致动器、液体喷射头及液体喷射装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供具有良好的介电强度且具有高可靠性的致动器、液体喷射头及液体喷射装置。该致动器包括：基板；形成在所述基板上的振动板(13)；形成在所述振动板上的下部电极(10)；形成在所述下部电极上的PbTiO3层(21)；形成在所述PbTiO3层上的压电体(20)，以及形成在所述压电体上的上部电极(11)，所述压电体由PZT(锆钛酸铅)构成，通过下述测量方法求出的PZT粒子的平均粒径为40nm以上，所述测量方法是，对所述压电体在20μm

【技术实现步骤摘要】
致动器、液体喷射头及液体喷射装置


[0001]本专利技术涉及致动器、液体喷射头及液体喷射装置。

技术介绍

[0002]作为液体喷射装置，已知有例如具备喷出墨水等液体的液体喷射头的喷墨记录装置。在液体喷射头中，已知有使用压电体作为致动器的驱动源的技术，为了得到高品质的图像等，提出了提高压电特性的技术。
[0003]在专利文献1中，以提高PZT的可靠性为目的，公开了在PZT晶界存在氧化锆，并且该晶体晶界中的锆元素的组成比大于上述晶界中的铅元素。
[0004]但是，在专利文献1中并没有公开通过控制PZT的粒径来得到具有高耐压性的压电膜。根据PZT的粒径，PZT中的晶界的比例变多，有可能产生漏电流而发生故障。因此，希望有提高介电强度的技术。
[0005]于是，本专利技术的目的在于提供一种具有良好的介电强度且具有高可靠性的致动器。
[0006]【专利文献1】(日本)专利第4463766号公报

技术实现思路

[0007]为了解决上述课题，本专利技术涉及的致动器的特征在于包括：基板；形成在所述基板上的振动板；形成在所述振动板上的下部电极；形成在所述下部电极上的PbTiO3层；形成在所述PbTiO3层上的压电体，以及形成在所述压电体上的上部电极，所述压电体由PZT(锆钛酸铅)构成，通过下述测量方法求出的PZT粒子的平均粒径为40nm以上，所述测量方法是，对所述压电体在20μm
×
20μm的范围内取得电子背散射衍射(EBSD)图像，并对图像范围内的所有粒子进行圆拟合，将圆的直径的平均值作为PZT粒子的平均粒径。
[0008]根据本专利技术，能够提供一种具有良好的介电强度且具有高可靠性的致动器。
附图说明
[0009]图1所示是本专利技术所涉及的液体喷射头的一例的液体腔短边方向的剖面示意图。
[0010]图2所示是本专利技术所涉及的液体喷射头的一例的液体腔长边方向的剖面示意图。
[0011]图3所示是对压电体进行EBSD测量的结果的一个例示图。
[0012]图4所示是通过X射线衍射法的θ
‑
2θ测量得到的压电体(PZT膜)的2θ值的测量结果的一例的曲线图。
[0013]图5所示是本专利技术所涉及的液体喷射装置的一例的立体概要图。
[0014]图6所示是本专利技术所涉及的液体喷射装置的一例的侧面概要图。
具体实施方式
[0015]以下，参照附图对本专利技术的致动器、液体喷射头及液体喷射装置进行说明。还有，
本专利技术不局限于以下所示的实施方式，对于其他的实施方式、追加、修正、删除等，在本领域技术人员所能想到的范围内可以进行变更，无论是怎样的方式，只要起到本专利技术的作用和效果，都在本专利技术的范围内。
[0016]本实施方式的的致动器包括：基板；形成在所述基板上的振动板；形成在所述振动板上的下部电极；形成在所述下部电极上的PbTiO3层；形成在所述PbTiO3层上的压电体，以及形成在所述压电体上的上部电极。
[0017]图1所示是具有本实施方式的致动器(也称为压电型致动器、压电体元件)的液体喷射头的液体腔短边方向的剖面图，图2所示是液体腔长边方向的剖面图。如图1和图2所示，液体喷射头是在致动器基板100上设有产生液体喷射能量的致动器12、振动板13，并形成有加压液体腔隔离壁14、加压液体腔15。各加压液体腔15由加压液体腔隔离壁14隔开。
[0018]压电体20由PZT(锆钛酸铅)形成，并形成在PbTiO3层21上。另外，压电体20被共用电极10、单独电极11夹住，并通过层叠在各电极层里的布线层42(也称为布线、引出布线等)等来施加电压。在此，虽然将下部电极设为共用电极10，将上部电极设为单独电极11，但不限于此，也可以将下部电极设为单独电极，将上部电极设为共用电极。
[0019]通过致动器基板100和喷嘴基板300来形成加压液体腔15。通过接合这些致动器基板100、支撑基板200以及喷嘴基板300来形成液体喷射头。
[0020]在这样形成的液体喷射头中，在各加压液体腔15内充满例如记录液(墨水)的液体的状态下，从控制部来施加脉冲电压。控制部根据图像数据，例如通过振荡电路，经由形成在布线层、层间绝缘膜上的连接孔，将例如20V的脉冲电压施加到与想要喷射记录液的喷嘴孔16对应的单独电极11上。
[0021]施加了上述电压脉冲时，由于电致伸缩效应，压电体20本身会在平行于振动板3的方向上收缩，振动板3就在加压液体腔5方向上挠曲。由此，加压液体腔15内的压力急剧上升，从与加压液体腔15连通的喷嘴孔16喷射记录液。
[0022]接着，在施加脉冲电压后，由于收缩了的压电体20返回原状，弯曲了的振动板13就返回到原来的位置。由此，加压液体腔15内与共用液体腔内相比成为负压，从外部经由液体供给口66供给来的墨水就从共用液体供给路径19、共用液体腔18经由流体阻力部17向加压液体腔15供给。通过反复进行该操作，能够连续地喷射液滴，在与液体喷射头相向而对地配置的被记录介质(纸张)上形成图像。
[0023]接着，对本实施方式的致动器进行详细说明。
[0024]本实施方式中的压电体由PZT构成，通过下述测量方法求出的PZT粒子的平均粒径为40nm以上。<测量方法>
[0025]对上述压电体在20μm
×
20μm的范围内取得电子背散射衍射(EBSD：ElectronBackscatterDiffraction)图像，并对图像范围内的所有粒子进行圆拟合，以圆的直径的平均值作为PZT粒子的平均粒径。
[0026]另外，在本实施方式中，有时将
″
PZT粒子
″
称为晶粒(结晶颗粒)，将
″
PZT粒子的粒径
″
称为晶粒的结晶粒径。另外，有时将
″
PZT粒子的平均粒径
″
称为压电体的平均粒径或简称为平均粒径。
[0027]压电体的平均粒径可以通过电子背散射衍射(EBSD)法对压电体表面进行映射，从各结晶颗粒的粒径分布来计算。在EBSD测量中，可以取得压电体中的各晶粒的晶体方向及
面积。
[0028]图3所示是通过EBSD法取得本实施方式中的压电体表面的测量图像的一个例示图。在EBSD中，能够测量各晶粒的取向，同时由于各晶粒的晶界是明确的，所以对掌握晶粒直径(晶粒的结晶粒径)是有效的。在本实施方式中，在20μm
×
20μm的范围内取得EBSD图像，对位于图像范围内的所有粒子(晶粒)进行圆拟合，并将圆的直径的平均值作为PZT粒子的平均粒径。
[0029]接着，对压电体的平均粒径与PbTiO3层的层厚(也称为膜厚等)的关系进行说明。在本实施方式中，优选在下部电极上形成PbTiO3层，并在PbTiO3层上形成压电体。通过形成PbTiO3层，能够控制PZT的结晶取向性。PbTiO3层也可以是PbTiO3膜。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种致动器，其特征在于包括：基板；形成在所述基板上的振动板；形成在所述振动板上的下部电极；形成在所述下部电极上的PbTiO3层；形成在所述PbTiO3层上的压电体，以及形成在所述压电体上的上部电极，所述压电体由PZT即锆钛酸铅构成，通过下述测量方法求出的PZT粒子的平均粒径为40nm以上，所述测量方法是，对所述压电体在20μm
×
20μm的范围内取得电子背散射衍射图像，并对图像范围内的所有粒子进行圆拟合，将圆的直径的平均值作为PZT粒子的平均粒径。2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于：所述下部电极由Pt构成。3.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于：所述PbTiO3层的厚度为3nm以上。4.根据权利要求2或3所述的致动器，其特征在于：所述PbTiO3层的厚度为35nm以下。5.根据权利要求1～4任一项所述的致动器，其特征在于：所述压电体在通过X射线衍射...

【专利技术属性】
技术研发人员：益田俊显，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：