み、印字機構部91によって所要の画像を記録した後、後面側の装着された排紙トレイ95に排紙する。
印字機後部91は、左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド96と従ガイドロッド97とキャリッジ98を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ98には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドを複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ98には液体吐出ヘッドに各色のインクを供給するための各インクカートリッジ99を交換可能に装着している。
インクカートリッジ99には、上方に大気と連通する大気口、下方には液体吐出ヘッドへインクを供給する供給口が設けられている。また、インクカートリッジ99の内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液体吐出ヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
液体吐出ヘッドとしては各色の液体吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個の液体吐出ヘッドでもよい。
ここで、キャリッジ98は後方側(用紙搬送下流側)を主ガイドロッド96に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送上流側)を従ガイドロッド97に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ98を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター101で回転駆動される駆動プーリ102と従動プーリ103との間にタイミングベルト104を張装している。タイミングベルト104はキャリッジ98に固定されており、主走査モーター101の正逆回転によりキャリッジ98が往復駆動される。
給紙カセット93にセットした用紙92を液体吐出ヘッドに下方側に搬送するために、給紙カセット93から用紙92を分離給装する給紙ローラー105及びフリクションパッド106を有する。更に、用紙92を案内するガイド部材107と、給紙された用紙92を反転させて搬送する搬送ローラー108と、この搬送ローラー108の周面に押し付けられる搬送コロ109及び搬送ローラー108からの用紙92の送り出し角度を規定する先端コロ110とを有する。搬送ローラー108は副走査モーターによってギア列を介して回転駆動される。
キャリッジ98の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラー108から送り出された用紙92を液体吐出ヘッドの下方側で案内するため、用紙ガイド部材である印写受け部材111を設けている。
印写受け部材111の用紙搬送方向下流側には、用紙92を排紙方向へ送り出すための回転駆動される搬送コロ112と拍車113が設けられている。さらに、用紙92を排紙トレイ95に送り出す排紙ローラー114と拍車115と排紙経路を形成するガイド部材116、117とが配設されている。
インクジェット記録装置90で記録する際には、キャリッジ98を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッドを駆動させる。これにより、停止している用紙92にインクを吐出して1行分を記録する。次いで、用紙92を所定量搬送後、次の行の記録を行う。
記録終了信号または用紙92の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙92を排紙する。
キャリッジ98の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液体吐出ヘッドの吐出不良を回復するための回復装置117を配置している。回復装置117はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ98は印字待機中にはこの回復装置117側に移動されて、キャッピング手段で液体吐出ヘッドをキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出状態を維持する。
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液体吐出ヘッドの吐出出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸出する。これにより、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
このように、インクジェット記録装置90は、本実施形態の液体吐出ヘッドを搭載しているので、安定したインク吐出特性が得られ、画像品質が向上する。なお、上記の説明ではインクジェット記録装置90に液体吐出ヘッドを使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液体吐出ヘッドを適用してもよい。
10 共通電極
11 個別電極
12 アクチュエータ
13 振動板
14 加圧隔壁
15 加圧液室
16 ノズル
18 共通液室
19 共通液体供給路
20 圧電体
21 PbTiO3層
42 配線層
45 層間絶縁膜
48 接合部
49 接着剤
50 パッシベーション膜
90 インクジェット記録装置
91 印字機構部
92 用紙
93 給紙カセット
94 手差しトレイ
95 排紙トレイ
96 主ガイドロッド
97 従ガイドロッド
98 キャリッジ
99 インクカートリッジ
11 個別電極
12 アクチュエータ
13 振動板
14 加圧隔壁
15 加圧液室
16 ノズル
18 共通液室
19 共通液体供給路
20 圧電体
21 PbTiO3層
42 配線層
45 層間絶縁膜
48 接合部
49 接着剤
50 パッシベーション膜
90 インクジェット記録装置
91 印字機構部
92 用紙
93 給紙カセット
94 手差しトレイ
95 排紙トレイ
96 主ガイドロッド
97 従ガイドロッド
98 キャリッジ
99 インクカートリッジ
Claims (10)
- 基板と、前記基板上に形成された振動板と、前記振動板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成されたPbTiO3層と、前記PbTiO3層上に形成された圧電体と、前記圧電体上に形成された上部電極とを有し、
前記圧電体は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなり、下記測定方法によって求められるPZT粒子の平均粒径が40nm以上であることを特徴とするアクチュエータ。
<測定方法>
前記圧電体に対して20μm×20μmの範囲でEBSD(Electron Backscatter Diffraction)像を取得し、像範囲にある全ての粒子に対して円フィッティングを行い、円の直径の平均値をPZT粒子の平均粒径とする。 - 前記下部電極はPtからなることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記PbTiO3層の厚みが3nm以上であることを特徴とする請求項2に記載のアクチュエータ。
- 前記PbTiO3層の厚みが35nm以下であることを特徴とする請求項2又は3に記載のアクチュエータ。
- 前記圧電体は、X線回折強度法により測定された配向強度において、
(100)回折強度/{(100)回折強度+(111)回折強度+(110)回折強度} > 0.8
を満たすことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のアクチュエータ。 - 前記PZT粒子の平均粒径が600nm以下であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記PZT粒子の平均粒径が40nm以上180nm以下であることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記PZT粒子の平均粒径が90nm以上140nm以下であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに通じる液室と、
前記液室内の前記液体を加圧するアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータが請求項1~8のいずれかに記載のアクチュエータであることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 液体を収容する液体収容容器と、
前記液体を吐出する請求項9に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジと、
前記キャリッジを主走査方向に移動させる主走査移動機構と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
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