JP5880821B2 - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び圧電素子 - Google Patents
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Description
から液滴を吐出させる液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び圧電素子に関する。
かかる態様では、圧電体層は、Ti/Baが1.17以上1.45以下である複合酸化物からなるものとすることにより、圧電素子のクラックの発生が抑制されたものとなる。さらに、鉛の含有量を抑えられるため、環境への負荷を低減することができる。
かかる態様では、鉛の含有量が少なく、環境への負荷を低減し且つクラックの発生を抑制した圧電素子を具備するため、環境への負荷を低減し且つ信頼性に優れた液体噴射装置を実現することができる。
かかる態様では、圧電体層は、ビスマス、バリウム、鉄、及びチタンを含むペロブスカイト型構造の複合酸化物において、Ti/Baが1.17以上1.45以下である複合酸化物からなるものとすることにより、クラックの発生が抑制された圧電素子となる。さらに、鉛の含有量を抑えられるため、環境への負荷を低減することができる。
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分解斜視図であり、図2は、図1の平面図及びそのA−A′線断面図である。
式(1)において、a及びbの値は、b/aが1.17以上1.45以下を満たすものであればよく、(1−a)/aが2.3以上4.0以下を満たすものであるのが好ましい。
式(2)において、a及びbの値は、b/aが1.17以上1.45以下を満たすものであればよく、(1−a)/aが2.3以上4.0以下を満たすものであるのが好ましい。また、cは、0以上0.09以下であり、好ましくは0.01以上0.05以下であるのが好ましい。
式(3)において、a及びbの値は、b/aが1.17以上1.45以下を満たすものであればよく、(1−a)/aが2.3以上4.0以下を満たすものであるのが好ましい。また、cは、0以上0.09以下であり、好ましくは0.01以上0.05以下であるのが好ましい。
ン膜)上に、酸化チタン等からなる密着層56を、スパッタリング法や熱酸化法等を用い
て形成する。
まず、(110)に配向した単結晶シリコン基板の表面に熱酸化により膜厚1170nmの二酸化シリコン膜を形成した。次に、二酸化シリコン膜上にRFマグネトロンスパッタ法により膜厚20nmのチタン膜を形成し、熱酸化することで酸化チタン膜を形成した。次に、酸化チタン膜上にRFマグネトロンスパッタ法により膜厚130nmの白金膜を形成して第1電極60とした。
Bi:Ba:Fe:Ti:Mnのモル比が表1に示す組成比となるようにし、焼成温度を750℃として厚さ800nmの圧電体層70を形成した以外は実施例1と同様にして、圧電素子を形成した。
Bi:Ba:Fe:Ti:Mnのモル比が表1に示す組成比となるようにし、焼成温度を800℃として厚さ850nmの圧電体層70を形成した以外は実施例1と同様にして、圧電素子を形成した。
Bi:Ba:Fe:Ti:Mnのモル比が表1に示す組成比となるようにし、焼成温度を800℃として厚さ1080nmの圧電体層70を形成した以外は実施例1と同様にして、圧電素子を形成した。
各実施例及び各比較例の圧電素子について、Bruker AXS社製の「D8 Discover」を用い、X線源にCuKα線を使用し、室温で、圧電体層のX線回折パターンを求めた。実施例の回折強度−回折角2θの相関関係を示す図であるX線回折パターンの一例を、図8〜9に示す。
実施例1〜11及び比較例1〜9において、第2電極80を形成していない状態の圧電体層70について、圧電体層70の形成後5日経過時のクラックの発生の有無を確認した。圧電体層の表面は500倍の金属顕微鏡により観察した。結果を表2に示す。また、結果の一例として、比較例7の結果を図10(a)、比較例5の結果を図10(b)、実施例8の結果を図10(c)、実施例3の結果を図10(d)、実施例10の結果を図10(e)、実施例9の結果を図10(f)に示す。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、流路形成基板10として、シリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、SOI基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
Claims (5)
- 圧電体層と、前記圧電体層に設けられた電極と、を具備し、
前記圧電体層は、少なくともビスマス、バリウム、鉄、チタン及びマンガンを含むペロブスカイト型構造の複合酸化物からなり、
前記複合酸化物は、下記の式で表すことができ、
前記チタンと前記バリウムのモル比(b/a)が1.17以上1.45以下であり、
前記チタンと前記マンガンのモル比(b/c)が16.50以上25.93以下であることを特徴とする圧電素子。
(Bi 1−a ,Ba a )(Fe 1−b−c ,Mn c ,Ti b )O 3 - 請求項1に記載の圧電素子において、前記複合酸化物は、前記ビスマスと前記バリウムのモル比((1−a)/a)が2.3以上4.0以下であることを特徴とする圧電素子。
- 請求項1又は2に記載の圧電素子において、前記複合酸化物は、前記鉄と前記チタン及び前記マンガンの和とのモル比((1−b−c)/(b+c))が1.65以上2.58以下であることを特徴とする圧電素子。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の圧電素子を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 請求項4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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