[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1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1中，记载了优选让Pb的A位中损失量为20％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(相当于本发明的压电体膜)，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-Gel)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1：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。

发明内容

本发明的目的是，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，本发明的另一的目的是，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，本发明的另一的目的是，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，本发明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Pb_xB_yO_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。

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Pb_xB_yO_z，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，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。