專利名稱：壓電元件及備有該壓電元件的噴墨頭以及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及備有第一及第二電極、及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體的壓電元件、備有該壓電元件的噴墨頭、以及它們的制造方法。
背景技術(shù)：
早已眾所周知，壓電體具有一旦施加電壓便進(jìn)行伸縮的性質(zhì)。而且，為了在工業(yè)中利用該性質(zhì)，開發(fā)了備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持的壓電體的壓電元件。該壓電元件被用于噴墨式打印機(jī)的墨水排出用致動器、或硬盤的磁頭驅(qū)動用致動器、或微型泵驅(qū)動用致動器等中。
圖9是基本的壓電元件101的截面模式圖。該壓電元件101是通過將壓電體102加工成膜狀，在該壓電體102的上下兩面上分別配置電極103、104而形成的。壓電體102的厚度通常為1微米～100微米左右，另外，下部電極104的厚度比上部電極103厚，從而剛性比上部電極103的大。另外，壓電體102的自發(fā)極化的方向朝向上部電極103側(cè)。
如圖10所示，上部電極103為正極，一旦將電壓加在兩個電極103、104之間，壓電體102便沿水平方向伸縮。這里，如上所述，由于下部電極104的剛性比上部電極103的大，所以壓電元件101的下部電極104側(cè)的部分呈凸?fàn)?，壓電元?01的上部電極103側(cè)的部分呈凹狀。
如上所述，為了使壓電元件101的形狀變化，有必要使兩個電極103、104的剛性呈不同的值。其另一方面，在壓電體102變形的程度上，也有必要使兩個電極103、104變薄。因此，兩個電極103、104的厚度一般被設(shè)定為數(shù)納米～數(shù)微米。
可是，壓電體的材料有各種各樣的材料，其中，含鉛化合物的壓電材料由于壓電常數(shù)大，所以在工業(yè)上有用。作為含鉛化合物的壓電材料有鉛鈦氧化物(PT)；鉛鈦鋯氧化物(PZT)；以及在PZT中添加了鎂、錳、鈷、鐵、鎳、鈮、鈧、鉭、鉍或鉭等的物質(zhì)等。
另外，壓電體一般由多晶體構(gòu)成，其結(jié)晶性越高，自發(fā)極化的方向越容易一致，另外，壓電常數(shù)也越大，工業(yè)上越有用。因此，迄今常常研究提高壓電體的結(jié)晶性的壓電元件的制造方法。而且，在這些制造方法中，通過制造壓電元件，可靠地提高壓電體的結(jié)晶性?？墒?，在面積大的壓電元件中，形成完全單一晶體的壓電體還不能實現(xiàn)。這里，用于噴墨式打印機(jī)或硬盤等中的壓電元件，其面積也有數(shù)百平方微米，所以在該壓電體中存在許多晶粒邊界。
另外，加在壓電體上的電場強(qiáng)度越大，壓電元件的變形量也越大，所以隨著情況的不同，有時能施加104V/cm以上的強(qiáng)電場。其另一方面，在濕度大的環(huán)境中，將高電壓加在含鉛化合物的壓電體上時，泄漏電流增大，其結(jié)果，有時發(fā)生絕緣破壞。
在濕度大的環(huán)境中施加高電壓時，發(fā)生絕緣破壞的原理的細(xì)節(jié)雖然還不十分清楚，但可以考慮由于水分浸入存在于壓電體中的晶粒邊界或微小的針孔中而產(chǎn)生的泄漏電流是否是其原因呢？這里，如果將壓電體夾在中間的兩個電極的厚度大，則雖然這些電極成為屏障，水分不會浸入壓電體內(nèi)，但為了使壓電元件發(fā)揮功能，如上所述不能使電極的厚度增大。因此，水分通過電極中的針孔，浸入壓電體中的晶粒邊界中，引起絕緣破壞。
因此，如果改進(jìn)壓電體中的晶粒邊界或針孔，可以認(rèn)為提高絕緣的可靠性是可能的。以下，給出改進(jìn)壓電體中的晶粒邊界或針孔的現(xiàn)有例。這里，本說明書中記載的所謂晶粒邊界，是指在由多個晶體(也稱為晶粒)構(gòu)成了壓電體的集合體的情況下，相鄰的晶體之間的邊界而言?？墒牵瑪?shù)學(xué)中定義的邊界指沒有線和厚度的面而言，但這里所說的邊界也包含有厚度的面。具體地說，將相鄰的晶體之間的間隙稱為晶粒邊界。該間隙中存在與晶體不同的物質(zhì)。所謂“與晶體不同的物質(zhì)”是指具有與晶體不同的結(jié)構(gòu)或元素組成的物質(zhì)而言。該間隙有的情況下被與晶體不同的物質(zhì)完全填滿，有的情況下只是其一部分被該物質(zhì)填滿，還留有空間。在留有空間的情況下，一般說來，晶體表面的一部分或全部被與晶體不同的物質(zhì)覆蓋。另外，所謂針孔，是指貫通壓電體的孔而言。在相鄰的晶體之間的間隙貫通壓電體的情況下，該晶粒邊界是針孔。因此，廣義地說，針孔被包含在晶粒邊界中。
專利第3206454號(以下稱專利文獻(xiàn)1)中給出了用介電常數(shù)大的樹脂或陶瓷對水合成中形成的PZT等復(fù)合氧化物中存在的針孔進(jìn)行封孔處理的方法。具體地說，將在溶劑中溶解有樹脂材料或陶瓷的前體的液體涂敷、噴涂、或浸漬到復(fù)合氧化物表面上。從而，用上述液體將復(fù)合氧化物內(nèi)的針孔填滿。此后，進(jìn)行干燥或燒成，使上述液體凝固。
另外，在專利文獻(xiàn)1中，給出了通過將金屬基板浸漬在氧化性水溶液中施加電流，對金屬基板上用水合成法形成的復(fù)合氧化物中存在的針孔進(jìn)行封孔的方法。在該方法中，氧化性水溶液通過復(fù)合氧化物的針孔，與金屬基板接觸，引起電化學(xué)反應(yīng)。由此，針孔內(nèi)的金屬表面變成絕緣性氧化物，能將針孔封閉。
在特開平10-217458號公報(以下稱專利文獻(xiàn)2)中，公開了一種備有被夾在兩個電極之間的壓電體的壓電元件，該壓電元件在晶粒邊界露出區(qū)域中備有比壓電體低的介電常數(shù)的電介質(zhì)。通過這樣構(gòu)成壓電元件，與在晶粒邊界露出區(qū)域什么也沒有的壓電元件相比，能使將電壓加在兩個電極之間時加在晶粒邊界上的電場小，其結(jié)果，能防止以晶粒邊界為原因的絕緣破壞。
可是，專利文獻(xiàn)1所示的用絕緣體填埋復(fù)合氧化物的針孔的方法有以下缺點。即，所使用的液體中的固態(tài)物的濃度越高，干燥·燒成后固態(tài)物的密度也越高，針孔的封閉效果高，另一方面，如果固態(tài)物濃度增高，則液體粘度也增高。因此，該液體不容易進(jìn)入針孔中，封孔效果下降。因此，在該方法中，難以將針孔完全封閉。
另外，在專利文獻(xiàn)1所示的堵塞在金屬基板上形成的復(fù)合氧化物的針孔的方法中，在金屬基板是金或鉑等貴金屬時，難以生成絕緣性氧化物。因此，作為金屬基板，只能使用鈦或鋁等有限的金屬。
另外，在專利文獻(xiàn)2所示的方法中，由于在晶粒邊界露出面上有電介質(zhì)，所以能使加在晶粒邊界上的電壓小，但由于在晶粒邊界上依然施加電壓從而不能完全抑制泄漏電流。
因此，本發(fā)明者們對在濕度大的環(huán)境中施加了高電壓時引起絕緣破壞的原理進(jìn)行了進(jìn)一步研究，其結(jié)果，查明了存在于壓電體中的晶粒邊界上的鉛氧化物與水分引起電化學(xué)反應(yīng)而變質(zhì)，是高濕度下的絕緣破壞的主要原因。
以下，詳細(xì)說明該原理。圖11是備有被兩個電極103、104夾在中間的含有鉛氧化物的壓電體102的壓電元件101的剖面圖。在該壓電元件101中，使上部電極103的厚度比下部電極104薄，以便將電壓加在兩個電極103、104之間時壓電元件101的下部電極104側(cè)的部分呈凸?fàn)?。因此，在上部電極103中存在許多針孔103a。而且，在高濕度下，水分通過上部電極103的針孔103a，浸入柱狀晶體102a之間的晶粒邊界102b中。在晶粒邊界102b中雖然存在絕緣性的PbO(氧化鉛)，但如圖12所示，該PbO與浸入的水分反應(yīng)，變成Pb(OH)2(氫氧化鉛)(在圖12中，將Pb(OH)2表示為PbOH。在圖13中也一樣)。如圖13(a)及(b)所示，在正極附近，該Pb(OH)2被氧化，變成與金屬一樣的導(dǎo)電性的PbO2(二氧化鉛)。另外，如圖13(b)及(c)所示，該PbO2具有作為正極的作用，將位于該PbO2附近的Pb(OH)2氧化成PbO2。然后，如圖13(d)所示，最后，正極和負(fù)極由PbO2進(jìn)行導(dǎo)電性連接，引起絕緣破壞。
而且，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)了將上述的絕緣破壞的原因除去，能實現(xiàn)絕緣可靠性高的壓電元件。
本發(fā)明就是鑒于這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種在備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體的壓電元件中，提高絕緣可靠性的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的第一方面是一種備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體的壓電元件，其特征在于上述壓電體由多個晶體構(gòu)成的集合體構(gòu)成，在上述晶體之間的晶粒邊界中存在氧化鋯，而且該晶粒邊界中的鋯元素的組成比，比上述晶粒邊界中的鉛元素的大。
由此，由于在壓電體中的晶粒邊界中存在電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯，所以能防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
另外，由于晶粒邊界中的鋯元素的組成比，比晶粒邊界中的鉛元素的大，所以晶粒邊界的電化學(xué)性質(zhì)由存在于晶粒邊界中的氧化鋯決定。因此，能可靠地使晶粒邊界呈電化學(xué)上穩(wěn)定的狀態(tài)，能可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
另外，由于用由氧化鋯構(gòu)成的絕緣膜完全覆蓋晶粒邊界，所以與上述專利文獻(xiàn)2中的壓電元件相比，能更可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
發(fā)明的第二方面的特征在于在上述發(fā)明的第一方面中，上述壓電體由從該壓電體的厚度方向一側(cè)分別朝向另一側(cè)的多個柱狀晶體構(gòu)成的集合體構(gòu)成。
由此，由于各柱狀晶體從壓電體的厚度方向一側(cè)朝向另一側(cè)，所以能使各柱狀晶體的伸縮方向一致。因此，能實現(xiàn)位移特性高的壓電元件。
發(fā)明的第三方面的特征在于在上述發(fā)明的第一方面中，上述壓電體至少包含鋯元素、鈦元素、鉛元素及氧元素。
由此，壓電體至少包含鋯元素、鈦元素、鉛元素及氧元素。作為這樣的壓電體，有例如用PbZrxTi1-xO3(0＜x＜1)的組成式表示的PZT。而且，這樣的壓電體的壓電常數(shù)高。因此，能實現(xiàn)高性能的壓電元件。
發(fā)明的第四方面是一種噴墨頭，該噴墨頭備有形成了噴嘴和與該噴嘴連通且收容墨水的壓力室的頭本體部；以及厚度方向一側(cè)面的一部分面對上述壓力室設(shè)置，且將壓力賦予上述壓力室內(nèi)的墨水，使墨水從上述噴嘴排出到記錄媒體上的壓電元件，該噴墨頭的特征在于上述壓電元件備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體，上述壓電體由多個晶體構(gòu)成的集合體構(gòu)成，在上述晶體之間的晶粒邊界中存在氧化鋯，而且該晶粒邊界中的鋯元素的組成比，比上述晶粒邊界中的鉛元素的大。
發(fā)明的第五方面是一種壓電元件的制造方法，該壓電元件備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體，該壓電元件的制造方法的特征在于包括依次層疊上述第一電極、上述壓電體、以及上述第二電極的工序；以及在上述層疊工序之后，使上述第一及第二電極中的至少一個電極暴露在包含醇鋯、乙酰丙酮鋯及羧酸鋯中的至少一者的化學(xué)物質(zhì)中的工序。
由此，由于在層疊工序之后，使第一及第二電極中的至少一個電極暴露在包含醇鋯、乙酰丙酮鋯及羧酸鋯中的至少一者的化學(xué)物質(zhì)中，所以存在于晶粒邊界中的氧化鉛或氫氧化鉛被電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯覆蓋，而成為電化學(xué)上穩(wěn)定的物質(zhì)。因此，能防止通過晶粒邊界流動。因此，能防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
以下，詳細(xì)說明本發(fā)明的原理。如圖11～圖13所示，在現(xiàn)有的壓電元件中發(fā)生絕緣破壞的原因，是因為水分通過電極中的針孔，浸入壓電體中的晶粒邊界中，存在于該晶粒邊界中的氧化鉛經(jīng)過氫氧化鉛，變成有導(dǎo)電性的二氧化鉛。
這里，如果采用本發(fā)明，則由于在層疊工序之后，使第一及第二電極中的至少一個電極暴露在包含醇鋯、乙酰丙酮鋯及羧酸鋯中的至少一者的化學(xué)物質(zhì)中，所以該化學(xué)物質(zhì)通過電極中的針孔到達(dá)晶粒邊界。這里，在晶粒邊界中，通常存在吸附水，所以上述化學(xué)物質(zhì)中包含的醇鋯、乙酰丙酮鋯或羧酸鋯利用該吸附水進(jìn)行加水分解，轉(zhuǎn)化為氫氧化鋯。以下的化學(xué)反應(yīng)式(1)表示作為醇鋯的一例的丙醇鋯被加水分解時的情況。
… (1)另外，如以下的化學(xué)反應(yīng)式(2)所示，氫氧化鋯與晶粒邊界中存在的氫氧化鉛反應(yīng)。
… (2)另外，如以下的化學(xué)反應(yīng)式(3)所示，氫氧化鋯之間引起脫水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氧化鋯。
…(3)上述化學(xué)反應(yīng)式(1)～(3)表示理想的反應(yīng)，實際上，化學(xué)物質(zhì)中包含的醇鋯由于加水分解不完全，所以殘留未反應(yīng)的烷氧基。另外，由于氫氧化鋯也未完全氧化，所以殘留未反應(yīng)的氫氧基。可是，層疊工序后由于使第一及第二電極中至少一個電極暴露在上述化學(xué)物質(zhì)中，所以作為晶粒邊界總體，鋯元素的組成比變得比鉛元素的大，具有電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯的性質(zhì)。因此，能可靠地使晶粒邊界呈電化學(xué)上穩(wěn)定的狀態(tài)，能可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
另外，上述化學(xué)反應(yīng)式(1)～(3)也適用于使用乙酰丙酮鋯或羧酸鋯來代替醇鋯時的情況。在該情況下，化學(xué)反應(yīng)式(1)中的丙氧基(OC3H7)置換成對應(yīng)于各化合物的基。
如上所述，如果采用本發(fā)明，則由于電化學(xué)上不穩(wěn)定的氧化鉛或氫氧化鉛轉(zhuǎn)化成電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯，同時晶粒邊界中的鋯元素的組成比變得比晶粒邊界中的鉛元素的大，所以能可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
另外，如果采用本發(fā)明，則由于使上述化學(xué)物質(zhì)中包含的醇鋯、乙酰丙酮鋯或羧酸鋯與晶粒邊界中存在的氧化鉛或氫氧化鉛反應(yīng)，使晶粒邊界呈電化學(xué)上穩(wěn)定的狀態(tài)，所以即使溶液中的上述化學(xué)物質(zhì)的濃度小，上述的轉(zhuǎn)化效果也不變。因此，如上述專利文獻(xiàn)1所述，不需要考慮溶液粘度的大小。
另外，不管構(gòu)成第一及第二電極的金屬的種類如何，在壓電元件的制造中都能采用本發(fā)明，所以如上述專利文獻(xiàn)1所述，不限定構(gòu)成第一及第二電極的金屬的種類。
發(fā)明的第六方面的特征在于在上述發(fā)明的第五方面中，在上述暴露工序中，上述化學(xué)物質(zhì)呈液體狀態(tài)。
由此，由于在暴露工序中，化學(xué)物質(zhì)呈液體狀態(tài)，所以能容易地使化學(xué)物質(zhì)通過電極中的針孔浸入壓電體中的晶粒邊界中。因此，能使存在于晶粒邊界中的氧化鉛或氫氧化鉛可靠地轉(zhuǎn)化為氧化鋯。
發(fā)明的第七方面的特征在于在上述發(fā)明的第五方面中，在上述暴露工序中，上述化學(xué)物質(zhì)呈氣體狀態(tài)。
由此，由于在暴露工序中，化學(xué)物質(zhì)呈氣體狀態(tài)，所以能容易地使化學(xué)物質(zhì)通過電極中的針孔浸入壓電體中的晶粒邊界中。因此，能使存在于晶粒邊界中的氧化鉛或氫氧化鉛可靠地轉(zhuǎn)化為氧化鋯。
發(fā)明的第八方面的特征在于在上述發(fā)明的第五方面中，在上述暴露工序中，上述化學(xué)物質(zhì)呈溶解在有機(jī)溶劑中的狀態(tài)。
由此，由于在暴露工序中，化學(xué)物質(zhì)呈溶解在有機(jī)溶劑中的狀態(tài)，所以能容易地使化學(xué)物質(zhì)通過電極中的針孔浸入壓電體中的晶粒邊界中。因此，能使存在于晶粒邊界中的氧化鉛或氫氧化鉛可靠地轉(zhuǎn)化為氧化鋯。
發(fā)明的第九方面的特征在于在上述發(fā)明的第五方面中，在上述暴露工序中，將電壓加在上述第一及第二電極之間。
由此，由于在使第一及第二電極中的至少一個電極暴露在上述化學(xué)物質(zhì)中時，將電壓加在第一及第二電極之間，所以在正極附近，能促進(jìn)用上述化學(xué)反應(yīng)式(2)表示的反應(yīng)。因此，能用電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯可靠地覆蓋晶粒邊界，能更可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能更可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
以下，詳細(xì)說明本發(fā)明的原理。圖1(a)～(f)模式地表示在將第一及第二電極中的至少一個電極暴露在上述化學(xué)物質(zhì)中的情況下，將電壓加在第一及第二電極之間時，壓電體中的晶粒邊界中的氫氧化鉛和上述化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)。在此情況下，作為上述化學(xué)物質(zhì)能使用包含醇鋯的物質(zhì)，但也可以使用包含乙酰丙酮鋯或羧酸鋯的物質(zhì)。首先，如圖1(a)所示，存在于晶粒邊界中的氧化鉛與存在于晶粒邊界中的吸附水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氫氧化鉛(Pb(OH)2)(在圖1(a)中，將Pb(OH)2表示成PbOH。在圖1(b)～(d)中也一樣)。另外，如圖1(b)所示，在晶粒邊界中也存在吸附水和醇鋯(Zr(OR)4)反應(yīng)生成的氫氧化鋯(Zr(OH)4)(參照上述化學(xué)反應(yīng)式(1))。這里，氫氧化鋯中的氧原子有親電子性，所以氫氧化鋯中的鋯原子的電荷偏正(在圖1(b)中將正電荷表示成σ+)，氧原子的電荷偏負(fù)(在圖1(b)中將負(fù)電荷表示成σ-)。這時，如圖1(c)所示，如果將電壓加在第一及第二電極之間，則正極附近的氫氧化鉛中的鉛原子失去電子而呈電子不足的狀態(tài)(在圖1(c)中表示成σ+)。其結(jié)果，如圖1(d)～(f)所示，氫氧化鉛和氫氧化鋯引起脫水反應(yīng)，生成Pb-O-Zr結(jié)合。因此，氫氧化鉛被電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯化合物覆蓋而呈不活潑性，所以能更可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能更可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
另外，由于上述化學(xué)物質(zhì)中包含的醇鋯、乙酰丙酮鋯或羧酸鋯電離后帶有正負(fù)某一種電荷，所以通過使暴露在上述化學(xué)物質(zhì)中的電極的極性呈與上述化學(xué)物質(zhì)的電荷相反的極性，能使上述化學(xué)物質(zhì)容易浸入晶粒邊界中。因此，能提高上述轉(zhuǎn)化效率。
發(fā)明的第十方面的特征在于在上述發(fā)明的第五方面中，在上述暴露工序后，還有在100℃以上的溫度下對上述壓電元件進(jìn)行熱處理的工序。
由此，由于在暴露工序后，在100℃以上的溫度下對壓電元件進(jìn)行熱處理，所以存在于晶粒邊界中的未反應(yīng)的氫氧化鋯之間引起脫水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯。因此，能用電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯更可靠地覆蓋晶粒邊界，能更可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能更可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
發(fā)明的第十一方面的特征在于在上述發(fā)明的第五方面中，上述層疊工序包括用真空濺射法將上述壓電體層疊在上述第一電極上的工序。
由此，由于層疊工序包括用真空濺射法將壓電體層疊在第一電極上的工序，所以與用燒結(jié)法進(jìn)行層疊時相比，能用比較低的溫度獲得結(jié)晶度高的壓電體。因此，能實現(xiàn)位移特性好的壓電元件。
發(fā)明的第十二方面是一種噴墨頭的制造方法，該噴墨頭備有形成了噴嘴和與該噴嘴連通且收容墨水的壓力室的頭本體部；以及厚度方向一側(cè)面的一部分面對上述壓力室設(shè)置，且將壓力賦予上述壓力室內(nèi)的墨水，使墨水從上述噴嘴排出到記錄媒體上的壓電元件，該噴墨頭的制造方法的特征在于上述壓電元件備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體，包括依次層疊上述第一電極、上述壓電體、以及上述第二電極的工序；以及在上述層疊工序之后，使上述第一及第二電極中的至少一個電極暴露在包含醇鋯、乙酰丙酮鋯及羧酸鋯中的至少一者的化學(xué)物質(zhì)中的工序。
發(fā)明的效果如果采用本發(fā)明，則由于在壓電體中的晶粒邊界中存在電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯，而且晶粒邊界中的鋯元素的組成比，比晶粒邊界中的鉛元素的大，所以能可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞，所以能實現(xiàn)絕緣可靠性高、壽命長的壓電元件及備有它的噴墨頭。
另外，在依次層疊了第一電極、壓電體和第二電極后，通過使第一及第二電極中的至少一個電極暴露在包含醇鋯、乙酰丙酮鋯及羧酸鋯中的至少一者的化學(xué)物質(zhì)中，只使晶粒邊界發(fā)生電化學(xué)變化。因此，由于至少使一個電極暴露在上述化學(xué)物質(zhì)中而能防止壓電體的壓電特性的變化。
另外，在依次層疊了第一電極、壓電體和第二電極后，通過將第一及第二電極中的至少一個電極暴露在上述化學(xué)物質(zhì)中，能提高絕緣可靠性，所以在某種程度上使用了壓電元件后，通過使至少一個電極再次暴露在上述化學(xué)物質(zhì)中，能進(jìn)一步提高絕緣可靠性。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的壓電體中的晶粒邊界中的氫氧化鉛和化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)的圖。
圖2是試樣的剖面圖。
圖3是表示對試樣進(jìn)行通常的處理時的狀態(tài)的圖。
圖4是表示對試樣進(jìn)行電場施加處理時的狀態(tài)的圖。
圖5是收容了試樣、加熱器和鋯化合物的真空容器的剖面圖。
圖6是噴墨頭的剖面圖。
圖7是噴墨頭的剖面立體圖。
圖8是噴墨頭的仰視圖。
圖9是壓電元件的剖面圖。
圖10是表示將電壓加在壓電元件的兩個電極之間時的狀態(tài)的圖。
圖11是壓電元件的剖面圖。
圖12是表示壓電元件中的晶粒邊界中的氧化鉛和水的反應(yīng)的圖。
圖13是表示絕緣破壞的原理圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
實施方式1本發(fā)明的實施方式的壓電元件(壓電致動器)1(參照圖2)備有下部電極(公用電極)2、在該下部電極2上形成且含有鉛化合物的壓電體膜3、以及在該壓電體膜3上形成的上部電極(個別電極)4。用與以下所示的“試樣的制造方法”相同的方法，制造該壓電元件1。另外，根據(jù)以下所示的評價結(jié)果，用以下所示的處理方法中的任意的一個方法、即，用通常處理、“通常處理+熱處理”、電場施加處理及“電場施加處理+熱處理”中的任意一個方法，處理壓電元件1。另外，本發(fā)明中所說的第一電極對應(yīng)于下部電極2，壓電體對應(yīng)于壓電體膜3，第二電極對應(yīng)于上部電極4。
壓電體膜3由分別從該壓電體膜3的厚度方向的下部電極2一側(cè)朝向上部電極4一側(cè)的(換句話說，分別從下部電極2的電極面?zhèn)瘸蛏喜侩姌O4的電極面?zhèn)鹊?多個柱狀晶體構(gòu)成的集合體構(gòu)成。壓電體膜3至少包含鋯元素、鈦元素、鉛元素及氧元素。
柱狀晶體之間的晶粒邊界沿著壓電體膜3的厚度方向延伸。晶粒邊界中存在氧化鋯。晶粒邊界中的鋯元素的組成比，比晶粒邊界中的鉛元素的大。
(實施例1)—試樣的制造方法—以下，說明試樣的制造方法。首先，在長25mm、寬25mm、厚0.2mm的MgO基板5上，用蒸鍍法形成由厚70nm的Pt構(gòu)成的下部電極2。其次，在該下部電極2上，用真空濺射法形成由厚3微米的PZT(PbZrxTi1-xO3(0＜x＜1)，鋯鈦酸鉛)構(gòu)成的壓電體膜3。該真空濺射法是基于Kanno等方法的方法(Applied Physics Letters，70卷，p.1378-1380，1997年)。最后，在該壓電體膜3上，使用金屬掩模，采用真空濺射法，形成分別由長5mm、寬5mm、厚100nm的Pt構(gòu)成的兩個上部電極4、4。
圖2表示該試樣的截面的模式圖。用該試樣作為壓電元件1時，通常采用化學(xué)蝕刻等方法將MgO基板5除去，但在本實施例中，不將MgO基板5除去。另外，即使用后面所述的方法評價將MgO基板5從試樣中除去了的試樣時，也能獲得與以下所示的結(jié)果相同的結(jié)果。
—處理方法—以下，說明對上述試樣進(jìn)行的處理方法。
(通常處理)
首先，如圖3所示，將試樣放入充滿了干燥的氮氣氛的手套式操作箱內(nèi)，將0.2ml的鋯化合物6(將在后面說明鋯化合物的詳細(xì)情況)滴在兩個上部電極4、4中的一個上部電極4(圖3中右側(cè)的上部電極4)的表面上，放置了60分鐘。由此，鋯化合物6通過右側(cè)的上部電極4中的針孔，浸入對應(yīng)于該右側(cè)的上部電極4的位置上的壓電體膜3中的晶粒邊界中。其次，用2-丙醇溶液清洗試樣，將附著在右側(cè)的上部電極4上的鋯化合物6除去。此后，從手套式操作箱中取出試樣。另外，本發(fā)明中所說的化學(xué)物質(zhì)對應(yīng)于鋯化合物6。
(通常處理+熱處理)對試樣進(jìn)行了上述通常處理后，在180℃進(jìn)行了1小時燒成。
(電場施加處理)首先，如圖4所示，將試樣放入充滿了干燥的氮氣氛的手套式操作箱內(nèi)，將0.2ml的鋯化合物6滴在兩個上部電極4、4中的一個上部電極4(圖4中右側(cè)的上部電極4)的表面上，放置了60分鐘。由此，鋯化合物6通過右側(cè)的上部電極4中的針孔，浸入對應(yīng)于該右側(cè)的上部電極4的位置上的壓電體膜3中的晶粒邊界中。另外，在該放置過程中，為了使下部電極2成為正極、右側(cè)的上部電極4成為負(fù)極，用恒壓電源7將DC35V的電壓加在兩個電極2、4之間。
其次，用2-丙醇溶液清洗試樣，將附著在右側(cè)的上部電極4上的鋯化合物6除去。此后，從手套式操作箱中取出試樣。
(電場施加處理+熱處理)對試樣進(jìn)行了上述電場施加處理后，用180℃進(jìn)行了1小時燒成。
如上所述，通過用上述處理方法中的任意一種方法對試樣進(jìn)行處理，存在于晶粒邊界中的電化學(xué)上不穩(wěn)定的氧化鉛或氫氧化鉛轉(zhuǎn)化成電化學(xué)上穩(wěn)定的、即電絕緣性優(yōu)異的氧化鋯。
以下，詳細(xì)說明上述處理的原理。在上述處理中，由于將鋯化合物6滴在右側(cè)的上部電極4的表面上，所以該鋯化合物6通過右側(cè)的上部電極4中的針孔，到達(dá)對應(yīng)于該右側(cè)的上部電極4的位置上的壓電體膜3中的晶粒邊界。這里，由于在晶粒邊界中通常存在吸附水，所以鋯化合物6利用該吸附水進(jìn)行加水分解，轉(zhuǎn)化成氧化鋯。以下的化學(xué)反應(yīng)式(i)表示作為鋯化合物6的一例的辛酸鋯(zirconiumcaprylate)進(jìn)行加水分解時的情況。
…(i)另外，如以下的化學(xué)反應(yīng)式(ii)所示，氫氧化鋯與存在于晶粒邊界中的氫氧化鉛反應(yīng)。
…(ii)另外，如以下的化學(xué)反應(yīng)式(iii)所示，氫氧化鋯之間引起脫水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成氧化鋯。
…(iii)如上所述，存在于晶粒邊界中的氧化鋯或氫氧化鉛轉(zhuǎn)化成電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯。
另外，如上所述，通過將0.2ml的鋯化合物6滴在右側(cè)的上部電極4的表面上，放置60分鐘，使得對應(yīng)于該右側(cè)的上部電極4的位置上的晶粒邊界中的鋯元素的組成比，比該晶粒邊界中的鉛元素的大(換句話說，對應(yīng)于該右側(cè)的上部電極4的位置上的晶粒邊界中的鋯元素對鉛元素的組成比大于1)。
—處理試樣時使用的鋯化合物—以下，給出用上述的處理方法處理上述試樣時使用的鋯化合物6。
(1)辛酸鋯(Zr(OOC(CH2)6CH3)4)該辛酸鋯呈液體狀態(tài)。
(2)溶解了50vol％(體積比)辛酸鋯的2-丙醇溶液(3)t-丁醇鋯(Zr(OCH2(CH3)3)4)該t-丁醇鋯呈液體狀態(tài)。
(4)溶解了50vol％t-丁醇鋯的2-丙醇溶液(5)乙酰丙酮鋯(Zr(CH3COCHOCH3)4)該乙酰丙酮鋯呈液體狀態(tài)。
(6)溶解了50vol％乙酰丙酮鋯的2-丙醇溶液—評價方法—將用上述處理方法處理后的試樣放入保持著溫度為25℃、相對濕度為80％的恒溫恒濕槽中，將DC35V的電壓加在兩個電極2、4之間，以便下部電極2成為正極，上部電極4成為負(fù)極。然后，從施加電壓開始至經(jīng)過了100小時為止，測定了流過壓電體膜3的泄漏電流值。
—評價結(jié)果—表1示出了評價結(jié)果。
(上段為從施加電壓開始經(jīng)過了1小時后，下段為從施加電壓開始經(jīng)過了100小時后)

表1中的最下行(表1中記載“無”的行)表示流過對應(yīng)于兩個上部電極4、4中未處理的上部電極4(圖3及圖4中左側(cè)的上部電極4)的位置上的壓電體膜3的泄漏電流值。另外，表1中各欄的上段的數(shù)值表示從施加電壓開始經(jīng)過了1小時時的泄漏電流值，下段的數(shù)值表示表示從施加電壓開始經(jīng)過了100小時時的泄漏電流值。另外，在本實施例中，定義為泄漏電流值為100mA以上時發(fā)生絕緣破壞。
這里，在對應(yīng)于未處理的上部電極4的位置上的壓電體膜3中，泄漏電流隨時間的經(jīng)過而增加，從施加電壓開始經(jīng)過了100小時發(fā)生絕緣破壞(參照表1最下行)。
相對于此，在對應(yīng)于處理后的上部電極4的位置上的壓電體膜3中，從施加電壓開始經(jīng)過了100小時的泄漏電流幾乎是一定的值，該值也在數(shù)十nA以下(參照表1)。
從上述評價結(jié)果可知，通過將作為試樣的上部電極4暴露在鋯化合物6中，能提高絕緣可靠性。
另外，對試樣除了通常處理或電場施加處理以外，還進(jìn)行了熱處理時，與只進(jìn)行通常處理或電場施加處理時相比，可知泄漏電流減少(參照表1)。這是因為能這樣推測該熱處理中上述化學(xué)反應(yīng)式(iii)所示的反應(yīng)被激活，壓電體膜3中的晶粒邊界中存在的未反應(yīng)的氫氧化鋯之間引起脫水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯，其結(jié)果，提高了晶粒邊界的絕緣性。
另外，進(jìn)行了電場施加處理時，與進(jìn)行了通常處理相比，可知泄漏電流減少(參照表1)。這是因為能這樣推測在電場施加處理中，能促進(jìn)正極附近的上述化學(xué)反應(yīng)式(ii)所示的反應(yīng)，其結(jié)果，提高了存在于壓電體膜3中的晶粒邊界中的氧化鉛的轉(zhuǎn)化效率。
以下，詳細(xì)說明該電場施加處理的原理。首先，存在于晶粒邊界中的氧化鉛(PbO)與存在于晶粒邊界中的吸附水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成氫氧化鉛(Pb(OH)2)。另外，在晶粒邊界中還存在吸附水和鋯化合物6反應(yīng)后生成的氫氧化鋯(Zr(OH)4)(參照上述化學(xué)反應(yīng)式(i))。這里，由于氫氧化鋯中的氧原子有親電子性，所以氫氧化鋯中的鋯原子的電荷偏正，氧原子的電荷偏負(fù)。這時，為了使下部電極2呈正極，如果將DC35V的電壓加在兩個電極2、4之間，則下部電極2附近的氫氧化鉛中的鉛原子丟失電子，而呈電子不足的狀態(tài)。其結(jié)果，氫氧化鉛和氫氧化鋯引起脫水反應(yīng)，生成Pb-O-Zr的結(jié)合。因此，氫氧化鉛被電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯化合物覆蓋而呈非活性。
—效果—根據(jù)以上所述，如果采用本實施方式，則由于壓電體膜3中的晶粒邊界中存在電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯，所以能防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。另外，由于晶粒邊界中的鋯元素的組成比，比晶粒邊界中的鉛元素的大，所以晶粒邊界的電化學(xué)上的性質(zhì)由存在于晶粒邊界中的氧化鋯決定。因此，能使晶粒邊界可靠地呈電化學(xué)上穩(wěn)定的狀態(tài)，能可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。由上所述，能實現(xiàn)絕緣可靠性高、壽命長的壓電元件1。
另外，依次層疊了下部電極2、壓電體膜3和上部電極4后，由于將上部電極4暴露在鋯化合物6中，所以存在于晶粒邊界中的氧化鉛或氫氧化鉛被電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯覆蓋，而成為電化學(xué)上穩(wěn)定的物質(zhì)。因此，能防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
另外，依次層疊了下部電極2、壓電體膜3和上部電極4后，通過將上部電極4暴露在鋯化合物6中，作為晶粒邊界總體，鋯元素的組成比，比鉛元素的大，具有電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯的性質(zhì)。因此，能使晶粒邊界可靠地呈電化學(xué)上穩(wěn)定的狀態(tài)，能可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
另外，在將上部電極4暴露在鋯化合物6中時，由于鋯化合物6呈液體狀態(tài)或溶解在有機(jī)溶劑中的狀態(tài)，所以能使鋯化合物6通過上部電極4中的針孔，容易地浸入壓電體膜3中的晶粒邊界中。因此，能使存在于晶粒邊界中的氧化鉛或氫氧化鉛可靠地轉(zhuǎn)化成氧化鋯。
另外，在上述電場施加處理中，在將上部電極4暴露在鋯化合物6中時，為了使下部電極2呈正極，而將電壓加在兩個電極2、4之間，所以在下部電極2附近，能促進(jìn)上述化學(xué)反應(yīng)式(ii)所示的反應(yīng)。因此，能利用電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯更可靠地覆蓋晶粒邊界，能更可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能更可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
另外，由于鋯化合物6中包含的醇鋯、乙酰丙酮鋯或羧酸鋯電離后，而帶有正負(fù)電荷中的任意一者，所以通過使電場施加處理中暴露在鋯化合物6中的上部電極4的極性與鋯化合物6的電荷呈相反的極性，能使鋯化合物6容易浸入晶粒邊界中。因此，能提高上述轉(zhuǎn)化效率。
另外，由于將上部電極4暴露在鋯化合物6中后，用180℃對壓電元件1進(jìn)行熱處理，所以存在于晶粒邊界中的未反應(yīng)的氫氧化鋯之間引起脫水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯。因此，能利用電化學(xué)上穩(wěn)定的氧化鋯更可靠地覆蓋晶粒邊界，能更可靠地防止泄漏電流通過晶粒邊界流動。因此，能更可靠地防止在高濕度下發(fā)生絕緣破壞。
另外，由于各柱狀晶體從壓電體膜3的厚度方向的下部電極2一側(cè)朝向上部電極4一側(cè)，所以能使各柱狀晶體的伸縮方向一致。因此，能實現(xiàn)位移特性高的壓電元件1。
另外，由于由PZT構(gòu)成壓電體膜3，所以其壓電常數(shù)大。因此，能實現(xiàn)高性能壓電元件1。
另外，由于依次層疊了下部電極2、壓電體膜3和上部電極4的工序包括用真空濺射法在下部電極2上層疊壓電體膜3的工序，所以與用燒結(jié)法進(jìn)行層疊時相比，能用較低的溫度獲得結(jié)晶性高的壓電體膜3。因此，能實現(xiàn)位移特性高的壓電元件1。
另外，在本實施方式中，進(jìn)行了通常處理或電場施加處理后，雖然在180℃進(jìn)行1小時燒成的熱處理，但該熱處理的溫度也可以在100℃以上，另外，優(yōu)選為180℃以上。
另外，在本實施方式的電場施加處理中，雖然在兩個電極2、4之間施加35V的電壓，但不限于此，也可以根據(jù)壓電體膜3的組成和厚度或用上述處理方法處理時使用的鋯化合物6等，適當(dāng)?shù)刈兏釉趦蓚€電極2、4之間的電壓的大小。
(實施方式2)本實施方式是用與實施方式1不同的處理方法處理壓電元件1的實施方式。其他方面與實施方式1相同。
本實施方式的壓電元件1，根據(jù)以下所示的評價結(jié)果，用后面所述的處理方法進(jìn)行處理。
(實施例2)—處理方法—以下，說明對上述試樣(與實施例1相同的試樣)進(jìn)行的處理方法。首先，如圖5所示，將試樣放入真空容器10內(nèi)，將加熱器11設(shè)置在距離真空容器10內(nèi)的該試樣約50mm的地方。然后，將粉末狀的乙氧基鋯(Zr(OCH2CH3)4)6放置在加熱器11上。其次，使真空容器10內(nèi)的氣壓為1Pa后，使加熱器11的溫度達(dá)到300℃，使放置在加熱器11上的乙氧基鋯6氣化。由此，氣化了的乙氧基鋯6通過上部電極4中的針孔浸入壓電體膜3中的晶粒邊界中。此后，從真空容器10內(nèi)取出試樣，用與實施例1相同的評價方法進(jìn)行了評價。
—評價結(jié)果—從施加電壓開始24小時后泄漏電流值為10nA。根據(jù)上述評價結(jié)果，可知通過用本實施例的處理方法處理試樣，能提高絕緣可靠性。
—效果—由上所述，如果采用本實施方式，則將上部電極4暴露在鋯化合物6中時，由于鋯化合物6呈氣體狀態(tài)，所以能使鋯化合物6通過上部電極4中的針孔，容易地浸入壓電體膜3中的晶粒邊界中。因此，能使存在于晶粒邊界中的氧化鉛或氫氧化鉛可靠地轉(zhuǎn)化成氧化鋯。
(實施方式3)本實施方式是將實施方式1的壓電元件1中的任意一個應(yīng)用于噴墨頭20中的實施方式。
如圖6～圖8所示，噴墨頭20被裝入噴墨式打印機(jī)(圖中未示出)中，用來使排出的墨水滴落在記錄紙上進(jìn)行記錄。噴墨頭20的噴嘴板22的底面和記錄紙的距離例如為1mm左右。在本實施方式中，用已知的制造方法制造了噴墨頭20。
如圖6及圖7所示，噴墨頭20備有形成了多個噴嘴孔21的噴嘴板22；分別與各噴嘴孔21連通，且形成了收容墨水的多個壓力室23和公用墨水室24的墨水流路形成部件25；以及厚度方向一側(cè)面的一部分分別面對各壓力室23設(shè)置，且將壓力賦予各壓力室23內(nèi)的墨水，將墨水滴從各噴嘴孔21排出到記錄紙上的多個壓電元件1。
如圖8所示，在噴嘴板22上形成兩列互相分開340微米的間隔、由沿副掃描方向Y(記錄紙的輸送方向)排列的40個噴嘴孔21構(gòu)成的噴嘴列26。這些噴嘴列26、26例如沿主掃描方向X(與副掃描方向Y正交的方向)互相分開170微米間隔配置。另外，圖8中的虛線表示公用墨水室24，點劃線表示壓電元件1。另外，從圖8可知，各公用墨水室24與沿副掃描方向Y排列的40個壓力室23連通，所以從構(gòu)成各噴嘴列26的40個噴嘴孔21排出同一色的墨水。
各壓力室23沿副掃描方向Y每隔規(guī)定間隔配置。如圖6及圖7所示，各壓力室23的開口截面形成得細(xì)長大致呈矩形。在各壓力室23的底部的縱向的一端部上形成墨水供給孔27，在另一端部上形成墨水排出路徑28。而且，各壓力室23通過墨水供給孔27與公用墨水室24連通，通過墨水排出路徑28與噴嘴孔21連通。
在墨水流路形成部件25上形成各壓電元件1。各壓電元件1有由Cr構(gòu)成的厚度為3微米的振動板2；在該振動板2上形成的厚度為3微米的壓電體膜3；以及在該壓電體膜3上形成的由Pt構(gòu)成的厚度為20nm的上部電極4(圖7中未示出)。振動板2在各壓電元件1中公用。振動板2兼有作為下部電極的作用。與實施方式1相同，壓電體膜3是用真空濺射法在振動板2上形成的。壓電體膜3及上部電極4對應(yīng)于壓力室23的位置設(shè)置。
本實施方式的壓電元件1根據(jù)以下所示的評價結(jié)果，用后面所述的處理方法進(jìn)行處理。
(實施例3)—處理方法—首先，將備有200個壓電元件1的噴墨頭20放入充滿了氮氣氛的手套式操作箱內(nèi)，將辛酸鋯滴在上部電極4上。該辛酸鋯呈液體狀態(tài)。為了使振動板2呈正極，從此開始將DC35V的電壓加在振動板2和上部電極4之間持續(xù)1小時。由此，辛酸鋯通過上部電極4中的針孔浸入晶粒邊界中。其次，用浸漬了丙醇的Bemcot將滴在上部電極4上的辛酸鋯擦去。此后，從手套式操作箱中取出噴墨頭20。
—評價方法—對用上述處理方法處理的噴墨頭20的200個壓電元件1來說，在溫度為25℃、相對濕度為80％的氣氛中，為了使振動板2成為正極，將DC35V的電壓加在振動板2和上部電極4之間。然后，對流過電壓施加后的壓電體膜3的泄漏電流進(jìn)行測定。對未用上述處理方法處理的噴墨頭20的200個壓電元件1，用與上述相同的測定方法測定了泄漏電流的值。
—評價結(jié)果—
在大部分未處理的壓電元件中，從施加電壓開始經(jīng)過了24小時后引起了絕緣破壞。
與此不同，在處理過的壓電元件1中，從施加電壓開始經(jīng)過了24小時后流過壓電體膜3的泄漏電流值為數(shù)十nA左右。
從上述評價結(jié)果可知，通過用本實施例的處理方法處理噴墨頭20，能實現(xiàn)在高濕度下進(jìn)行穩(wěn)定的工作的噴墨頭20。
如果采用本實施方式，可得到與實施方式1同樣的效果。
再有，在本實施方式中，振動板2兼?zhèn)渥鳛橄虏侩姌O的作用，但也可以分別設(shè)置振動板和下部電極。
另外，在本實施方式中，將上部電極4暴露在鋯化合物6中時，鋯化合物6雖然呈液體狀態(tài)，但鋯化合物6也可以呈氣體狀態(tài)或溶解在有機(jī)溶劑中的狀態(tài)。
(其他實施方式)另外，在上述各實施方式中，雖然壓電體膜3由PZT構(gòu)成，但只要包含鉛化合物，用什么樣的物質(zhì)構(gòu)成都可以。另外，壓電體膜3優(yōu)選用至少包含鋯元素、鈦元素、鉛元素及氧元素的物質(zhì)、例如用鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)等構(gòu)成。
另外，在上述各實施方式中，雖然用真空濺射法在下部電極2上形成壓電體膜3，但以可以代替真空濺射法，而采用溶膠—凝膠法或燒結(jié)法等來形成。
另外，在上述各實施方式中，作為鋯化合物6，雖然使用辛酸鋯、t-丁醇鋯、或乙酰丙酮鋯等，但只要包含醇鋯、乙酰丙酮鋯及羧酸鋯中的至少一者，鋯化合物6是如何構(gòu)成的物質(zhì)都可以。
另外，在上述各實施方式中，作為醇鋯，雖然使用乙氧基鋯等，但不限于此，烷氧基也可以置換成甲氧基或丁氧基等。另外，作為羧酸鋯，雖然使用辛酸鋯等，但不限于此，也可以是羧基被置換成了已酸或葵酸等的物質(zhì)。
另外，在上述各實施方式中，雖然用2-丙醇來稀釋鋯化合物6，但不限于此，也可以用乙醇、丁醇等醇類或十四烷等的烷烴等有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋。
另外，在上述各實施方式中，雖然進(jìn)行只將上部電極4暴露在鋯化合物6中的處理，但也可以進(jìn)行將上部及下部電極4、2兩個電極中的至少一個電極暴露在鋯化合物6中的處理。
另外，在上述各實施方式中，雖然由下部電極2構(gòu)成公用電極，由上部電極4構(gòu)成個別電極，但也可以由上部電極4構(gòu)成公用電極，由下部電極2構(gòu)成個別電極。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明對噴墨頭式打印機(jī)的墨水排出用致動器、硬盤的磁頭驅(qū)動用致動器、或位移傳感器等有用。
權(quán)利要求
1.一種壓電元件，它備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體，該壓電元件的特征在于所述壓電體由多個晶體構(gòu)成的集合體構(gòu)成，在所述晶體之間的晶粒邊界中存在氧化鋯，而且該晶粒邊界中的鋯元素的組成比，比所述晶粒邊界中的鉛元素的大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電元件，其特征在于所述壓電體由從該壓電體的厚度方向一側(cè)分別朝向另一側(cè)的多個柱狀晶體構(gòu)成的集合體構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電元件，特征在于所述壓電體至少包含鋯元素、鈦元素、鉛元素及氧元素。
4.一種噴墨頭，該噴墨頭備有形成有噴嘴和與該噴嘴連通且收容墨水的壓力室的頭本體部；以及厚度方向一側(cè)面的一部分面對所述壓力室設(shè)置，且將壓力賦予所述壓力室內(nèi)的墨水，使墨水從所述噴嘴排出到記錄媒體上的壓電元件，該噴墨頭的特征在于所述壓電元件備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體，所述壓電體由多個晶體構(gòu)成的集合體構(gòu)成，在所述晶體之間的晶粒邊界中存在氧化鋯，而且該晶粒邊界中的鋯元素的組成比，比所述晶粒邊界中的鉛元素的大。
5.一種壓電元件的制造方法，該壓電元件備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體，該壓電元件的制造方法的特征在于包括依次層疊所述第一電極、所述壓電體、以及所述第二電極的工序；以及在所述層疊工序之后，使所述第一及第二電極中的至少一個電極暴露在包含醇鋯、乙酰丙酮鋯及羧酸鋯中的至少一個的化學(xué)物質(zhì)中的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電元件的制造方法，其特征在于在所述暴露工序中，所述化學(xué)物質(zhì)呈液體狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電元件的制造方法，其特征在于在所述暴露工序中，所述化學(xué)物質(zhì)呈氣體狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電元件的制造方法，其特征在于在所述暴露工序中，所述化學(xué)物質(zhì)呈溶解在有機(jī)溶劑中的狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電元件的制造方法，其特征在于在所述暴露工序中，將電壓加在所述第一及第二電極之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電元件的制造方法，其特征在于還包括在所述暴露工序后，在100℃以上的溫度下對所述壓電元件進(jìn)行熱處理的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電元件的制造方法，其特征在于所述層疊工序包括用真空濺射法將所述壓電體層疊在所述第一電極上的工序。
12.一種噴墨頭的制造方法，該噴墨頭備有形成有噴嘴和與該噴嘴連通且收容墨水的壓力室的頭本體部；以及厚度方向一側(cè)面的一部分面對所述壓力室設(shè)置，且將壓力賦予所述壓力室內(nèi)的墨水，使墨水從所述噴嘴排出到記錄媒體上的壓電元件，該噴墨頭的制造方法的特征在于所述壓電元件備有第一及第二電極、以及被該第一及第二電極夾持且包含鉛化合物的壓電體，包括依次層疊所述第一電極、所述壓電體、以及所述第二電極的工序；以及在所述層疊工序之后，使所述第一及第二電極中的至少一個電極暴露在包含醇鋯、乙酰丙酮鋯及羧酸鋯中的至少一者的化學(xué)物質(zhì)中的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供壓電元件(1)，通過依次層疊下部電極(2)、壓電體膜(3)和上部電極(4)而構(gòu)成。對該壓電元件(1)的上部電極(4)的表面進(jìn)行暴露在鋯化合物(6)中的處理。
文檔編號B41J2/14GK1781197SQ20048001169
公開日2006年5月31日 申請日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者中川徹, 鳥井秀雄 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社