[发明专利]压电元件及液体喷头

说明书

本申请是申请号为03814872.2、申请日为2003年6月24日、题为“压电元件及液体喷头及其制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种压电元件及使用所述压电元件的液体喷头，特别是涉及一种可以使晶片平面的结晶取向均匀，并且使压电特性均匀的压电元件的制造方法。

背景技术

压电元件是以两个电极夹着呈现机电转换功能的压电膜的元件，压电膜由结晶后的压电性陶瓷构成。

以往，压电元件的制造方法公知有所谓的溶胶一凝胶法。即，在形成了下电极的衬底上涂布有机金属化合物的溶胶，并使其干燥及脱脂，从而形成压电体的前驱体。在执行该涂布、干燥及脱脂工序预定次数后，在高温中进行热处理从而使其结晶。为了再进一步增加其膜厚，在结晶后的压电层上进一步重复执行溶胶的涂布、干燥及脱脂工序、以及结晶工序。

使上述有机金属化合物的溶胶脱脂的方法公知有使用箱型干燥机的方法、使用电热炉的方法。

此外，所述压电元件适用于喷墨式记录头等液体喷头，所述喷墨式记录头中用振动膜构成与喷出墨滴的喷嘴开口连通的压力产生室的一部分，并通过压电元件使此振动膜变形从而给压力产生室的墨水加压，从而从喷嘴开口喷出墨滴。喷墨式记录头根据实际应用分为两种：使用在压电元件的轴方向上伸长、收缩的纵振动模式的压电致动器的喷墨式记录头和使用挠曲振动模式的压电致动器的喷墨式记录头。作为使用挠曲振动模式的压电致动器的喷墨式记录头，例如，公知有按如下方式形成压电元件的喷墨式记录头：通过遍及振动膜的表面整体的成膜技术形成均匀的压电层，并使用平板印刷术将此压电层切分为与压力产生室相对应的形状，使其按每个压力产生室各自独立。

并且，例如在日本专利文献特开2000-326503号公报中所公开的那样，在具有这种挠曲振动模式的压电元件的喷墨式记录头中，通过在与压力产生室相对的区域内对构成压电元件的下电极进行图案化，可抑制振动膜的初期挠曲，并增加由压电元件的驱动所引起的振动膜的位移量。

在压电元件制造中的以往的脱脂工序中，在压电体的前驱体中很难形成压电体结晶的核。因此，在结晶时很难得到想要的结晶。此外，根据晶片的面内位置的不同在升温率上会产生偏差，从而产生各种各样的脱脂条件。因此，在结晶取向和压电体特性上也会产生偏差。

此外，若在被如上述那样图案化的下电极上形成压电膜，则在下电极的端部及其外侧形成的压电膜的膜质差，从而存在压电元件的驱动可靠性降低的问题。即，在下电极上的压电膜和在下电极外侧的压电膜上结晶性等特性不同，从而压电层在下电极端部附近实际上是不连续的。因此，存在当向压电膜施加电压时会产生裂纹等破坏。特别是在与下电极的长度方向的端部相对应的领域中的压电膜容易被破坏。

发明内容

鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种压电元件及使用该压电元件的液体喷头以及它们的制造方法，所述压电元件可以得到想要良好结晶性，并可以提高其均匀性，此外可以防止压电膜的破坏并得到稳定的位移特性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种压电元件，所述压电元件具有下电极、在下电极上形成的压电膜、在所述压电膜上形成的上电极，其特征在于，所述压电膜具有柱状结晶，该柱状结晶的结晶粒径在所述上电极侧比在所述下电极侧大，并且，所述压电膜的规定面取向的取向度比其他面取向的取向度高。

在所述本发明中，提高了压电膜的结晶性等膜质，并可使膜质均匀。

这里，优选所述压电膜的(100)面取向度比其他的面取向度高。由此，能更加切实地提高压电膜的结晶性等膜质，并且可是膜质更加均匀。

此外，优选的是，所述下电极被图案化为预定形状，仅在所述下电极上形成构成所述压电膜的多层压电层中的、作为最下层的第一压电层，使其他压电层覆盖所述下电极的端面及第一压电层的端面，所述第一压电层及在所述第一压电层的紧邻的上面形成的第二压电层构成所述下层部分。由此，压电膜的结晶性等膜质更切实地提高了。特别是，下电极的端面以及外侧压电膜的膜质得以提高，从而能获得良好的压电特性。

此外，优选的是，所述第一及第二压电层的各自的厚度都比其他压电层各自的厚度薄。由此，更加可靠地提高了压电膜的膜质。

此外，优选的是，所述下电极的端面及所述第一压电层的端面是倾斜面。由此，提高了下电极及在第一压电层的紧邻的上面形成的第二压电层等的膜质，从而防止产生由于电压的施加而产生压电膜的裂纹等。