[发明专利]压电元件、压电执行器、液体喷射头及液体喷射装置

说明书

技术领域

本发明涉及压电元件、压电执行器、液体喷射头及液体喷射装置。

背景技术

压电元件包括将晶化的压电陶瓷等组成的压电材料由2个电极夹持的构造。因此，压电元件可以通过对压电材料施加电场而产生伸缩等的变形。压电元件用作液体喷射头等的压电执行器。作为液体喷射头所利用的压电执行器的典型例，有由弯曲振动模式驱动的情况。

作为液体喷射头，例如有将与排出墨滴的喷嘴孔连通的压力发生室的一部分用振动板构成，由压电元件使该振动板变形，对导入压力发生室内的墨加压而从喷嘴孔排出墨滴的喷墨式记录头等。作为在喷墨式记录头搭载的压电执行器，例如有在振动板的表面整体形成均一压电材料层，通过光刻法将该压电材料层切分为与压力发生室对应的形状，以能够独立驱动每个压力发生室的方式形成的压电执行器。

但是，这样的压电元件的压电体层通过液相工艺将锆钛酸铅(PZT)等的压电材料的薄膜成膜而形成。例如，专利文献1公开了在压电体层形成时多次涂布压电材料而成膜的方法。该公报中，记载了可以稳定地获得这样成膜后使晶体的100面在基板面的法线方向优先地取向的压电体层(工程化畴(engineered domain))等。

专利文献1：日本特开2002-314163号公报。

但是，对压电元件要求的性能变得更严格，压电体层形成时，仅仅通过多次进行压电材料的涂布难以必定获得充分的性能。因此，进行了例如电极材料与压电体层的材料的晶格整合以及进一步层叠其他材料(例如钛)层等的研究。

发明人发现为了形成更良好的工程化畴构造，抑制与压电体层相接的电极的界面附近中的压电材料的结晶的变质是重要的。这样的压电体层及将其夹持的电极的界面附近中的压电材料的结晶的控制被发现对该压电材料的组成产生显著的影响。

发明内容

本发明的几个方式的目的之一是提供压电体层的结晶质量良好且压电特性良好的压电元件。

本发明为解决上述的问题的至少一部分而提出，可以以下的方式或适用例实现。

[适用例1]

本发明的压电元件的一个方式，包括：

第1导电层；

第2导电层，其与上述第1导电层相对向配置；以及

压电体层，其在上述第1导电层和上述第2导电层之间配置，由至少包含铅、锆、钛和氧的复合氧化物形成；

上述压电体层包括在上述压电体层的上述第1导电层侧的端配置的第1晶体层和与上述第1晶体层连续、与上述第1晶体层相比靠上述第2导电层侧配置的第2晶体层，

上述压电体层的铅的浓度在上述第1晶体层的上述第1导电层侧比在上述第2晶体层的上述第2导电层侧低，

上述压电体层的氧的浓度在上述第1晶体层的上述第1导电层侧比在上述第2晶体层的上述第2导电层侧高。

这样的压电元件的压电体层具有在压电体层的第1导电层侧的端配置的第1晶体层及第2晶体层，压电体层的组成中，铅的浓度在第1晶体层的第1导电层侧比在第2晶体层的第2导电层侧低，且，氧的浓度在第1晶体层的第1导电层侧比在第2晶体层的第2导电层侧高。因此，压电体层的整体中复合氧化物的晶质提高。从而，本适用例的压电元件的至少与变位量相关的耐久特性更好。

[适用例2]

适用例1中，

上述第1晶体层的上述第1导电层侧的氧的浓度比上述第2晶体层的上述第2导电层侧的氧的浓度高4.7原子％以上8.7原子％以下的范围。

这样的压电元件，压电体层整体中复合氧化物的晶质进一步提高。从而，本适用例的压电元件的与变位量相关的耐久特性更好。

[适用例3]

适用例1或适用例2中，

上述压电体层的各元素的浓度利用相对敏感度因子测定，该相对敏感度因子使用卢瑟福背散射法和俄歇电子光谱法确定。

这样的压电元件的耐久特性良好。

[适用例4]

适用例1至适用例3的任一例中，

上述第1晶体层和上述第2晶体层的合计厚度为上述压电体层的厚度的20分之一以上3分之一以下。

这样的压电元件，结晶控制区域在压电体层所占比例良好，耐久特性提高，且可以进一步增大变位量。

[适用例5]

本发明的压电执行器的一个方式，包括：

适用例1至适用例4的任一例所述的压电元件；和

与上述第1导电层或上述第2导电层连接设置的具有可挠性的振动板。

这样的压电执行器具有上述适用例的压电元件之一，因此耐久性优异。

[适用例6]

本发明的液体喷射头的一个方式，包括：

适用例5所述的压电执行器；和