壓電致動器、液體噴射頭、以及壓電致動器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及壓電致動器、液體噴射頭、以及壓電致動器的制造方法。
【背景技術】
[0002] 在作為壓電致動器的代表例已知的噴墨式記錄頭等所使用的壓電元件中，為了實 際提高壓電體層的壓電特性，在其晶系是菱面體晶時優選在（100)面取向。而且，例如，公 開有為了使鋯鈦酸鉛（PZT)在（100)面優先取向，在下部電極上經由鈦酸鉛層形成由鋯鈦 酸鉛構成的壓電體層的壓電元件的制造方法（例如，參照專利文獻1)。另外，公開有將鑭氧 化鎳（LNO)作為種子層使用，使鐵酸鉍系以及鈦酸鉍系的壓電體層在（100)面優先取向的 技術（例如，參照專利文獻2)。并且，還提出有將由能夠形成PZT結晶的B位的金屬元素構 成的緩沖層作為種子層使其在（100)面優先取向的技術（例如，參照專利文獻3)。
[0003] 專利文獻1 :日本特開2011 - 238774號公報
[0004] 專利文獻2 :日本特開2012 - 006182號公報
[0005] 專利文獻3 :日本特開2005 - 340428號公報
[0006] 然而，在制造噴墨式記錄頭時，壓電體層除了形成在成為能動部的下部電極上以 外，還形成在成為非能動部的絕緣體層上，但由于基底的影響，存在未有效地取向的情況。 另外，還存在在能動部與非能動部的邊界取向產生波動，取向度局部降低的問題。這樣的取 向度的降低導致位移量的降低以及裂縫的產生。
[0007] 此外，這樣的問題不光是噴墨式記錄頭，當然，在噴出墨以外的液滴的其他液體噴 射頭中也同樣存在，另外，在液體噴射頭以外所使用的壓電元件、壓電致動器中也同樣存 在。

【發明內容】

[0008] 本發明鑒于這樣的情況，目的在于提供能夠不管基底如何使壓電體層在（100)面 優先取向，能夠以不伴隨位移量的降低的方式抑制裂縫的產生的壓電致動器、液體噴射頭、 以及壓電致動器的制造方法。
[0009] 為了解決上述課題的本發明的方式是一種壓電致動器，其特征在于，具備振動板； 第一電極，其形成于上述振動板上；第一種子層，其設置于上述第一電極上；第二種子層， 其設置在上述振動板上的、至少與上述第一電極鄰接的位置；第一壓電體層，其設置于上述 第一種子層上，具有鈣鈦礦結構；第二壓電體層，其以覆蓋上述第一壓電體層以及上述第二 種子層的方式設置；以及第二電極，其設置于上述第二壓電體層上，上述第一壓電體層以及 上述第二壓電體層在（100)面優先取向。根據這樣的方式，通過在能動部以及非能動部分 別以規定的厚度設置第一種子層以及第二種子層，能夠防止能動部與非能動部的邊界上的 壓電體層（第一壓電體層以及第二壓電體層）的取向的波動，且不管基底如何都使壓電體 層在（100)面優先取向，能夠抑制裂縫的產生。另外，能夠在能動部抑制位移量的降低。
[0010] 這里，優選上述第一種子層的厚度比上述第二種子層薄。由此，能夠在能動部，減 少對壓電體層施加的電壓下降的影響，能夠進一步抑制位移量的降低。
[0011] 這里，優選上述第一種子層的厚度小于20nm。由此，能夠進一步減少對壓電體層施 加的電壓下降的影響，能夠可靠地抑制位移量的降低。
[0012] 這里，優選上述第二種子層的厚度處于20nm以上、80nm以下的范圍內。由此，第二 種子層的厚度為最佳，能夠防止能動部與非能動部的邊界上的壓電體層的取向的波動，并 使壓電體層的整體可靠地在（100)面優先取向，能夠進一步抑制裂縫的產生。
[0013] 這里，優選上述第一種子層對上述第一壓電體層占有率為30 %以上。由此，第一種 子層的取向控制功能提高。
[0014] 這里，優選上述第二種子層從上述振動板側延伸到上述第一壓電體層側。由此，成 為從振動板到第一壓電體層被取向控制的壓電體層。
[0015] 優選上述第二種子層的厚度在上述振動板側比在上述第一壓電體層側薄。由此， 在振動板上可靠地形成被取向控制的壓電體層。
[0016] 這里，優選上述第一電極由在（111)面優先取向的鉑構成。由此，能夠在（111)面 優先取向的鉑上設置在（100)面優先取向的壓電體層。
[0017] 這里，優選上述第一種子層以及上述第二種子層由包含鉍、鐵以及鈦的具有鈣鈦 礦結構的復合氧化物構成。由此，能夠使壓電體層容易地在（100)面優先取向。
[0018] 另外，本發明的另一方式是液體噴射頭，其特征在于，具備上述方式的壓電致動 器。根據這樣的方式，能夠實現能夠不管基底如何都使壓電體層在（100)面優先取向，能夠 以不伴隨位移量的降低的方式抑制裂縫的產生的液體噴射頭。
[0019] 另外，本發明的另一方式是一種壓電致動器的制造方法，其特征在于，包含：在振 動板上依次形成第一電極、第一種子層以及第一壓電體層的步驟；對上述第一電極、上述第 一種子層以及上述第一壓電體層一并進行圖案化的步驟；在上述振動板上的、至少與上述 第一電極鄰接的位置形成第二種子層的步驟；以及以覆蓋上述第一壓電體層以及上述第二 種子層的方式形成第二壓電體層的步驟。根據這樣的方式，能夠分別以任意的厚度形成第 一種子層以及第二種子層，所以能夠提供能夠防止能動部與非能動部的邊界上的壓電體層 的取向的波動，且不管壓電體層如何都在（100)面優先取向，能夠以不伴隨位移量的降低 的方式抑制裂縫的產生的壓電致動器的制造方法。
[0020] 這里，優選以比上述第二種子層的厚度薄的方式形成上述第一種子層。由此，能夠 在能動部，減少對壓電體層施加的電壓下降的影響，能夠進一步抑制位移量的降低。
[0021] 這里，優選利用液相法形成上述第二種子層。由此，分別以任意的厚度形成第一種 子層以及第二種子層變得容易，所以能夠進一步防止能動部與非能動部的邊界上的取向的 波動，且不管基底如何都使壓電體層的整體可靠地在（100)面優先取向，能夠抑制裂縫的 產生。
【附圖說明】
[0022] 圖1是表示實施方式1的記錄頭的簡要結構的分解立體圖。
[0023] 圖2是實施方式1的記錄頭的俯視圖。
[0024] 圖3是實施方式1的記錄頭的剖視圖以及主要部位放大剖視圖。
[0025] 圖4是表示實施方式1的記錄頭的制造步驟的剖視圖。
[0026] 圖5是表示實施方式1的記錄頭的制造步驟的剖視圖。
[0027] 圖6是表示實施方式1的記錄頭的制造步驟的剖視圖。
[0028] 圖7是表示實施方式1的記錄頭的制造步驟的剖視圖。
[0029] 圖8是表示實施例1、2的能動部的壓電體層的X射線衍射圖案的圖。
[0030] 圖9是表示實施例1、2的非能動部的壓電體層的X射線衍射圖案的圖。
[0031] 圖10是表示比較例1~3的能動部的壓電體層的X射線衍射圖案的圖。
[0032] 圖11是表示比較例1~3的非能動部的壓電體層的X射線衍射圖案的圖。
[0033] 圖12是表示本發明的一實施方式的記錄裝置的簡要結構的圖。
【具體實施方式】
[0034] 實施方式1
[0035] 圖1是作為本發明的實施方式1的液體噴射頭的一個例子的噴墨式記錄頭的分解 立體圖，圖2是圖1的俯視圖。另外，圖3 (a)是按圖2的A-A'線的剖視圖，圖3(b)是按 圖3(a)的B-B'線的剖視圖。
[0036] 如圖所示，在記錄頭I所具備的流路形成基板10形成有壓力產生室12。而且，通 過多個隔壁11劃分成的壓力產生室12沿著并列設置噴出相同顏色的墨的多個噴嘴開口 21 的方向并列設置。以下，將該方向稱為壓力產生室12的并列設置方向或者第一方向X，將與 第一方向X正交的方向稱為第二方向Y。
[0037] 另外，在流路形成基板10的壓力產生室12的長邊方向的一端部一側，即與第一方 向X正交的第二方向Y的一端部側，通過多個隔壁11劃分有墨供給通路13和連通路14。 在連通路14的外側（在第二方向Y與壓力產生室12相反的一側），形成有構成成為各壓力 產生室12的共用的墨室（液體室）的歧管100的一部分的連通部15。即，在流路形成基板 10設置有由壓力產生室12、墨供給通路13、連通路14以及連通部15構成的液體流路。
[0038] 在流路形成基板10的一個面側，即壓力產生室12等液體流路開口的面，通過粘合 劑、熱焊片等接合有貫穿設置有與各壓力產生室12連通的噴嘴開口 21的噴嘴板20。即，在 噴嘴板20在第一方向X并列設置有噴嘴開口 21。此外，噴嘴板20例如由玻璃陶瓷、硅單晶 基板、不銹鋼等構成。
[0039] 在流路形成基板10的另一面側，形成有振動板50。本實施方式的振動板50通過 例如由二氧化硅等構成的彈性膜51、以及例如由氧化鋯（ZrO2)等構成的絕緣體膜52構成。
[0040] 另外，在絕緣體膜52的上方，經由例如由鈦等構成的緊貼層56,層疊形成第一電 極60、詳細內容后述，設置在第一電極60上的第一種子層65、設置在第一種子層65上的第 一壓電體層71、從第一壓電體層71上經由第一電極60的側面設置到與第一電極60鄰接的 振動板50上的第二種子層66、設置在第二種子層66上的第二壓電體層72、以及設置在第 二壓電體層72上的第二電極80而構成壓電元件300。以下，也將第一壓電體層71和第二 壓電體層72 -并稱為壓電體層70。
[0041] 這里，壓電元件300是指包含第一電極60、第一種子層65、第一壓電體層71、第二 種子層66、第二壓電體層72以及第二電極80的部分。一般地，以將壓電元件300的任意一 方的電極設為共用電極，按各壓力產生室12的每個對另一方的電極以及壓電體層70進行 圖案化的方式構成。在本實施方式中，按每個壓力產生室12將第一電極60切開，作為按每 個后述