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公開番号2025151803
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024053393
出願日2024-03-28
発明の名称液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B41J 2/14 20060101AFI20251002BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】吐出特性に優れる液体吐出ヘッド、および液体吐出装置提供すること。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、複数の圧力室が設けられた圧力室基板と、振動板と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、時間によって変化しない基準電圧が印加される第1共通電極と、第1薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、時間によって変化する駆動電圧が印加される個別電極と、第2薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、前記基準電圧が印加される第2共通電極と、が下側から上側にこの順に積層された液体吐出ヘッドであって、前記第2薄膜圧電体と前記個別電極との間には、所定の面方位に自己配向する性質を有し、前記第2薄膜圧電体の配向を制御するための第2配向制御層が設けられる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
複数の圧力室が設けられた圧力室基板と、
振動板と、
前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、時間によって変化しない基準電圧が印加される第１共通電極と、
第１薄膜圧電体と、
前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、時間によって変化する駆動電圧が印加される個別電極と、
第２薄膜圧電体と、
前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、前記基準電圧が印加される第２共通電極と、が下側から上側にこの順に積層された液体吐出ヘッドであって、
前記第２薄膜圧電体と前記個別電極との間には、所定の面方位に自己配向する性質を有し、前記第２薄膜圧電体の配向を制御するための第２配向制御層が設けられることを特徴とする液体吐出ヘッド。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記第２配向制御層は、（１００）面に自己配向することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記個別電極は、（１１１）面に優先配向することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１薄膜圧電体は、（１００）面に優先配向することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第２配向制御層は、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｐｂを含み、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第２配向制御層は、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｐｂを含み、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第２配向制御層は、Ｌａ、Ｎｉを含み、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第１薄膜圧電体と前記第１共通電極の間には、所定の面方位に自己配向しない性質を有し、前記第１薄膜圧電体の配向を制御するための第１配向制御層が設けられることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第１配向制御層は、ペロブスカイト構造を有さないことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第１配向制御層は、Ｔｉを含む非酸化物であることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
印刷用紙等の媒体に対してインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置が従来から提案される。当該液体吐出装置として、ピエゾ方式のインクジェットプリンターが知られている。ピエゾ方式では、圧力室の壁面の一部を構成する振動板を振動させる圧電素子が用いられる。圧電素子によって振動板を振動させることで、圧力室に充填された液体がノズルから吐出される。
【０００３】
特許文献１に記載の液体吐出ヘッドが有する圧電素子では、第１共通電極、薄膜の下圧電体層、個別電極、薄膜の上圧電体層、および第２共通電極が順に積層される。つまり、当該圧電素子は、２つの薄膜圧電体が積層された構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－２５６１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように薄膜圧電体を積層した場合、薄膜圧電体を単一層にする場合に比べて、単位電圧当たりの変位量を２倍近くにすることができる。このため、単一層と同じ電圧で吐出特性を向上させることができたり、定格電圧を低い部品に替えてコストを削減したりすることができる。しかしながら、発明者らの更なる検討の結果、下圧電体層と上圧電体層との各物性を適切な値に設定することにより、より好ましい効果を得られることを見出した。
【０００６】
薄膜圧電体を単層で設ける場合、薄膜圧電体の下層に当該薄膜圧電体の結晶を所定の方向に配向させるための配向制御層を用いることが知られている。当該配向制御層としてチタンの単結晶または酸化チタンを用いることが知られている。チタンの単結晶および酸化チタンは低コストでありつつも配向制御層上の薄膜圧電体の配向制御を好適に行うことができる。
【０００７】
しかし、複数の圧電体を積層する場合には、チタンの単結晶または酸化チタンの配向制御層では上圧電体層を十分に配向させることができなかった。そこで、複数の薄膜圧電体のそれぞれの配向制御が好適に行われている圧電素子を見出すことが望まれている。その理由は定かではいが、次のように推測される。
【０００８】
従来の液体吐出ヘッドでは、例えば、チタン単結晶および酸化チタンは薄膜圧電体に含まれる鉛等の成分と反応することでＰｂＴｉＯｘを形成し、これを核として圧電体の結晶成長が行われる。しかし、複数の薄膜圧電体を積層する場合には、上圧電体層の形成時はその下地が従来の単層のものとまったく異なる。このため、ＰｂＴｉＯｘが好適に形成されないためであると考えらえる。また、仮にＰｂＴｉＯｘが好適に形成されたとしても、ＰｂＴｉＯｘそれ自体が自己配向性を有するものではない。このため、ＰｂＴｉＯｘが下層圧電体および個別電極の各配向の影響を受けてしまい、ＰｂＴｉＯｘによる上圧電体層の配向が好適に行われないという問題が生じると考えらえる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の好適な態様に係る液体吐出ヘッドは、複数の圧力室が設けられた圧力室基板と、振動板と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、時間によって変化しない基準電圧が印加される第１共通電極と、第１薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、時間によって変化する駆動電圧が印加される個別電極と、第２薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、前記基準電圧が印加される第２共通電極と、が下側から上側にこの順に積層された液体吐出ヘッドであって、前記第２薄膜圧電体と前記個別電極との間には、所定の面方位に自己配向する性質を有し、前記第２薄膜圧電体の配向を制御するための第２配向制御層が設けられる。
【００１０】
本発明の好適な態様に係る液体吐出ヘッドは、振動板と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、時間によって変化しない基準電圧が印加される第１共通電極と、第１薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、時間によって変化する駆動電圧が印加される個別電極と、第２薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、前記基準電圧が印加される第２共通電極と、が下側から上側にこの順に積層された液体吐出ヘッドであって、前記第２薄膜圧電体と前記個別電極との間には、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｐｂを含み、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物である第２配向制御層であって、前記第２薄膜圧電体の配向を制御するための前記第２配向制御層が設けられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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