專利名稱：壓電執行元件、其制造方法及噴墨頭與噴墨式記錄裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓電執行元件、其制造方法及噴墨頭與噴墨式記錄裝置。
背景技術：
到目前為止，利用壓電體的壓電效果進行記錄的噴墨頭已為人所知。
這種噴墨頭上，擁有依次將共用電極、壓電體及個別電極疊層起來而形成的壓電執行元件及形成有壓力室的墨汁流路形成基板。壓電執行元件的一個面上設有振動板。用粘結劑將該振動板粘結在噴墨流路形成基板上。于是，噴墨的時候，電壓施加在共用電極和個別電極上，壓電體由此而伸縮。由于該伸縮受到振動板的約束，壓電執行元件就在疊層方向上發生彎曲變形。壓力室內的容積由于該彎曲變形而變化，因此壓力室內的墨就從噴嘴噴出來了。
話說回來，上述壓電執行元件由變位區域和布線區域構成。變位區域為位于對應于壓力室的那一部分的區域；布線區域為位于變位區域以外的那一部分的區域，且在該布線區域還設有為將電壓施加給兩個電極而將個別電極和驅動電路連接起來的電極布線。
從是否容易制造噴墨頭等角度來看，一般做法是，上述壓電執行元件中，從變位區域到布線區域由同一個壓電體制成。還有，為得到高壓電特性，介電常數就有增大的趨勢，而且，從提高噴墨性能的角度來看，要求變位區域的壓電體的壓電特性很高，所以從變位區域到布線區域都是介電常數很高的壓電體。但是，在這種情況下，不僅變位區域的壓電體的介電常數增大了，不要求壓電特性很高的布線區域的壓電體的介電常數也增大了。這樣以來，布線區域的兩電極間的靜電電容就會增大，因此噴墨時必須加在兩電極間上的電壓就增大。結果是，造成了過大的負荷加在了驅動電路上。
為解決上述問題，自然地想到了從變位區域到布線區域采用低介電常數壓電體這樣的做法。然而，在這種情況下，不僅是布線區域的壓電體的介電常數會減小，變位區域的壓電體的介電常數也會減小。勢必造成變位區域的壓電體的壓電特性下降。從提高噴墨的性能的角度來看這是不理想的。
在日本國公開專利公報特開平9-156099號公報中又公開了既能防止變位區域的壓電體的壓電特性下降，又能使整個壓電體的介電常數減小的一種噴墨頭，在該噴墨頭中，在布線區域的壓電體與上電極之間設了一層它的介電常數比所述壓電體的介電常數還低的壓電膜。
然而，在上述噴墨頭中，會在變位區域的上電極和布線區域的上電極之間出現階梯，上電極就容易壞。還有，因布線區域的壓電體的壓電特性和上述壓電膜的壓電特性不同，所以上述壓電體和上述膜容易相互分離。
因此，為不出現上述問題，號召進行這樣的技術開發，即既能防止變位區域的壓電體的壓電特性下降，又能使整個壓電體的介電常數減小。
發明內容
本發明正是為解決上述問題而開發出來的，其目的在于對壓電執行元件而言，不使其中的變位區域的壓電層的壓電特性下降，使整個壓電層的介電常數減小。
第1方面的發明提供了一種壓電執行元件，該壓電執行元件擁有下電極、形成在該下電極上的壓電層以及和所述下電極一起將電壓施加給所述壓電層的上電極。所述壓電層由變位區域的壓電層和位于所述變位區域以外的部分上的布線區域的壓電層構成。所述布線區域的壓電層的介電常數比所述變位區域的壓電層的介電常數小。
這樣做以后，根據本發明，不會導致變位區域的壓電層的壓電特性下降，而且僅通過減小布線區域的介電常數，就能使整個壓電層的介電常數減小。
第2方面的發明提供了另一種壓電執行元件，該壓電執行元件擁有下電極、形成在該下電極上的壓電層以及和所述下電極一起將電壓施加給所述壓電層的上電極。所述壓電層由變位區域的壓電層和位于所述變位區域以外的部分上的布線區域的壓電層構成。所述變位區域的壓電層為鈣鈦礦型結構；而所述布線區域的壓電層為燒綠石型結構。
這樣做以后，因為變位區域的壓電層為鈣鈦礦型結構，而布線區域的壓電層為燒綠石型結構，所以變位區域的壓電層就具有鐵電性，且布線區域的壓電層的介電常數比變位區域的壓電層的介電常數小。結果是，根據本發明，變位區域的壓電層的壓電特性不會下降，整個壓電層的介電常數會減小。
第3方面的發明是這樣的，在所述第2方面的發明中，在變位區域的壓電層的上電極一側的那個面上或者是變位區域的壓電層的下電極一側的那個面上，形成了由鈦酸鉛鑭制成的結晶控制層。
這樣做以后，因為在變位區域壓電層的靠近上電極的那個面上或者是在變位區域壓電層靠近下電極的那個面上，形成了由鈦酸鉛鑭制成的結晶控制層，所以在形成壓電層時，變位區域的壓電層能夠進行鈣鈦礦型結構成長。結果是，在本發明的結構下，能夠讓變位區域的壓電層進行鈣鈦礦型結構成長。
第4方面的發明是這樣的，在所述第3方面的發明中，在結晶控制層的遠離所述壓電層的那個面上形成了由Pt、Pt-Ti合金及Tr-Ti合金中之一制成的活性層。
這樣做以后，就在結晶控制層的遠離所述壓電層的那個面上形成了具有讓鈦酸鉛鑭層起結晶控制層之作用的功能的活性層，所以所述鈦酸鉛鑭作為結晶控制層所起的作用就更大了。這樣以來，在形成壓電層的時候，就確實能讓變位區域的壓電層進行鈣鈦礦型結構成長。結果是，在本發明的結構下，確實能讓變位區域的壓電層進行鈣鈦礦型結構成長。
第5方面的發明是這樣的，在所述第1方面的發明中，壓電層由含鈦酸鉛、鋯酸鈦酸鉛、鋯酸鉛、鈦酸鉛鑭、鋯酸鈦酸鉛鑭以及鎂鈮酸鉛中之至少一種物質的壓電陶瓷制成。
這樣做以后，根據本發明，因為壓電層由具有鐵電性的所述壓電陶瓷制成，所以變位區域的壓電層的壓電特性就很高。
第6方面的發明是這樣的，在所述第2方面的發明中，壓電層由含鈦酸鉛、鋯酸鈦酸鉛、鋯酸鉛、鈦酸鉛鑭、鋯酸鈦酸鉛鑭以及鎂鈮酸鉛中之至少一種物質的壓電陶瓷制成。
這樣做以后，能得到和上述第5方面的發明一樣的作用效果。
第7方面的發明，為擁有上述第1方面的發明所涉及的壓電執行元件的噴墨頭。
第8方面的發明，為擁有上述第2方面的發明所涉及的壓電執行元件的噴墨頭。
第9方面的發明，為擁有上述第7方面的發明所涉及的噴墨頭的噴墨式記錄裝置。
第10方面的發明，為擁有上述第8方面的發明所涉及的噴墨頭的噴墨式記錄裝置。
第11方面的發明提供了一種壓電執行元件的制造方法。包括在基板上形成由Pt、Pt-Ti合金及Ir-Ti合金中之一制成的上電極的工序；在該上電極上形成鈦酸鉛鑭層的工序；將該鈦酸鉛鑭層中與變位區域對應的部分個別化的工序；在所述上電極上及已經個別化了的鈦酸鉛鑭層上形成壓電層的工序；在該壓電層上形成下電極的工序。
第12方面的發明提供了一種壓電執行元件的制造方法。包括在基板上形成由Pt、Pt-Ti合金及Ir-Ti合金中之一制成的上電極的工序；將該上電極中與變位區域相對應的部分個別化的工序；在所述基板上及已個別化的上電極上形成鈦酸鉛鑭層的工序；在該鈦酸鉛鑭層上形成壓電層的工序；在該壓電層上形成下電極的工序。
第13方面的發明提供了一種壓電執行元件的制造方法。包括在基板上形成振動板且在該振動板上形成下電極的工序或者在基板上形成兼作振動板的下電極的工序；在所述下電極上形成由Pt、Pt-Ti合金及Ir-Ti合金中之一制成的活性層的工序；在該活性層上形成鈦酸鉛鑭層的工序；將該鈦酸鉛鑭層中對應于變位區域的部分個別化的工序；在所述活性層上及已經個別化的鈦酸鉛鑭層上形成壓電層的工序；以及在該壓電層上形成上電極的工序。
第14方面的發明提供了一種壓電執行元件的制造方法。包括在基板上形成振動板且在該振動板上形成下電極的工序或者在基板上形成兼作振動板的下電極的工序；在所述下電極上形成由Pt、Pt-Ti合金及Ir-Ti合金中之一制成的活性層的工序；將該活性層中對應于變位區域的部分個別化的工序；在所述下電極上及已經個別化的活性層上形成鈦酸鉛鑭層的工序；在該鈦酸鉛鑭層上形成壓電層的工序；以及在該壓電層上形成上電極的工序。
發明的效果根據本發明所涉及的壓電執行元件，既為使變位區域的壓電層具有高壓電特性而維持了高介電常數，又將不需要壓電特性的布線區域的壓電層的介電常數減小了。這樣以來，既不會讓壓電執行元件的變位特性下降，又會使整個壓電層的介電常數減小。結果是，既能減少驅動電路的負荷，又能使噴出特性提高，實現了二者的兩立。
圖1為實施例所涉及的噴墨式記錄裝置的概略結構圖。
圖2為一立體圖，示出了實施例所涉及的噴墨頭的一部分。
圖3為實施例所涉及的噴墨頭的俯視圖。
圖4為沿圖3中的A-A線剖開的剖面圖。
圖5為沿圖3中的B-B線剖開的剖面圖。
圖6為一示出了實施例所涉及的由鈣鈦礦型結構的壓電體和燒綠石型結構的壓電體疊層構成的兩層膜的膜厚比與介電常數的關系的圖。
圖7(a)～圖7(d)為第1個實施例所涉及的噴墨頭的一部分制造工序圖。
圖8(a)～圖8(d)為第1個實施例所涉及的噴墨頭的一部分制造工序圖。
圖9為第2個實施例所涉及的噴墨頭的剖面圖。
圖10(a)～圖10(e)為第2個實施例所涉及的噴墨頭的一部分制造工序圖。
圖11(a)～圖11(d)為第2個實施例所涉及的噴墨頭的一部分制造工序圖。
圖12為第3個實施例所涉及的噴墨頭的剖面圖。
圖13(a)～圖13(e)為第3個實施例所涉及的噴墨頭的一部分制造工序圖。
圖14(a)～圖14(e)為第3個實施例所涉及的噴墨頭的一部分制造工序圖。
圖15為第3個實施例所涉及的噴墨頭的一個變形的剖面圖。
具體實施例方式
(第1個實施例)如圖1所示，本實施例所涉及的噴墨頭1被裝在的噴墨打印機3(噴墨式記錄裝置)上，讓噴出的墨滴落在白紙等記錄介質5上而進行記錄。
噴墨頭1裝在沿著滑架軸7作往返運動的滑架9上，隨滑架9一起在主掃描方向X上往返運動。滑架9每沿主掃描方向X做一條掃描線那么大的移動，滾子10就將記錄介質5沿副掃描方向Y送一下。
如圖2所示，噴墨頭1上擁有由共用墨室11、多個壓力室19及多個噴嘴15構成的頭主體部分17及將壓力施加給壓力室19內的墨的壓電執行元件21。
沿副掃描方向Y每相隔一定的間隔設置一個頭主體部分17的壓力室19，壓力室19的開口剖面(XY剖面)在主掃描方向X上的形狀近似為細長的矩形。在壓力室19底部的長邊方向的一端(圖2的右側一端)形成了與共用墨室11相通的供墨口23；在它的另一端(圖2的左側一端)形成了與噴嘴15相通的墨流路25。
如圖2～5所示，壓電執行元件21擁有2μm厚且由Cr制成的振動板26、形成在振動板26上厚度5.5μm且由Cu制成的共用電極27、形成在共用電極27上厚度3.0μm且由Pb(Zr，Ti)O3(PZT)制成的壓電體29、形成在壓電體29上厚度0.05μm且由鈦酸鉛鑭(PLT、(Pb，La)TiO3)制成的結晶控制層28、形成在結晶控制層28上厚度0.2μm且由Pt制成的個別電極33以及形成在壓電體29上且接在個別電極33上厚度0.2μm且由Pt制成的電極布線34(圖2中將它省略了)。需提一下，本發明中所說的下電極由共用電極27構成，壓電層由壓電體29構成，上電極由個別電極33及電極布線34構成。
這里，稱壓電執行元件21中對應于各個壓力室19的那一部分(各壓力室19的正上方的部分)為變位區域，稱壓電執行元件21中變位區域以外的部分為布線區域。
讓結晶控制層28及個別電極33形成在對應于變位區域的那一部分上。結晶控制層28，為一在下述形成壓電體29時讓形成在結晶控制層28上的壓電體29進行鈣鈦礦型結構生長的層。
然而，Pt具有讓形成在該Pt上的鈦酸鉛鑭起結晶控制層之作用的功能。這里，因為個別電極33由Pt制成，故該個別電極33兼具有讓所述鈦酸鉛鑭起結晶控制層之作用的作用。需提一下，本發明中所說的活性層由個別電極33構成。
變位區域的壓電體29a的結晶性為鈣鈦礦型結構。鈣鈦礦型結構為由ABO3(A為Pb，B包含Zr及Ti)表示的立方晶系結晶結構。鈣鈦礦型結構的壓電體29為鐵電體。另一方面，布線區域的壓電體29b的結晶性為燒綠石型結構，燒綠石型結構為由A2B2O7(A為Pb，B包含Zr及Ti)表示的結晶結構。如下所述，燒綠石型結構的壓電體29的介電常數比鈣鈦礦型結構的壓電體29的介電常數低。
圖6示出了由鈣鈦礦型結構的壓電體(以下稱其為鈣鈦礦層)和燒綠石型結構的壓電體(以下稱其為燒綠石層)疊層構成的兩層膜的膜厚比與介電常數的關系。兩層膜的膜厚加起來一共為3μm。例如，若鈣鈦礦層的膜厚為2.1μm，則燒綠石層的膜厚就為0.9μm。由圖6可知，鈣鈦礦層的膜厚越厚，相對介電常數就越大；燒綠石層的膜厚越大，則相對介電常數就越小。
由圖6可知，在鈣鈦礦層的膜厚為2.1μm，燒綠石層的膜厚為0.9μm的情況下，相對介電常數為90。而且若從該相對介電常數換算一下的話，膜厚3.0μm的燒綠石層的介電常數為32.9(在鈣鈦礦層及燒綠石層的膜厚為1.5μm時，相對介電常數為60，若從該相對介電常數換算一下的話，膜厚3.0μm的燒綠石層的介電常數為32.8)。從圖6還知，膜厚3.0μm的鈣鈦礦層的介電常數為350(300～450)。如上所述，可使布線區域的壓電體由燒綠石層構成時的靜電電容大約為布線區域的壓電體為鈣鈦礦層時的1/10。
這里，可以這樣認為，若在作為布線區域的壓電體的膜厚3.0μm的鈣鈦礦型結構的PZT膜上形成介電常數3.55的PI(聚酰亞胺)膜作低介電常數膜，就能使靜電電容減少到1/10左右(參考上述特開平9-156099號公報)。從單純的計算來看，設一膜厚0.274μm的PI膜，即可使靜電電容減少到1/10。然而，很難通過印刷等涂敷成膜法來形成膜厚在1μm以下的PI膜，而且，當PI膜的膜厚在1μm以下的時候，也保證不了PI膜的性能即絕緣性。因此，要想通過形成PI膜而使靜電電容下降，不得不讓PI膜的膜厚在1μm以上。而PI膜的膜厚在1μm以上以后，又會在布線區域和變位區域的壓電體上產生階梯，而導致產品合格率下降。
在為將靜電電容減少到1/10左右而利用濺射法、CVD成膜法等形成作為所述低介電常數膜的SiO2層、TiO2層等的情況下，也是出于同樣的理由，而產生上述階梯，導致產品合格率下降。而且，此時還需要微細的圖案化處理和真空工序，故會導致工序增加，甚至是成本下降。
與此相對，在本實施例中，因為讓變位區域的壓電體29a的結晶性為鈣鈦礦型結構，同時又讓布線區域的壓電體29b的結晶性為燒綠石型結構，故能夠防止由于上述階梯而引起布線斷線，進而導致成品合格率下降。同時，還能在低成本下將布線區域的靜電電容降低到1/10。
上述電極布線34，接在每一個個別電極33的一端及將電壓施加在每一個個別電極33上的電壓輸入端(未圖示)。
(噴墨頭的制造方法)參考圖7及圖8，說明噴墨頭1的制造方法。以下所示的噴墨頭1的制造方法被稱為轉寫工法。
首先，如圖7(a)所示，利用濺射法、蒸發法等在MgO基板47上形成由Pt制成的上電極49。
接著，如圖7(b)所示，利用濺射法、蒸發法在上電極49上形成鈦酸鉛鑭層30。
接著，如圖7(c)所示，蝕刻變位區域的鈦酸鉛鑭層30而讓它獨立，即形成結晶控制層28。
接著，如圖7(d)所示，利用濺射法、蒸發法等在結晶控制層28及上電極49上形成由Pb(Zr，Ti)O3制成的壓電體29。于是，形成在結晶控制層28上即變位區域上的壓電體29a就以鈣鈦礦型結構成長。另一方面，形成在上電極49上即布線區域上的壓電體29b則以燒綠石型結構成長。
接著，如圖8(a)所示，利用濺射法、蒸發法等在壓電體29上形成由Cu制成的共用電極27。之后，再利用濺射法、蒸發法等在共用電極27上形成由Cr制成的振動板26。
接著，如圖8(b)所示，將形成有壓力室19的頭主體部分17電沉積(electro-deposition)到振動板26上。
接著，如圖8(c)所示，利用蝕刻法等將MgO基板47除去。
最后，如圖8(d)所示，通過蝕刻等讓對應于變位區域的上電極49及對應于要形成電極布線34的那一部分上電極49個別化，而形成個別電極33及電極布線34。與此同時，也將變位區域的壓電體29a個別化。
(噴墨頭的工作方法)這里，說明本實施例所涉及的噴墨頭的工作方法。首先，將電壓施加到共用電極27及個別電極33上。壓電體29就在加到兩電極27、33的電壓的作用下而伸縮。該伸縮受振動板26約束，壓電執行元件21就在疊層方向上發生彎曲變形。壓力室19內的容積由于該彎曲變形而變化，這樣壓力室19內的墨就從噴嘴15通過墨流路25噴出來。
根據本實施例，因為在變位區域的壓電體29a和個別電極33之間沉積了由鈦酸鉛鑭制成的結晶控制層28，故就能在形成壓電體29的時候讓變位區域的壓電體29a進行鈣鈦礦型結構成長。因此，根據本實施例所涉及的結構，可讓變位區域的壓電體29a進行鈣鈦礦型結構成長。
根據本實施例，因為個別電極33還兼具讓上述鈦酸鉛鑭層起結晶控制層28之作用的作用，故上述鈦酸鉛鑭作為結晶控制層28的作用就更大。因此，根據本實施例所涉及的結構，確實可在形成壓電體29的時候讓變位區域的壓電體29a進行鈣鈦礦型結構成長。
根據本實施例，變位區域的壓電體29a為鈣鈦礦型結構，另一方面，布線區域的壓電體29b為燒綠石型結構，故變位區域的壓電體29a具有鐵電性，布線區域的壓電體29b的介電常數比變位區域的壓電體29a的介電常數小。因此，變位區域的壓電體29a的壓電特性提高，整個壓電體29的介電常數減小。結果是，既能防止變位區域的壓電體29a的壓電特性下降，又能使整個壓電體29的介電常數減小。
根據本實施例，壓電體29是由具有鐵電性的Pb(Zr，Ti)O3制成的，故可使變位區域的壓電體29a的壓電特性很高。
需提一下，根據本實施例，個別電極33是由Pt制成的，不僅如此，還可由Pt-Ti合金或者是Ir-Ti合金制成個別電極。
(第2個實施例)本實施例所涉及的壓電執行元件，是將上電極個別化以后，再在該上電極上形成結晶控制層的一種壓電執行元件。結構基本上和第1個實施例中的壓電執行元件相同，下面對和第1個實施例不同的地方進行說明。
如圖9所示，壓電執行元件21擁有2μm厚且由Cr制成的振動板26、形成在振動板26上厚度5.5μm且由Cu制成的共用電極27、形成在共用電極27上厚度3.0μm且由Pb(Zr，Ti)O3制成的壓電體29、形成在壓電體29上厚度0.05μm且由鈦酸鉛鑭制成的結晶控制層28、形成在結晶控制層28上厚度0.2μm且由Pt制成的個別電極33以及形成在結晶控制層28上且接在個別電極33上厚度0.2μm且由Pt制成的電極布線34。
(噴墨頭的制造方法)參考圖10及圖11，說明噴墨頭1的制造方法。以下所示的噴墨頭1的制造方法被稱為轉寫工法。
首先，如圖10(a)所示，在MgO基板47上形成由Pt制成的上電極49。
接著，如圖10(b)所示，通過蝕刻等將變位區域的上電極49個別化而形成個別電極33。
接著，如圖10(c)所示，利用濺射法、蒸發法在個別電極33及MgO基板47上形成由鈦酸鉛鑭制成的結晶控制層28。
接著，如圖10(d)所示，利用濺射法、蒸發法等在結晶控制層28上形成由Pb(Zr，Ti)O3制成的壓電體29。于是，形成在形成在個別電極33上的結晶控制層28上即變位區域上的壓電體29a就以鈣鈦礦型結構成長。另一方面，形成在形成在MgO基板47上的結晶控制層28上即布線區域上的壓電體29b則以燒綠石型結構成長。需提一下，形成在布線區域的壓電體29b之所以不進行鈣鈦礦型結構成長，是因為直接形成在MgO基板47上的鈦酸鉛鑭作為結晶控制層28的作用不能充分發揮出來之故。
接著，如圖10(e)所示，利用濺射法、蒸發法等在壓電體29上形成由Cu制成的共用電極27。之后，再利用濺射法、蒸發法等在共用電極27上形成由Cr制成的振動板26。
接著，如圖11(a)所示，將形成有壓力室的頭主體部分17電沉積到振動板26上。
接著，如圖11(b)所示，利用蝕刻法等將MgO基板47除去。
接著，如圖11(c)所示，在布線區域的結晶控制層28上形成Pt層，之后再通過蝕刻等將對應于要形成電極布線34的那一部分上述Pt層個別化，這樣來形成電極布線34。
最后，如圖11(d)所示，通過蝕刻等將個別電極33及壓電體29個別化。
需提一下，在本實施例中也能得到和第1個實施例一樣的效果。
(第3個實施例)本實施例所涉及的壓電執行元件是利用所謂的直接工法制成的。結構基本上和第1個實施例中的壓電執行元件相同，下面，對和第1個實施例不同的地方進行說明。
如圖12所示，壓電執行元件21擁有2μm厚且由Cr制成的振動板26、形成在振動板26上厚度5.5μm且由Cu制成的共用電極27、形成在共用電極27上厚度50nm且由Ti制成的粘接層32、形成在粘接層32上厚度0.2μm且由Pt-Ti合金制成的配向性控制層36、形成在配向性控制層36上厚度50nm且由鈦酸鉛鑭制成的結晶控制層28、形成在結晶控制層28上厚度3.0μm且由Pb(Zr，Ti)O3(PZT)制成的壓電體29、形成在壓電體29上厚度0.2μm且由Pt制成的個別電極33、以及形成在壓電體29上且接在個別電極33上厚度0.2μm且由Pt制成的電極布線34。需提一下，本發明中所說的活性層由配向性控制層36構成。
粘接層32起將共用電極27和配向性控制層36粘接起來的作用。配向性控制層36，不管基板是什么材料，都能讓變位區域的壓電體29a進行鈣鈦礦型結構成長。配向性控制層36還兼具讓上述鈦酸鉛鑭起結晶控制層28之作用的作用。配向性控制層36中的Ti的含有率為1～2％。
(噴墨頭的制造方法)參考圖13及圖14，說明噴墨頭1的制造方法。以下所示的噴墨頭1的制造方法被稱為直接工法。
首先，如圖13(a)所示，在Si基板48上形成由Cr制成的振動板26。
其次，如圖13(b)所示，在振動板26上形成由Cu制成的共用電極27。
其次，如圖13(c)所示，在共用電極27上形成由Ti制成的粘接層32。
其次，如圖13(d)所示，在粘接層32上形成由Pt-Ti合金制成的配向性控制層36。
其次，如圖13(e)所示，在配向性控制層36上形成鈦酸鉛鑭層30。
其次，如圖14(a)所示，通過蝕刻等將變位區域的鈦酸鉛鑭層30個別化，而形成結晶控制層28。
其次，如圖14(b)所示，利用濺射法、蒸發法等在結晶控制層28及配向性控制層36上形成由Pb(Zr，Ti)O3制成的壓電體29。于是，形成在結晶控制層28上即變位區域上的壓電體29a就進行鈣鈦礦型結構成長。另一方面，形成在配向性控制層36上即布線區域上的壓電體29b則進行燒綠石型結構成長。
接著，如圖14(c)所示，利用濺射法、蒸發法等在壓電體29上形成由Pt制成的上電極49。
接著，如圖14(d)所示，通過蝕刻等讓對應于變位區域的上電極49及對應于要形成電極布線34的那一部分上電極49個別化，而形成個別電極33及電極布線34。與此同時，也將變位區域的壓電體29a個別化。
最后，如圖14(e)所示，加工Si基板48，而形成形成有壓力室19的頭主體部分17。需提一下，從能夠比較容易地加工Si基板48而形成壓力室19的觀點來看，可在Si基板48和振動板26之間設一阻擋層(未示)。
在本實施例中也能得到和第1個實施例一樣的效果。
需提一下，在本實施例中，在共用電極27和配向性控制層36之間設了粘接層32，不設粘接層32也是可以的。
根據本實施例，配向性控制層36由Pt-Ti合金制成，不僅如此，還可由Ir-Ti合金制成也是可以的。
根據本實施例，是通過蝕刻等將變位區域的鈦酸鉛鑭層30個別化而形成結晶控制層28的，不僅如此，如圖15所示，將由Pt-Ti合金制成的配向性控制層36個別化來代替將鈦酸鉛鑭層30個別化，也能如上所述，讓變位區域的壓電體29a進行鈣鈦礦型結構成長。
根據上述各實施例，振動板26和共用電極27是分開的，不僅如此，共用電極27也兼作振動板。
根據上述各實施例，壓電體29由Pb(Zr，Ti)O3制成。不僅如此，壓電體29只要由含鈦酸鉛(PbTiO3)、鋯酸鈦酸鉛(Pb(Zr，Ti)O3)、鋯酸鉛(PbZrO3)、鈦酸鉛鑭((Pb，La)TiO3)、鋯酸鈦酸鉛鑭((Pb，La)(Zr，Ti)O3)以及鎂鈮酸鉛(Pb(Mg，Nb)O3)中之至少一種物質的壓電陶瓷等構成即可。還可使用與上述各實施例中的厚度不同的壓電體。
根據上述各實施例，在頭主體部分17上形成了共用電極27，不僅如此，還可在頭主體部分17上形成個別電極33。此時，共用電極27形成在壓電體29上。
共用電極27、個別電極33及頭主體部分17等的材料和厚度，都可與上述各實施例中的不同。
產業上的利用可能性綜上所述，本發明可用到電腦、傳真及復印機等中的打印部分上。
權利要求
1.一種壓電執行元件，其擁有下電極、形成在該下電極上的壓電層以及和所述下電極一起將電壓施加給所述壓電層的上電極，其特征在于所述壓電層由變位區域的壓電層和位于所述變位區域以外的部分上的布線區域的壓電層構成；所述布線區域的壓電層的介電常數比所述變位區域的壓電層的介電常數小。
2.一種壓電執行元件，其擁有下電極、形成在該下電極上的壓電層以及和所述下電極一起將電壓施加給所述壓電層的上電極，其特征在于所述壓電層由變位區域的壓電層和位于所述變位區域以外的部分上的布線區域的壓電層構成；所述變位區域的壓電層為鈣鈦礦型結構；而所述布線區域的壓電層為燒綠石型結構。
3.根據權利要求2所述的壓電執行元件，其特征在于在變位區域的壓電層的上電極一側的那個面上或者是變位區域的壓電層的下電極一側的那個面上，形成有由鈦酸鉛鑭制成的結晶控制層。
4.根據權利要求3所述的壓電執行元件，其特征在于在結晶控制層的遠離所述壓電層的那個面上，形成有由Pt、Pt-Ti合金及Tr-Ti合金中之一制成的活性層。
5.根據權利要求1所述的壓電執行元件，其特征在于壓電層由含鈦酸鉛、鋯酸鈦酸鉛、鋯酸鉛、鈦酸鉛鑭、鋯酸鈦酸鉛鑭以及鎂鈮酸鉛中之至少一種物質的壓電陶瓷制成。
6.根據權利要求2所述的壓電執行元件，其特征在于壓電層由含鈦酸鉛、鋯酸鈦酸鉛、鋯酸鉛、鈦酸鉛鑭、鋯酸鈦酸鉛鑭以及鎂鈮酸鉛中之至少一種物質的壓電陶瓷制成。
7.一種噴墨頭，其特征在于擁有權利要求1所述的壓電執行元件。
8.一種噴墨頭，其特征在于擁有權利要求2所述的壓電執行元件。
9.一種噴墨式記錄裝置，其特征在于擁有權利要求7所述的噴墨頭。
10.一種噴墨式記錄裝置，其特征在于擁有權利要求8所述的噴墨頭。
11.一種壓電執行元件的制造方法，其特征在于包括在基板上形成由Pt、Pt-Ti合金及Ir-Ti合金中之一制成的上電極的工序；在該上電極上形成鈦酸鉛鑭層的工序；將該鈦酸鉛鑭層中與變位區域對應的部分個別化的工序；在所述上電極上及已經個別化了的鈦酸鉛鑭層上形成壓電層的工序；以及在該壓電層上形成下電極的工序。
12.一種壓電執行元件的制造方法，其特征在于包括在基板上形成由Pt、Pt-Ti合金及Ir-Ti合金中之一制成的上電極的工序；將該上電極中與變位區域相對應的部分個別化的工序；在所述基板上及已個別化的上電極上形成鈦酸鉛鑭層的工序；在該鈦酸鉛鑭層上形成壓電層的工序；以及在該壓電層上形成下電極的工序。
13.一種壓電執行元件的制造方法，其特征在于包括在基板上形成振動板且在該振動板上形成下電極的工序或者在基板上形成兼作振動板的下電極的工序；在所述下電極上形成由Pt、Pt-Ti合金及Ir-Ti合金中之一制成的活性層的工序；在該活性層上形成鈦酸鉛鑭層的工序；將該鈦酸鉛鑭層中對應于變位區域的部分個別化的工序；在所述活性層上及已經個別化的鈦酸鉛鑭層上形成壓電層的工序；以及在該壓電層上形成上電極的工序。
14.一種壓電執行元件的制造方法，其特征在于包括在基板上形成振動板且在該振動板上形成下電極的工序或者在基板上形成兼作振動板的下電極的工序；在所述下電極上形成由Pt、Pt-Ti合金及Ir-Ti合金中之一制成的活性層的工序；將該活性層中對應于變位區域的部分個別化的工序；在所述下電極上及已經個別化的活性層上形成鈦酸鉛鑭層的工序；在該鈦酸鉛鑭層上形成壓電層的工序；以及在該壓電層上形成上電極的工序。
全文摘要
本發明公開了涉及一種壓電執行元件、其制造方法及噴墨頭與噴墨式記錄裝置。壓電執行元件21擁有振動板26、形成在振動板26上的共用電極27、形成在共用電極27上的壓電體29、形成在壓電體29上的結晶控制層28、形成在結晶控制層28上的個別電極33以及形成在壓電體29上的電極布線34。所形成的結晶控制層28位于與變位區域相對應的那一部分上，變位區域的壓電體29a的結晶性為鈣鈦礦型結構，布線區域的壓電體29b的結晶性為燒綠石型結構。
文檔編號B41J2/14GK1484329SQ03153619
公開日2004年3月24日 申請日期2003年8月15日 優先權日2002年8月21日
發明者西村和夫 申請人:松下電器產業株式會社