压电元件及使用该压电元件的液滴喷出头、以及压电元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种压电特性高，并且耐久性高的压电元件。其中，具有通过被施加电压的变化而伸缩的压电体膜；被配置在压电体膜的一个面上的第１电极；和被配置在与压电体膜的第１电极所被配置的面相反侧的面上的第２电极。压电体膜的主成分，是通过气相成长法在第２电极上形成的Ｐｂ↓［ｘ］Ｂ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］，将从与上述第２电极的接触面起，在上述第１电极的方向上距离１００ｎｍ的部分的ｘ／ｙ，设成０．８以上、１．６以下，Ｂ是由以下的至少一个构成：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｆｅ及Ｎｉ，并且，设０＜ｘ≤１，０＜ｙ≤１，２．５＜ｚ≤３。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压电元件及使用该压电元件的液滴喷出头、以及压 电元件的制造方法。
技术介绍
以往，作为执行机构，公知一种将具有通过施加电压而变位的压电 效果的压电体膜、和对该压电体膜施加电压的电极组合得到的压电元件。作为这样的压电元件，作为引用文献1 3表示的那种压电体膜有 一种使用锆钛酸铅(也叫PZT)等的氧化铅的压电元件。专利文献l中，记载了一种用加了铌(Nb)的PZT的压电体膜构 成的压电元件。通过象这样添加铌，来抑制PbO的损失，抑制与压电 体膜的电极的界面附近中的位相的发生，提高作为压电元件的效率。另 外，在引用文献l中，记载了优选让Pb的A位中损失量为20X以下。专利文献2中，记载了一种将PZT前驱体在下部电极侧的Pb浓度 形成为低浓度、在上部电极侧的Pb浓度形成为高浓度，之后，通过退 火，形成铁电相(相当于本专利技术的压电体膜)，从而尽可能消除Pb组 成比的上下方向的错位的、具有铁电体特性好的铁电相的压电元件。另 外，在专利文献2中，记载了用溅射法、溶胶凝胶(Sol-Gd)法制作具 有Pb的浓度分布的PZT前驱体。专利文献3中，记载了一种使用叠层PZT得到的压电体膜的压电 元件、和用该压电元件的喷墨头。另外，记载了作为PZT，通过将组成 比Pb/(Zr+Ti)设得比1大(具体来说，为1.05以上)、且为1.3以下， 能够提高压电常数。并且，记载了用溅射法制作PZT。专利文献l:特开2005-101512号公报专利文献2:特开平5-235268号公报专利文献3:特开2000-299510号公报这里，象引用文献1及2表示的那样，在形成不同铅浓度的多个层 的方法、和通过使之含有铌来制作压电体膜的方法中，通过进行与欠缺 相应的调整、或者防止退火时的Pb的欠缺，并将压电体膜的铅浓度平 均化，能生成压电特性较高的压电元件，但因为要进行退火处理(钝烧)， 表面侧(上部电极侧)的铅浓度就不稳定，并且存在不能提高压电特性 及耐久性的问题。另外，因为工序数变多，也存在不能提高再现性的问 题。另外，在引用文献3中，记载了通过溅射制作PZT。 这里，如果用溅射法等的气相成长法制造压电体膜的话，就存在容 易产生烧绿石(pyrochlore)层的问题。烧绿石层多的压电体膜，因为 压电特性及耐久性变低，因此作为压电元件的性能就变低了。另外，如 果烧绿石层和钙钛混合存在的话，根据烧绿石层被形成的位置、分散等 压电特性会变化。因此，用溅射法制作压电膜的压电元件，性能会产生 偏差，也存在再现性低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是，解决基于上述以往技术的问题点，提供一种压电 特性及耐久性高的压电元件。另外，本专利技术的另一的目的是，提供一种使用压电特性及耐久性高 的压电元件得到的液滴的喷出性能高，并且能够记录高画质的图像的液 滴喷出头。另外，本专利技术的另一的目的是，提供一种能够使用气相成长法，以 高再现性制造压电特性、耐久性高的压电元件的制造方法。为了解决上述课题，本专利技术的第一方式的第一形态，提供一种压电元件，其特征在于，具有通过被施加的电压的变化而伸缩的压电体膜；被配置在上述压电体膜的一个面上，用于对上述压电体膜施加上述电压的第1电极；和，被配置在上述压电体膜的与上述第1电极所被配置的 面相反侧的面上，并对上述压电体膜施加上述电压的第2电极，上述压 电体膜，以通过气相成长法在上述第2电极上形成的PbxByOz为主成分， 将从与上述第2电极的接触面起，在上述第1电极的方向上距离100nm的、上述压电体膜的部分的x/y，设为0.8以上、1.6以下，B位元素， 用以下的至少一个构成Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Sc、 Co、 Cu、 In、 Sn、 Ga、 Zn、 Cd、 Fe以及Ni，并且，0<x^l， 0<y^l，2.5<z^3。这里，第1形态中，上述压电体膜的主成分是通过气相成长法形成 的Pb3yOz，从与上述第2电极的接触面起，在上述第l电极的方向上 距离100nm的部分的x/y，是上述压电体膜的中心部分的x/y的0.7倍 以上、L5倍以下。另外，上述压电体膜的主成分是通过气相成长法形成的PbxByOz， 对从与上述第2电极的接触面起，在上述第1电极的方向上距离100nm 的部分，通过XRD测定进行测定的情况下的钙钛峰值/烧绿石峰值是0.2 以上。为了解决上述课题，本专利技术的第一方式的第二形态提供一种压电元 件，其特征在于，具有通过被施加的电压的变化而伸縮的压电体膜； 被配置在上述压电体膜的一个面上，用于对上述压电体膜施加上述电压 的第i电极；禾n，被配置在上述压电体膜的与上述第1电极所被配置的 面相反侧的面上，并对上述压电体膜施加上述电压的第2电极，上述压 电体膜，以通过气相成长法形成的PbxByOz为主成分，从与上述第2电 极的接触面起，在上述第1电极的方向上距离100nm的、上述压电体 膜的部分的x/y，是上述压电体膜的中心部分的x/y的0.7倍以上、1.5 倍以下，B位元素用以下的至少一个构成Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Sc、 Co、 Cu、 In、 Sn、 Ga、 Zn、 Cd、 Fe及Ni，并且， 0<x^l， 0<y^l， 2.5<z^3。这里，第二形态中，上述压电体膜的主成分是通过气相成长法形成 的PbJByOz，对从与上述第2电极的接触面起，在上述第1电极的方向 上距离100nm的部分，通过XRD测定进行测定的情况下的钙钛峰值/ 烧绿石峰值是0.2以上。为了解决上述课题，本专利技术的第一方式的第三形态，提供一种压电 元件，其特征在于，具有通过被施加的电压的变化而伸缩的压电体膜； 被配置在上述压电体膜的一个面上，用于对上述压电体膜施加上述电压的第i电极；禾n，被配置在上述压电体膜的与上述第1电极所被配置的 面相反侧的面上，并对上述压电体膜施加上述电压的第2电极，上述压电体膜，以通过气相成长法形成得到的PbxByOz为主成分，对从与上述第2电极的接触面起，在上述第1电极的方向上距离100nm的、上述 压电体膜的部分，通过XRD测定进行测定的情况下的钙钛峰值/烧绿石 峰值是0.2以上，B位元素由以下的至少一个构成Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Sc、 Co、 Cu、 In、 Sn、 Ga、 Zn、 Cd、 Fe以及 Ni， 0<x^l， 0<ySl， 2.5<z^3。这里，上述第1 第3形态中，优选构成上述P、ByOz的B位元素， 至少包含Zr及Ti。为了解决上述课题，本专利技术的第二方式，提供一种液滴喷出头，其 特征是，具有在上述的任何一项记载的压电元件；禾n，支撑上述压电元件的基板，上述基板，在与上述压电元件相接触的部分通过上述压电元件发 生变形从而容积变化，并且，具备开有喷出液滴的喷出口的液室。为了解决上述课题，本专利技术的第三方式提供一种压电元件的制造方 法，所述压电元件，叠层有第l电极、压电体膜和第2电极，所述压电 元件的制造方法中，在上述第2电极的表面用气相成长法成膜PbO，在 成膜有上述PbO的表面上，用气相成长法成膜PbxByOz，形成压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电元件，其特征在于，　具有：通过被施加的电压的变化而伸缩的压电体膜；　被配置在上述压电体膜的一个面上，用于对上述压电体膜施加上述电压的第１电极；和，　被配置在上述压电体膜的与上述第１电极所被配置的面相反侧的面上，并对上述压电体膜施加上述电压的第２电极，　上述压电体膜，以通过气相成长法在上述第２电极上形成的Ｐｂ↓［ｘ］Ｂ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］为主成分，将从与上述第２电极的接触面起，在上述第１电极的方向上距离１００ｎｍ的、上述压电体膜的部分的ｘ／ｙ，设为０．８以上、１．６以下，Ｂ位元素，用以下的至少一个构成：Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｆｅ以及Ｎｉ，并且，０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１，２．５＜ｚ≦３。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：直野崇幸，新川高见，藤井隆满，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]