本發(fā)明涉及使用了壓電薄膜的壓電薄膜元件、使用了該壓電薄膜元件的壓電致動器、壓電傳感器、具備該壓電致動器的硬盤驅(qū)動器、以及噴墨打印頭。

背景技術(shù)：

近年來，在壓電材料非鉛化的期待不斷高漲的形勢下使用了鈮酸鉀鈉[(k,na)nbo3∶knn]類材料的高質(zhì)量薄膜的相關(guān)于制作以及元件應(yīng)用的研究開發(fā)正在積極地展開著。knn類材料因為即使是在非鉛壓電材料中也具有高居里溫度并且能夠獲得良好的壓電特性，所以被期待應(yīng)用到壓電薄膜元件。

作為運用到壓電薄膜元件的應(yīng)用例如有利用了將被施加于壓電薄膜的力轉(zhuǎn)換成電壓的壓電效應(yīng)的壓電傳感器，具體地來說可以列舉陀螺儀傳感器、壓力傳感器、脈搏傳感器、震動傳感器(shocksensor)以及麥克風(fēng)等。另外，作為利用了在將電壓施加于壓電薄膜的時候壓電薄膜發(fā)生變形的逆壓電效應(yīng)的壓電致動器可以列舉硬盤驅(qū)動器磁頭、噴墨打印頭、或者同樣利用了逆壓電效應(yīng)的喇叭、蜂鳴器、諧振器(resonator)等。

通過對壓電材料實施薄膜化從而元件的微型化就成為可能，因為隨著應(yīng)用領(lǐng)域變得寬廣而能夠一統(tǒng)將多個元件制作于基板上，所以量產(chǎn)性提高。另外，做成傳感器的情況下的靈敏度的提高等性能方面上的優(yōu)點也很多。

為了獲得良好的壓電特性而必須有高質(zhì)量的壓電薄膜。但是，根據(jù)基板與壓電薄膜的熱膨脹系數(shù)差在加熱成膜時會有在壓電薄膜上發(fā)生翹曲的情況，使用了具有像這樣的翹曲的壓電薄膜的元件恐怕在連續(xù)驅(qū)動時壓電特性會下降。

相對于以上所述技術(shù)問題在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中考慮了由knn類材料構(gòu)成的壓電薄膜與基板的熱膨脹系數(shù)差，通過做到室溫條件下的翹曲具有10m以上的曲率半徑從而就抑制了連續(xù)驅(qū)動時的壓電特性的降低。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利申請公開2009-117785號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

盡管如此，就專利文獻(xiàn)1而言有一種擔(dān)憂為在使用了由knn類材料構(gòu)成的壓電薄膜的元件制作過程中例如微裂紋的發(fā)生等將會成為潛在的損害并且在連續(xù)驅(qū)動元件的時候會關(guān)系到可靠性降低。

本發(fā)明就是借鑒了所述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題而做出的不懈努力之結(jié)果，其目的在于提供一種能夠抑制加工過程中的損害的壓電薄膜、以及具備所述壓電薄膜的具有高可靠性的壓電薄膜元件。

解決技術(shù)問題的手段

即，本發(fā)明的特征在于：在將(k,na)nbo3作為主成分的壓電薄膜中，在規(guī)定范圍的觀察視野內(nèi)觀察所述壓電薄膜的表面，在此情況下在所述壓電薄膜表面上排列有沿著該表面朝向第1方向具有細(xì)長形狀的多個第1結(jié)晶、沿著所述表面朝向與所述第1方向相交叉的第2方向具有細(xì)長形狀的多個第2結(jié)晶。

由此，就能夠抑制包含了加工過程中的微裂紋伸展等的損害。另外，使用了像這樣的壓電薄膜的壓電薄膜元件能夠抑制起因于所述損害的連續(xù)驅(qū)動時的疲勞劣化，并且最終結(jié)果能夠獲得高可靠性。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠抑制加工過程中的損害的壓電薄膜、以及使用了所述壓電薄膜的具備高可靠性的壓電薄膜元件例如壓電致動器、壓電傳感器、具備壓電致動器的硬盤驅(qū)動器、噴墨打印頭。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的壓電薄膜元件的結(jié)構(gòu)圖。

圖2a是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的壓電薄膜表面的示意圖。

圖2b是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的壓電薄膜表面的示意圖。

圖3a是使用了本發(fā)明的一個實施方式所涉及的壓電薄膜元件的壓電致動器的作為一個例子的被搭載于硬盤驅(qū)動器的磁頭組件(headassembly)的結(jié)構(gòu)圖。

圖3b是使用了本發(fā)明的一個實施方式所涉及的壓電薄膜元件的壓電致動器的作為另一個例子的噴墨打印頭的壓電致動器的結(jié)構(gòu)圖。

圖4a是使用了本發(fā)明的一個實施方式所涉及的壓電薄膜元件的壓電傳感器的作為一個例子的陀螺儀傳感器的結(jié)構(gòu)圖(平面圖)。

圖4b是沿著圖4a的a-a線的剖視圖。

圖4c是使用了本發(fā)明的一個實施方式所涉及的壓電薄膜元件的壓電傳感器的作為第二例的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖。

圖4d是使用了本發(fā)明的一個實施方式所涉及的壓電薄膜元件的壓電傳感器的作為第三例的脈搏傳感器的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的硬盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的噴墨打印裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

以下是參照附圖并就本發(fā)明優(yōu)選的一個實施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。還有，在附圖中將相同符號標(biāo)注于相同或者等同的要素。另外，上下左右的位置關(guān)系如同附圖所示。另外，省略重復(fù)的說明。

(壓電薄膜元件)

在圖1中表示了本實施方式所涉及的壓電薄膜元件的層結(jié)構(gòu)的一個例子。壓電薄膜元件100具備基板1、下部電極層2、被形成于下部電極層2上的壓電薄膜3、被形成于壓電薄膜3上的上部電極層4。即，壓電薄膜元件100成為包含夾住壓電薄膜3的一對電極層的結(jié)構(gòu)。

作為用于基板1的材料例如可以列舉單晶硅基板、絕緣體上硅(soi)基板、石英玻璃基板、由gaas等構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體基板、由不銹鋼等構(gòu)成的金屬基板、或者mgo基板和srtio3基板等氧化物單晶基板?；?的厚度通常為10～1000μm。

將具有0.05μm～1.0μm膜厚的下部電極層2形成于基板1上。作為下部電極層2的材料可以列舉pt(白金)、pd(鈀)、rh(銠)、au(金)、ru(釕)、ir(銥)、mo(鉬)、ti(鈦)、ta(鉭)、ni(鎳)等金屬材料；或者srruo3和lanio3等導(dǎo)電性金屬氧化物等。下部電極層2能夠由濺射法、真空蒸鍍法、印刷法、旋轉(zhuǎn)涂布法(spincoatingmethod)、溶膠-凝膠法等來進(jìn)行形成。

壓電薄膜3將由(k,na)nbo3表示的鈣鈦礦型氧化物作為主成分，例如能夠由濺射法來形成。膜厚作為一個例子可以做到1μm～10μm的程度。關(guān)于壓電薄膜3的細(xì)節(jié)將另外說明。

最后，將具有0.05μm～1.0μm膜厚的上部電極層4形成于壓電薄膜3上。作為上部電極層4的材料可以列舉pt、pd、rh、au、ru、ir、mo、ti、ta、ni等金屬材料；或者srruo3和lanio3等導(dǎo)電性金屬氧化物等。上部電極層4能夠由濺射法、真空蒸鍍法、印刷法、旋轉(zhuǎn)涂布法、溶膠-凝膠法等來進(jìn)行形成。

也可以用保護(hù)膜來覆蓋壓電薄膜元件100。由此，就能夠提高可靠性。

就壓電薄膜元件100而言也可以在下部電極層2以及上部電極層4中的任意一方或者雙方與壓電薄膜3之間配備中間層。

通過光刻以及干式蝕刻法、濕式蝕刻法的尺寸沒有特別的限定，例如在以25mm×5mm的尺寸進(jìn)行圖形形成之后通過切斷加工基板1從而就能夠獲得被單片化了的壓電薄膜元件100。

在此，就壓電薄膜3作如下說明。本實施方式的壓電薄膜是將(k,na)nbo3作為主成分。還有，所謂主成分是指構(gòu)成壓電薄膜3的整個成分的70wt％以上，構(gòu)成的元素的比率為任意，但優(yōu)選為na/(k+na)≥0.5。再有，本實施方式的壓電薄膜除了主成分之外優(yōu)選含有ta、zr、mn當(dāng)中至少一個元素。作為這些元素的添加效果例如與母組成相比較相對能夠提高耐壓特性。

本實施方式的壓電薄膜的表面示意圖被表示于圖2a中。壓電薄膜表面10具有細(xì)長形狀的多個結(jié)晶10a、10b排列在第1方向d1，另外，同樣具有細(xì)長形狀的多個結(jié)晶10c、10d排列在第2方向d2。在此，朝向第1方向d1具有細(xì)長形狀的結(jié)晶為第1結(jié)晶，朝向第2方向d2具有細(xì)長形狀的結(jié)晶為第2結(jié)晶。還有，第1結(jié)晶和第2結(jié)晶都為同種結(jié)晶。另外，所謂第1方向d1是指沿著薄膜表面方向的任意方向，第2方向d2是表示處于與第1方向d1相“交叉”的關(guān)系的任意方向。

在此，在本實施方式中關(guān)于“交叉”可以用圖2b來進(jìn)行說明。在本實施方式中如圖2b(a)所示將在第1方向d1上具有細(xì)長形狀的多個第1結(jié)晶與在第2方向d2上具有細(xì)長形狀的多個第2結(jié)晶進(jìn)行大致垂直交叉的情況稱作為交叉。所謂大致垂直是表示第1方向與第2方向所成的角度為75度以上105度以下的范圍。在結(jié)晶的交叉或者進(jìn)行鄰接的點上例如能夠抑制加工過程中的微裂紋的伸展等損害。

在本實施方式中，如圖2b(b)所示多個所存在的第2結(jié)晶以各自不同的角度大致垂直地與第1結(jié)晶相交叉的情況、如圖2b(c)所示第1結(jié)晶與第2結(jié)晶大致垂直地進(jìn)行接觸的情況、以及如圖2b(d)所示第1結(jié)晶與第2結(jié)晶不進(jìn)行接觸但是一方結(jié)晶的長邊的延長線大致垂直于另一方結(jié)晶而進(jìn)行交叉的情況全都被看作為“交叉”。圖2b(d)的情況是第1結(jié)晶與第2結(jié)晶之間優(yōu)選第1結(jié)晶的長邊的長度y1的平均值或者第2結(jié)晶的長邊長度y2的平均值以下的距離。

該表面例如能夠使用掃描電子顯微鏡等的探針顯微鏡等來進(jìn)行觀察。具體地來說使用原子力顯微鏡(atomicforcemicroscopy,afm)并以10μm×10μm的視野來觀察壓電薄膜表面。

在本實施方式中，作為能夠抑制壓電薄膜加工時的損害的理由并不一定明了但是能夠如同以下所述進(jìn)行推測。

一般來說眾所周知在結(jié)晶與結(jié)晶的晶界因為其機(jī)械強(qiáng)度由晶格失配(misfitofthecrystallattice)等而低于晶粒內(nèi)，所以裂紋容易沿著晶界進(jìn)行伸展。因此，通過具有所述排列從而例如在加工過程中在壓電薄膜面內(nèi)的微裂紋的伸展被限制，并且能夠抑制潛在的損害。另外，使用了像這樣的壓電薄膜的壓電薄膜元件能夠抑制起因于所述損害的連續(xù)驅(qū)動時的疲勞劣化，結(jié)果也就能夠獲得高可靠性。但是，機(jī)理并不限定于此。

使用附隨于afm的圖像軟件來求得包含于觀察視野的第1結(jié)晶的短邊長度x1和長邊長度y1、以及第2結(jié)晶的短邊長度x2和長邊長度y2，并且求得將第1結(jié)晶的短邊長度x1設(shè)定為1的時候的長邊長度y1的比率以及將第2結(jié)晶的短邊長度x2設(shè)定為1的時候的長邊長度y2的比率。即，在分別計算第1結(jié)晶和第2結(jié)晶的長徑比y1/x1(第1長徑比)以及y2/x2(第2長徑比)的值并計算出觀察視野中的第1結(jié)晶的長徑比y1/x1的平均值以及第2結(jié)晶的長徑比y2/x2的平均值的時候，長徑比y1/x1的平均值和長徑比y2/x2的平均值都優(yōu)選為2以上，更加優(yōu)選為2以上15以下的范圍。由此，就能夠抑制加工過程中的損害，并且就壓電薄膜元件而言還能夠獲得高可靠性。

分別計算出在觀察視野中的第1結(jié)晶的短邊長度x1和長邊長度y1的平均值、第2結(jié)晶的短邊長度x2和長邊長度y2的平均值。還有，結(jié)晶的一部分沒有被收納于觀察視野的結(jié)晶不包含在平均值的計算中。此時，長邊長度y1和y2的平均值都優(yōu)選為2μm以下。由此，就能夠抑制加工過程中的損害，并且就壓電薄膜元件而言還能夠獲得高可靠性。

再有，求得在壓電薄膜表面上的第1結(jié)晶和第2結(jié)晶占到觀察視野的面積總和，并計算出總面積比s。所謂總面積比s是以百分率表示第1結(jié)晶和第2結(jié)晶的面積的總和除以收納于觀察視野的所有結(jié)晶的面積的總和的值。此時，總面積比s優(yōu)選為70％以上。由此，就能夠抑制加工過程中的損害，并且就壓電薄膜元件而言還能夠獲得高可靠性。

求得包含于觀察視野的壓電薄膜表面的第1結(jié)晶的數(shù)量α和第2結(jié)晶的數(shù)量β，并計算出α/(α+β)。還有，結(jié)晶的一部分沒有被收納于觀察視野的結(jié)晶不包含于α以及β。此時，α/(α+β)優(yōu)選為0.3以上0.7以下。由此，例如能夠抑制加工過程中的損害，并且就壓電薄膜元件而言還能夠獲得高可靠性。

接著，就本實施方式的壓電薄膜元件100的制造方法作如下說明。

首先，準(zhǔn)備作為基板1的單晶硅基板。接著，用濺射法將pt成膜于基板1上并形成下部電極層2。接著，使用以(k,na)nbo3進(jìn)行表示的組成的濺射靶材并由濺射法成膜于壓電薄膜3。作為用于形成本實施方式的結(jié)構(gòu)的方法的一個例子例如能夠通過變更在成膜途中的氧濃度或基板溫度來完成。氧濃度為0％～25％的范圍，另外，基板溫度最高能夠設(shè)定到900℃。但是，本發(fā)明并不限定于以上所述的實施方式的制造條件。以濺射法將作為上部電極層4的pt成膜于這樣獲得的壓電薄膜3上。經(jīng)過以上所述過程從而就能夠制作出壓電薄膜元件100。

(壓電薄膜表面形狀的觀察)

使用afm并以10μm×10μm的視野對壓電薄膜3實行表面觀察，并決定第1結(jié)晶和第2結(jié)晶。還有，角度的測定是在圖像編輯軟件中成為代表的第1結(jié)晶和第2結(jié)晶各自的長邊y上畫輔助線，從而求得該角度。

之后，使用圖像解析軟件來求得包含于觀察視野的第1結(jié)晶的短邊x1的長度和長邊y1的長度、以及第2結(jié)晶的短邊x2的長度和長邊y2的長度，并分別計算將第1結(jié)晶的短邊x1設(shè)定為1的時候的長邊y1的比率和將第2結(jié)晶的短邊x2設(shè)定為1的時候的長邊y2的比率即第1結(jié)晶和第2結(jié)晶的長徑比y1/x1以及y2/x2的值，計算出在觀察視野中的結(jié)晶的長徑比的y1/x1平均值以及y2/x2的平均值。各個平均值就包含于觀察視野的任意的并且進(jìn)行交叉的第1結(jié)晶以及第2結(jié)晶而言將5對作為對象。

分別計算出在觀察視野中的第1結(jié)晶的長邊y1的平均值和第2結(jié)晶的長邊y2的平均值。

再有，求得在壓電薄膜表面上的第1結(jié)晶和第2結(jié)晶在觀察視野中所占的面積總和并計算出總面積比。

求得包含于觀察視野的壓電薄膜表面的第1結(jié)晶的數(shù)量α和第2結(jié)晶的數(shù)量β并計算出α/(α+β)。

也可以在上部電極層形成以后將knn露出于最表面的區(qū)域設(shè)定為對象并實行由afm完成的觀察。再有，也可以使用afm以外的裝置來實行表面觀察，觀察區(qū)域的面積如果是3μm×3μm以上的話則即使不是10μm×10μm也是可以的，但至少是在10以上的結(jié)晶能夠被觀察的區(qū)域?qū)嵭杏^察。

如以上所述制得的壓電薄膜元件100因為使用了加工過程中的損害少的壓電薄膜，所以特別是即使適用于由驅(qū)動引起的負(fù)載大的壓電致動元件也能夠獲得高可靠性的裝置。以下是就適用于使用了本實施方式的壓電薄膜元件的情況的裝置進(jìn)行舉例說明。

(壓電致動器)

圖3a是使用了本實施方式所涉及的壓電薄膜元件的壓電致動器的作為一個例子的被搭載于硬盤驅(qū)動器(以下也稱之為hdd)的磁頭組件的結(jié)構(gòu)圖。如該圖所示，磁頭組件200具備作為其主要構(gòu)成要素的底板9、承重梁11、彎曲17、驅(qū)動元件即第1以及第2壓電薄膜元件100、以及具有磁頭元件19a的磁頭滑塊19。

承重梁11具備由例如束焊接等而被粘貼于底板9的基端部11b、從該基端部11b以前端細(xì)的形狀進(jìn)行延伸的第1以及第2板簧部11c以及11d、被形成于第1以及第2板簧部11c以及11d之間的開口部11e、在第1以及第2板簧部11c以及11d上進(jìn)行連續(xù)并以直線而且前端細(xì)的形狀進(jìn)行延伸的梁主部11f。

第1以及第2壓電薄膜元件100具有規(guī)定的間隔并分別被配置于彎曲17的一部分即配線用軟性基板15上。磁頭滑塊19被固定于彎曲(flexture)17的前端部，并伴隨于第1以及第2壓電薄膜元件100的伸縮進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動。

第1以及第2壓電薄膜元件100是由下部電極層、上部電極層、被該上部電極層以及下部電極層夾住的壓電薄膜所構(gòu)成，就本實施方式所涉及的壓電致動器而言因為在該壓電薄膜元件的加工過程中不會發(fā)生特性降低所以能夠獲得更高的可靠性和充分的位移量。

圖3b是使用了壓電薄膜元件的壓電致動器的作為另一個例子的噴墨打印頭的壓電致動器的結(jié)構(gòu)圖，并且是表示壓電薄膜元件100的適用例的示意圖。

壓電致動器300是通過將絕緣膜23、下部電極層24、壓電薄膜25以及上部電極層26層疊于基板20上來構(gòu)成的。

在規(guī)定的吐出信號沒有被提供并且在下部電極層24與上部電極層26之間不施加電壓的情況下，在壓電薄膜25上不會發(fā)生變形。在設(shè)置有吐出信號不被提供的壓電薄膜元件的壓力室21中不發(fā)生壓力變化并且墨滴不會從那個噴嘴27吐出。

另外，在規(guī)定的吐出信號被提供并且在下部電極層24與上部電極層26之間施加一定電場的情況下，在壓電薄膜25上會發(fā)生變形。在設(shè)置有吐出信號被提供的壓電薄膜元件的壓力室21中該絕緣膜23會發(fā)生大翹曲變形。為此，壓力室21內(nèi)的壓力瞬時間提高從而墨滴從噴嘴27被吐出。

因為本實施方式的壓電致動器的壓電薄膜元件能夠抑制制作時的損害，所以能夠獲得更高的可靠性和充分的位移量。

(壓電傳感器)

圖4a是使用了上述壓電薄膜元件的壓電傳感器的作為一個例子的陀螺傳感器的結(jié)構(gòu)圖(平面圖)，圖4b是沿著圖4a的a-a的剖視圖。

陀螺傳感器400是一種具備了基部110、連接于基部110的一面的2個臂120、130的音叉振蕩器型的角速度檢測元件。該陀螺傳感器400是按照音叉振蕩器的形狀精密加工構(gòu)成上述壓電體薄膜元件的壓電薄膜30、上部電極層31以及下部電極層32來獲得的，各個部分(基部110以及臂120、130)由壓電薄膜元件而被一體形成。

在一方臂120的第一主面上分別形成驅(qū)動電極層31a,31b以及檢測電極層31d。同樣，在另一方的臂130的第一主面上分別形成驅(qū)動電極層31a,31b以及檢測電極層31c。這些電極層31a、31b、31c、31d是通過將上部電極層31蝕刻成規(guī)定的電極形狀來獲得的。

還有，在基部110以及臂120、130各自第二主面(第一主面的背側(cè)的主面)上被全面形成的下部電極層32是作為陀螺傳感器400的接地電極來行使其功能的。

在此，在將各個臂120、130的長邊方向設(shè)定為z方向并且將包含2個臂120、130的主面的平面設(shè)定為xz平面之后定義xyz直角坐標(biāo)系。

如果將驅(qū)動信號提供給驅(qū)動電極層31a、31b的話則2個臂120、130以面內(nèi)振動模式進(jìn)行激勵振動。所謂面內(nèi)振動模式是指在平行于2個臂120、130的主面的方向上2個臂120、130進(jìn)行激勵振動的振動模式。例如，一方的臂120在-x方向上以速度v1進(jìn)行激勵振動的時候另一方的臂130在+x方向上以速度v2進(jìn)行激勵振動。

如果在該狀態(tài)下將z軸作為旋轉(zhuǎn)軸并將角速度ω的旋轉(zhuǎn)施加到陀螺傳感器400的話則對于2個臂120、130各自來說科里奧利力(coriolisforce)作用于垂直于速度方向的方向，并且以面外振動模式開始激勵振動。所謂面外振動模式是指在垂直于2個臂120、130的主面的方向上2個臂120、130進(jìn)行激勵振動的振動模式。例如，在作用于一方的臂120的科里奧利力f1為-y方向的時候作用于另一方臂130的科里奧利力f2為+y方向。

科里奧利力f1、f2的大小因為是與角速度ω成比例，所以用壓電薄膜30來將由科里奧利力f1、f2引起的臂120、130的機(jī)械性失真轉(zhuǎn)換成電信號(檢測信號)，并且通過從檢測電極層31c、31d取出該信號從而就能夠求得角速度ω。

作為用于本實施方式壓電傳感器的壓電薄膜元件通過使用具有大位移量的壓電薄膜元件從而就能夠抑制電力消耗，并且能夠獲得高可靠性和充分的檢測靈敏度。

圖4c是使用了上述壓電薄膜元件的壓電傳感器的作為第二個例子的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖。

壓力傳感器500具有用于對應(yīng)于受到壓力的時候的空洞45并且是由支撐壓電薄膜元件40的支撐體44、電流放大器46、電壓測定器47所構(gòu)成。壓電薄膜元件40是由共通電極層41和壓電薄膜42以及個別電極層43所構(gòu)成，并且就按該順序被層疊于支撐體44上。在此，如果受到外力的話則壓電薄膜元件40會發(fā)生翹曲變形，電壓由電壓測定器47來進(jìn)行檢測。

作為使用于本實施方式壓電傳感器的壓電薄膜元件通過使用具有大位移量的壓電薄膜元件從而就能夠獲得高耐電壓性和充分的檢測靈敏度。

圖4d是使用了上述壓電薄膜元件的壓電傳感器的作為第三個例子的脈搏傳感器的結(jié)構(gòu)圖。

脈搏傳感器600是由支撐用于對應(yīng)于受到壓力的時候的壓電薄膜元件50的支撐體54、電壓測定器55所構(gòu)成。壓電薄膜元件50是由共通電極層51和壓電薄膜52以及個別電極層53所構(gòu)成，并且就按該順序被層疊于支撐體54上。對于檢測生物體脈搏來說是將脈搏傳感器600的支撐體54的背面(沒有搭載壓電薄膜元件的那一面)接觸于生物體動脈上。由此，以由生物體脈搏引起的壓力而使得支撐體54和壓電薄膜元件50發(fā)生翹曲變形，并由電壓測定器55檢測出電壓。

作為使用于本實施方式壓電傳感器的壓電薄膜元件因為能夠抑制制作時的損害，所以能夠獲得更高的可靠性和充分的檢測靈敏度。

(硬盤驅(qū)動器)

圖5是搭載了圖3a所表示的磁頭組件的硬盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)圖。

硬盤驅(qū)動器700在框體60內(nèi)配備有作為記錄介質(zhì)的硬盤61、將磁信息記錄于該硬盤61并且進(jìn)行再生(播放)的磁頭臂組件(headstackassembly)62。硬盤61是由省略了圖示的馬達(dá)來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的。

磁頭臂組件62是一種在附圖的縱深方向上層疊了多個由音圈馬達(dá)63而圍繞著支撐軸旋轉(zhuǎn)自如地被支撐的致動器臂64、被連接于該致動器臂64的磁頭組件65來構(gòu)成的組裝體的組件。在磁頭組件65的前端部以與硬盤61進(jìn)行相對的形式安裝磁頭滑塊19(參照圖4a)。

磁頭組件65(200)是采用以2個階段使磁頭元件19a(參照圖3a)變動的形式。磁頭元件19a的比較大的移動是由取決于音圈馬達(dá)63的磁頭組件65以及致動器臂64的全體驅(qū)動來進(jìn)行控制的，微小的移動是由取決于磁頭組件65前端部的磁頭滑塊19的驅(qū)動來進(jìn)行控制的。

被用于該磁頭組件65的壓電薄膜元件因為能夠抑制壓電薄膜元件制作時的損害，所以能夠獲得高可靠性和充分的存取性(accessibility)。

(噴墨打印裝置)

圖6是搭載了圖3b所表示的噴墨打印頭的噴墨打印裝置的結(jié)構(gòu)圖。

噴墨打印裝置800主要是通過具備噴墨打印頭70、主體71、托盤72、磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)73來進(jìn)行構(gòu)成的。壓電致動器300被配備于噴墨打印頭70。

噴墨打印裝置800是以具備黃色、品紅色(洋紅色，magenta)、青色以及黑色共計4種顏色的墨盒并且全色打印為可能的形式被構(gòu)成的。另外，該噴墨打印裝置800在內(nèi)部配備有專用的控制板等，并且控制噴墨打印頭70的吐墨時機(jī)以及磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)73的掃描。另外，主體71在背面具備托盤72并且在其內(nèi)部具備自動供紙器(自動連續(xù)供紙機(jī)構(gòu))76，能夠自動送出記錄用紙75并且能夠從正面的排出口74對記錄用紙75實施排紙。

因為該噴墨打印頭70的被用于壓電致動器的壓電薄膜元件制作時的損害被抑制，所以能夠提供更具高可靠性和高安全性的噴墨打印裝置。

以上已就本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式作了說明，但是本發(fā)明并不限定于所述實施方式，只要是在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)增加各種各樣的變更是可能的，不用說那些變更當(dāng)然也包含于本發(fā)明。

實施例

以下是根據(jù)實施例以及比較例來進(jìn)一步具體說明本發(fā)明，但是本發(fā)明絲毫不限定于以下所述實施例。

(實施例1)

首先，用濺射法將作為下部電極層的pt電極層形成于單晶硅si基板上。此時的成膜條件是基板溫度為400℃；膜厚為0.2μm。

接著，使用(k0.45na0.55)nbo3靶材并以濺射法將相同組成的壓電薄膜形成于pt電極層上。在以基板溫度t1為720℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜，就這樣保持基板溫度720℃不變1小時，之后，在將基板溫度t2變更成800℃之后直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。還有，對于成膜來說是使用氬和氧混合氣體，此時的氧濃度被固定在10％。

接著，使用afm(hitachihigh-techsciencecorporation制)，在壓電薄膜表面上的任意地方以10μm×10μm的視野來實行表面形狀的觀察。

接著，使用附隨于afm的圖像解析軟件求得包含于觀察視野的第1結(jié)晶的短邊x1長度和長邊y1長度、以及第2結(jié)晶的短邊x2的長度和長邊y2的長度，并分別計算將第1結(jié)晶的短邊x1設(shè)定為1的時候的長邊y1的比率和將第2結(jié)晶的短邊x2設(shè)定為1的時候的長邊y2的比率即第1結(jié)晶和第2結(jié)晶的長徑比y1/x1以及y2/x2的值，計算出在觀察視野中的結(jié)晶的長徑比的y1/x1平均值以及y2/x2的平均值。各個平均值就包含于觀察視野的任意的并且進(jìn)行交叉的第1結(jié)晶以及第2結(jié)晶而言將5對作為對象。

分別計算出在觀察視野中的第1結(jié)晶的長邊y1的平均值和第2結(jié)晶的長邊y2的平均值。

再有，求得在壓電薄膜表面上的第1結(jié)晶和第2結(jié)晶在觀察視野中所占的面積總和并計算出總面積比。

求得包含于觀察視野的壓電薄膜表面的第1結(jié)晶的數(shù)量α和第2結(jié)晶的數(shù)量β并計算出α/(α+β)。

之后，以濺射法將作為上部電極層的pt電極層成膜于壓電薄膜(k0.45na0.55)nbo3上面。此時的成膜條件是基板溫度為500℃；膜厚為0.2μm。

再有，由光刻法來對基板上的層疊結(jié)構(gòu)實行圖形化，并由切割機(jī)進(jìn)行切斷，從而制作出可移動部分尺寸為20mm×1.0mm的壓電薄膜元件。

在制作元件之后，作為連續(xù)驅(qū)動試驗是在成為產(chǎn)品的情況下以6khz的條件將假定的驅(qū)動電壓最大值5v的正弦波施加于壓電薄膜元件的電極層10億次。對于電壓的施加來說是使用函數(shù)信號發(fā)生器(functiongenerator)(nfcorporation制)。還有，在連續(xù)驅(qū)動試驗前使用lcr測定計(gwinstek公司制)來測定電容。

在實行了連續(xù)驅(qū)動試驗之后，再一次測定壓電薄膜元件的電容值并計算出電容的變化率δc。還有，電容的變化率δc是在將連續(xù)驅(qū)動試驗前的電容值設(shè)定為c1并且將連續(xù)驅(qū)動試驗后的電容值設(shè)定為c2的時候由δc＝[1-(c2/c1)]×100％來進(jìn)行求取。

比較例1、2以及實施例1～15的壓電薄膜元件的構(gòu)成和制作過程(工藝)以及評價方法與實施例1相同。但是，實施例2～11與比較例1,2不同的是壓電薄膜成膜時的基板加熱條件、在實施例12～15中進(jìn)一步用于成膜的靶材的組成不同。因此，以下只是記載壓電薄膜的成膜條件的變更事項。

(比較例1)

在以基板溫度為800℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜，就這樣保持基板溫度800℃不變1小時，在將成膜溫度變更成700℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(比較例2)

在以基板溫度為480℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜，就這樣保持基板溫度480℃不變1小時，在將成膜溫度變更成700℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例2)

在以基板溫度為700℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持1小時，之后，在將成膜溫度變更成700℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例3)

在以基板溫度為520℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持基板溫度520℃不變1小時，之后，在將成膜溫度變更成700℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例4)

在以基板溫度為560℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持基板溫度560℃不變1小時，之后，在將成膜溫度控制在700℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例5)

在以基板溫度為560℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持基板溫度560℃不變1小時，在將成膜溫度變更成650℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例6)

在以基板溫度為560℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持基板溫度560℃不變1小時，在將成膜溫度變更成600℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例7)

在以基板溫度為720℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持基板溫度720℃不變1小時，在將成膜溫度變更成580℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例8)

在以基板溫度為660℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持基板溫度660℃不變1小時，在將成膜溫度變更成620℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例9)

在以基板溫度為660℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持基板溫度660℃不變1小時，在將成膜溫度變更成600℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例10)

在以基板溫度為660℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持基板溫度660℃不變1小時，再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例11)

在以基板溫度為660℃的溫度條件從成膜開始到膜厚0.3μm為止實行成膜之后暫時停止成膜并且就這樣保持基板溫度660℃不變1小時，在將成膜溫度變更到680℃之后再直至膜厚達(dá)到2μm為止實行成膜。

(實施例12)

使用(k0.45na0.55)(nb0.9ta0.1)o3靶材來實行與實施例1相同的成膜。

(實施例13)

使用(k0.45na0.55)(nb0.95zr0.05)o3靶材來實行與實施例1相同的成膜。

(實施例14)

相對于主成分(k0.45na0.55)nbo3，使用以mno進(jìn)行換算含有0.31質(zhì)量％的mn的靶材來實行與實施例1相同的成膜。

(實施例15)

相對于主成分(k0.45na0.55)(nb0.85ta0.1zr0.05)o3，使用以mno進(jìn)行換算含有0.31質(zhì)量％的mn的靶材并且在下料時使用添加了0.5重量％的mnco3的靶材來實行與實施例1相同的成膜。

將實施例1～14以及比較例1、2各個連續(xù)驅(qū)動試驗前后的電容變化率δc和由表面觀察計算出的第1結(jié)晶的長徑比y1/x1的平均值、以及第2結(jié)晶的長徑比y2/x2的平均值表示于表1～5中。

從表1可以了解到將第1結(jié)晶與第2結(jié)晶進(jìn)行交叉的壓電薄膜做成壓電薄膜元件的特征為電容變化率δc的絕對值小于20％。另外，此時可以確認(rèn)到平均長徑比為2以上而電容變化率δc轉(zhuǎn)向減小的傾向并且直至平均長徑比15的程度以同程度進(jìn)行推移，但是在平均長徑比一起成為16的實施例3中因為電容變化率δc增加，所以認(rèn)為優(yōu)選平均長徑比為15以下。在比較例1中，壓電薄膜表面其第1結(jié)晶和第2結(jié)晶成為互相大致平行，在比較例2中也是由微小的納米級的顆粒構(gòu)成并且不能夠確認(rèn)第1結(jié)晶和第2結(jié)晶。在比較例1、2中因為電容變化率δc都大，所以就使用了第1結(jié)晶與第2結(jié)晶進(jìn)行交叉的電壓薄膜的壓電薄膜元件而言，被推測為具有抑制疲勞劣化，即具有關(guān)聯(lián)到高可靠性的效果的壓電薄膜元件。

從表2可以了解到在第1結(jié)晶與第2結(jié)晶進(jìn)行交叉的壓電薄膜上平均長徑比即使是同等程度，第1結(jié)晶和第2結(jié)晶的長邊長度平均值越小越能夠確認(rèn)到電容變化率δc減小的傾向，并且能夠抑制到最大5％。長邊長度小則被推測為進(jìn)一步抑制潛在性的裂紋等的伸展的效果更高，且其結(jié)果關(guān)聯(lián)到高可靠性。

從表3可以了解到在第1結(jié)晶與第2結(jié)晶進(jìn)行交叉的壓電薄膜上平均長徑比即使是同等，在觀察視野內(nèi)第1結(jié)晶和第2結(jié)晶的總面積比s越大，電容變化率δc越是減小。作為原因來說不符合本發(fā)明的不同形狀結(jié)晶比例的增加暗示著異相的共存狀態(tài)，并且由這些異相而暗示著薄膜的機(jī)械強(qiáng)度降低。因此，被推測為作為壓電薄膜元件的疲勞劣化會更容易變得嚴(yán)重。

從表4可以了解到在第1結(jié)晶與第2結(jié)晶進(jìn)行交叉的壓電薄膜上平均長徑比即使接近，還顯示出第1結(jié)晶的數(shù)量α和第2結(jié)晶的數(shù)量β越接近于1∶1則電容變化率δc越是減小的傾向。推測在薄膜表面內(nèi)進(jìn)行交叉的第1結(jié)晶和第2結(jié)晶越處于均勻則越有助于損害的減少。

由變更靶材的組成的實施例12～15可以確認(rèn)到由連續(xù)驅(qū)動試驗產(chǎn)生的電容變化率δc小于實施例1的電容變化率δc。根據(jù)這些結(jié)果就可確認(rèn)到即使在knn主成分的范圍內(nèi)變更使用于成膜的靶材組成也能夠獲得同樣的效果。

如以上所述通過將壓電薄膜的表面狀態(tài)控制在恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)從而就能夠有助于壓電薄膜元件的高可靠性。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

符號說明

100.壓電薄膜元件

1.基板

2.下部電極層

3.壓電薄膜

4.上部電極層

10.壓電薄膜表面

10a～10d.結(jié)晶

d1.第1方向

d2.第2方向

200.磁頭組件

9.底板

11.承重梁

11a.基端部

11c.第1板彈簧部分

11d.第2板彈簧部分

11e.開口部

11f.梁主部

15.軟性基板

17.彎曲

19.磁頭滑塊

19a.磁頭元件

300.壓電致動器

20.基板

21.壓力室

23.絕緣膜

24.下部電極層

25.壓電薄膜

26.上部電極層

27.噴嘴

400.陀螺傳感器

110.基板

120,130.臂

30.壓電薄膜

31.上部電極層

31a,31b.驅(qū)動電極層

31c,31d.檢測電極層

32.下部電極層

500.壓力傳感器

40.壓電薄膜元件

41.共通電極層

42.壓電薄膜

43.個別電極層

44.支撐體

45.空洞

46.電流放大器

47.電壓測定器

600.脈搏傳感器

50.壓電薄膜元件

51.共通電極層

52.壓電薄膜

53.個別電極層

54.支撐體

55.電壓測定器

700.硬盤驅(qū)動器

60.框體

61.硬盤

62.磁頭臂組件(headstackassembly)

63.音圈馬達(dá)

64.致動器臂

65.磁頭組件

800.噴墨打印裝置

70.噴墨打印頭

71.主體

72.托盤

73.磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)

74.排出口

75.記錄用紙

76.自動供紙器(自動連續(xù)供紙機(jī)構(gòu))