液体喷出头以及致动器的制作方法

1.本发明涉及一种液体喷出头以及致动器。


背景技术：

2.一直以来，提出有一种通过利用压电元件来使具有压力室的振动板进行振动，从而将被填充在该压力室中的液体从喷嘴中喷出的液体喷出头。
3.专利文献1中记载的压电元件具有下部电极、压电薄膜以及上部电极。在下部电极上，配置有用于使压电薄膜的面方位成为所需的取向的种子层。
4.例如，在像专利文献1那样，当在下电极上配置了种子层的情况下，虽然压电体层的与下电极重叠的区域因存在种子层而具有所需的面方位，但压电体层的不与下电极重叠的区域则因不存在种子层而变得无取向。因此，在压电体层的与下电极重叠的区域、和压电体层的不与下电极重叠区域中，结晶的面方位有所不同。当在压电体层的与下电极重叠的区域和不与下电极重叠的区域中面方位不同时，在这些区域内热膨胀系数等物理性质互不相同。其结果为，有可能会在这些区域之间产生裂纹等，从而使喷出性能或耐久性能下降。
5.专利文献1：日本特开2011-238774号公報


技术实现要素：

6.为了解决以上的课题，本发明的优选的方式所涉及的液体喷出头具有：压力室基板，其具有在第一方向上排列的多个压力室；振动板，其被配置在与所述压力室基板相比靠与所述第一方向交叉的第二方向上；第一电极，其被配置在与所述振动板相比靠所述第二方向上；压电体层，其被配置在与所述第一电极相比靠所述第二方向上；第二电极，其被配置在与所述第一电极相比靠所述第二方向上，在所述液体喷出头中，所述压电体层具有在所述第一方向上不与所述第一电极重叠的第一区域、和在所述第一方向上与所述第一电极重叠的第二区域，在通过x射线衍射法来对所述压电体层进行了解析时，所述第一区域向第一面方位优先取向，所述第二区域向所述第一面方位优先取向。
7.本发明的优选的方式所涉及的致动器具有：压力室基板，其具有在第一方向上排列的多个压力室；振动板，其被配置在与所述压力室基板相比靠与所述第一方向交叉的第二方向上；第一电极，其被配置在与所述振动板相比靠所述第二方向上；压电体层，其被配置在与所述第一电极相比靠所述第二方向上；第二电极，其被配置在与所述第一电极相比靠所述第二方向上，在所述致动器中，所述压电体层具有在所述第一方向上不与所述第一电极重叠的第一区域、和在所述第一方向上与所述第一电极重叠的第二区域，在通过x射线衍射法来对所述压电体层进行了解析时，所述第一区域向第一面方位优先取向，所述第二区域向所述第一面方位优先取向。
附图说明
8.图1为对第一实施方式所涉及的液体喷出装置的结构进行例示的概要图。
9.图2为液体喷出头的分解立体图。
10.图3为液体喷出头的剖视图。
11.图4为表示致动器的一部分的俯视图。
12.图5为图3中的b-b线的剖视图。
13.图6为表示第二区域中的xrd的结果的图。
14.图7为表示第一区域中的xrd的结果的图。
15.图8为表示第二实施方式中的致动器的一部分的剖视图。
16.图9为表示变形例中的致动器的一部分的剖视图。
17.图10为表示变形例中的致动器的一部分的剖视图。
具体实施方式
18.1.第一实施方式
19.1-1.液体喷出装置100的整体结构
20.图1为，对第一实施方式所涉及的液体喷出装置100进行例示的结构图。另外，在下文中，为了便于说明，而适当使用相互正交的x轴、y轴以及z轴来进行说明。
21.第一实施方式的液体喷出装置100为，向介质12喷出作为液体的示例的油墨的喷墨式印刷装置。介质12典型而言为印刷纸张，但是树脂薄膜或布帛等任意材质的印刷对象也可作为介质12而被利用。如图1所示那样，在液体喷出装置100中，设置有对油墨进行贮留的液体容器14。例如，在液体喷出装置100上能够拆装的墨盒、由可挠性的薄膜形成的袋状的油墨包、或者能够补充油墨的油墨罐可作为液体容器14而被利用。
22.如图1所示那样，液体喷出装置100具备：控制单元20、输送机构22、移动机构24和液体喷出头26。控制单元20例如包括cpu(centralprocessing unit：中央处理器)或fpga(field programmable gate array：现场可编程逻辑门阵列)等一个或多个处理电路和半导体存储器等一个或多个存储电路，并对液体喷出装置100的各个要素进行统一控制。输送机构22在由控制单元20实施的控制下，沿y轴对介质12进行输送。
23.移动机构24在由控制单元20实施的控制下，使液体喷出头26沿x轴进行往复移动。移动机构24具备对液体喷出头26进行收纳的大致箱型的输送体242、和固定了输送体242的输送带244。另外，也可以采用将多个液体喷出头26搭载于输送体242上的结构、或者将液体容器14与液体喷出头26一起搭载于输送体242上的结构。
24.液体喷出头26在由控制单元20实施的控制下，从多个喷嘴向介质12喷出从液体容器14被供给的油墨。通过以与由输送机构22实施的介质12的输送和输送体242的反复性的往复并行的方式使各个液体喷出头26向介质12喷出油墨，从而在介质12的表面上形成了图像。
25.1-2.液体喷出头26的整体结构
26.图2为液体喷出头26的分解立体图。图3为图2中的a-a线的剖视图。图3中所图示出的剖面为，与x-z平面平行的剖面。z轴为，沿着由液体喷出头26实施的油墨的喷出方向的轴线。此外，将沿着x轴的一个方向标记为x1方向，并将与x1方向相反的方向标记为x2方向。同样地，将沿着y轴的一个方向标记为y1方向，并将与y1方向相反的方向标记为y2方向。将沿着z轴的一个方向标记为z1方向，并将与z1方向相反的方向标记为z2方向。此外，在下文中，
将向z1方向或z2方向进行观察的情况称为“俯视观察”。此外，例如y1方向相当于“第一方向”。z2方向相当于与第一方向交叉的“第二方向”。另外，也可以将y2方向理解为“第一方向”。
27.如图2所示那样，液体喷出头26具备沿着y轴而排列的多个喷嘴n。第一实施方式的多个喷嘴n被区分为以沿着x轴而相互隔开间隔的方式被并列设置的第一列la和第二列lb。第一列la以及第二列lb分别为在y1方向上进行排列的多个喷嘴n的集合。图3所示的液体喷出头26为，与第一列la的各个喷嘴n相关的要素和与第二列lb的各个喷嘴n相关的要素被配置为大致面对称的结构。因此，在以下的说明中，对与第一列la相对应的要素进行重点说明，并适当省略与第二列lb相对应的要素的说明。
28.如图2以及图3所示，液体喷出头26具备：喷嘴板41、吸振体42、流道基板31、压力室基板32、振动板33、多个压电元件34、密封体35、筐体部36和配线基板51。喷嘴板41、吸振体42、流道基板31、压力室基板32、振动板33、密封体35以及筐体部36分别为，在y1方向上延伸的长条的部件。喷嘴板41、流道基板31、压力室基板32、振动板33以及压电元件34在z2方向上按照此顺序进行排列。此外，液体喷出头26具有致动器30。致动器30具有压力室基板32、振动板33以及多个压电元件34。
29.喷嘴板41为，具有喷出油墨的多个喷嘴n的板状部件。虽然多个喷嘴n分别为喷出油墨的一般而言的圆形形状的贯穿孔，但即使是不为圆形的贯穿孔也能够喷出油墨。喷嘴板41例如通过利用光刻以及蚀刻等半导体制造技术来对硅(si)的单晶基板进行加工，从而被制造出来。但是，在喷嘴板41的制造中，可以任意地采用公知的材料或制造方法。
30.在流道基板31中，形成有空间ra、多个供给流道312、多个连通流道314和中继液室316。空间ra为，被形成为在y1方向上延伸的长条状的开口。供给流道312以及连通流道314分别为，针对每个喷嘴n而被形成的贯穿孔。中继液室316为，被形成为跨及多个喷嘴n且在y1方向上延伸的长条状的空间，并且所述中继液室316使空间ra与多个供给流道312相互连通。多个连通流道314分别在俯视观察时与对应于该连通流道314的一个喷嘴n重叠。流道基板31例如通过利用半导体制造技术来对硅的单晶基板进行加工从而被制造出来。
31.压力室基板32具有作为被配置有油墨的空间的多个压力室c1。多个压力室c1相对于多个喷嘴n而以一对一的方式被配置。压力室基板32具有形成与各个喷嘴n相对应的压力室c1的壁面320。虽然未进行图示，但是在压力室基板32的壁面320上配置有对压力室基板32以及振动板33进行保护以免压力室基板32以及振动板33与油墨接触的保护膜。
32.振动板33被配置在与压力室基板32相比靠z2方向上。振动板33能够发生弹性地变形。另外，虽然在图2以及图3所示的示例中，由不同部件来形成压力室基板32和振动板33，但是压力室基板32以及振动板33的一部分也可以由同一基板形成。
33.多个压电元件34被配置在与振动板33相比靠z2方向上。多个压电元件34针对每个压力室c1而被设置。压电元件34为，在俯视观察时在x1方向上延伸的长条状的无源元件。压电元件34也为通过被施加有驱动信号而进行驱动的驱动元件。另外，关于具有压力室基板32、振动板33以及压电元件34的致动器30将在后文中进行详细叙述。
34.筐体部36为用于对被供给至多个压力室c1的油墨进行贮留的壳体，且例如通过树脂材料的注塑成型而被形成。在筐体部36中，形成有空间rb和供给口361。供给口361为，从液体容器14被供给有油墨的管道、且与空间rb连通。筐体部36的空间rb与流道基板31的空
间ra相互连通。由空间ra与空间rb构成的空间作为对被供给至多个压力室c1的油墨进行贮留的液体贮留室r而发挥功能。从液体容器14被供给并通过供给口361的油墨被贮留在液体贮留室r中。被贮留在液体贮留室r中的油墨，从中继液室316向各个供给流道312分支从而并列地被供给以及填充至多个压力室c1中。吸振体42为，构成液体贮留室r的壁面的可挠性的薄膜、且吸收液体贮留室r内的油墨的压力变动。
35.密封体35为，对多个压电元件34进行保护并且对压力室基板32以及振动板33的机械强度进行加强的结构体。密封体35例如通过粘合剂而被固定在振动板33的表面上。在密封体35中的、被形成在与振动板33对置的对置面上的凹部的内侧处收纳有多个压电元件34。此外，在振动板33的表面上接合有配线基板51。配线基板51为，被形成有用于对控制单元20和液体喷出头26进行电连接的多个配线的安装部件。可优选采用例如fpc(flexible printed circuit：柔性印刷基板)或ffc(flexible flat cable：柔性扁平电缆)等可挠性的配线基板51。用于对压电元件34进行驱动的驱动信号以及基准电压从配线基板51被供给给各个压电元件34。
36.1-3.致动器30
37.图4为，表示致动器30的一部分的俯视图。图5为，图4中的b-b线的剖视图。图4以及图5中所示出的致动器30具有：压力室基板32、振动板33、多个压电元件34、第一配线37、第二配线38以及种子层39。另外，在图4中，为方便起见，在第二电极342上标了点。
38.如图4所示那样，压力室基板32所具有的压力室c1为，在俯视观察时在x1方向上延伸的长条状的空间。多个压力室c1在y1方向上排列。压力室基板32例如通过利用半导体制造技术来对硅的单晶基板进行加工从而被制造出来。另外，压力室c1的俯视形状并未被限定于图4所示的四角形，例如也可以为平行四边形。
39.振动板33与压力室基板32一起形成压力室c1。此外，振动板33的与压力室c1相对应的部分通过压电元件34的驱动而进行振动。在图5所示的示例中，振动板33具有第一层331和第二层332。第一层331与压力室基板32相接触。第二层332被配置在与第一层331相比靠z2方向上。第二层332被配置在第一层331与第一电极341之间，且与它们相接触。
40.第一层331的材料例如为氧化硅(sio2)。第一层331例如通过对单晶硅基板的一个面进行热氧化而被形成。另外，第一层331的材料并未被限定于氧化硅，例如也可以为硅(si)等的其他弹性材料。
41.第二层332优选为非导电性，并且特别优选为包含zr(锆)、ti(钛)或si(硅)中的任意一种。即，振动板33中的z2方向的端部优选包含zr、ti、si中的任意一种。在本实施方式中，振动板33所具有的第二层332包含zr。具体而言，第二层332的材料为氧化锆(zro2)。另外，第二层332的材料也可以为氮化硅(sin)等其他绝缘材料。第二层332例如通过溅射法以及热氧化而被形成。另外，第二层332为无取向的层。但是，并非特别限定为无取向。
42.通过振动板33中的z2方向的端部包含zr、ti、si中的任意一种，从而与不包含它们中的任意一种的情况相比，能够在确保与压电元件34的振动相应的必需的变形量的同时，提高振动板33的机械强度。因此，能够进一步抑制振动板33的裂纹的产生。
43.另外，在第一层331与第二层332之间也可以中间存在有金属氧化物等的其他层。也可以为与第一层331或第二层332彼此相同或不同的多个层。此外，振动板33也可以不为多层而为单层。此外，虽然在图5所示的示例中，第二层332的厚度与第一层331的厚度相比
较薄，但是第一层331与第二层332的各厚度既可以彼此不同，也可以彼此相等。
44.如图5所示那样，概要而言，压电元件34从振动板33起依次具有第一电极341、压电体层343、第二电极342。第一电极341、压电体层343和第二电极342的层叠方向为z2方向。
45.第一电极341被配置在与振动板33相比靠z2方向上，并且与振动板33相接触。第一电极341为，在x1方向上延伸的长条状。多个第一电极341以相互隔开间隔的方式在y1方向上排列。第一电极341为，针对每个压电元件3而以相互分离的方式被形成的独立电极。
46.第一电极341包含金属等导电材料。第一电极341优选为包含铝(al)、铂(pt)或者铱(ir)等中的任意一种。通过包含它们中的任意一种，从而与不包含它们中的任意一种的情况相比，能够向第一电极34赋予在能够容许压电体层343的变形的同时对压电体层343的裂纹的产生进行抑制的弹性。此外，例如第一电极341能够具有pt层和ir层的层叠体。通过具有pt层，从而能够提供可容许压电体层343的变形的第一电极341。此外，通过具有ir层，从而能够对压电体层343中所包含的成分发生扩散的情况进行抑制。因此，抑制了压电体层343的组成发生变化的情况。
47.如图4所示那样，在第一电极341上电连接有第一配线37。第一配线37为，从被搭载于图3所示的配线基板51上的未图示的驱动电路被供给有驱动信号的导线配线，并且所述第一配线37向第一电极341供给驱动信号。第一配线37由与第一电极341相比为低电阻的导电材料形成。第一配线37为，例如在由镍铬合金(nicr)所形成的导电膜的表面上层叠了金(au)的导电膜的结构的导电图案。
48.如图5所示那样，压电体层343被配置在与第一电极341相比靠z2方向上。如图4所示那样，压电体层343为，以跨及多个压电元件34而连续的方式在y1方向上延伸的带状的介电膜。在压电体层343中的与彼此相邻的各个压力室c1的间隙相对应的区域中，形成有沿着x轴的切口g。切口g为，贯穿压电体层343的开口。通过形成有切口g，从而各个压电元件34针对每个压力室c1而单独地发生变形，进而抑制了压电元件34的相互间的振动的传播。另外，也可以将去除了压电体层343的厚度方向的一部分的有底孔形成作为切口g。
49.如图5所示那样，在向x1方向进行剖视观察时，压电体层343具有第一区域a1和第二区域a2。第一区域a1为，在俯视观察时不与第一电极341重叠的区域。第二区域a2为，在俯视观察时与第一电极341重叠的区域。如果换一种表达方式，则为第一区域a1的y1方向上的位置与第一电极341的位置不同。第二区域a2的y1方向上的位置与第一电极341的位置相同。
50.如图5所示那样，第二电极342被配置在与压电体层343相比靠z2方向上，并且与压电体层343相接触。如图4以及图5所示那样，第二电极342为，以跨及多个压电元件34而连续的方式在y1方向上延伸的带状的共同电极。在第二电极342上，被施加有预定的基准电压。基准电压为固定的电压，例如被设定为与接地电压相比较高的电压。与被施加于第二电极342上的基准电压和被供给至第一电极341上的驱动信号的差值相当的电压被施加在压电体层343上。另外，也可以在第二电极342上施加接地电压。此外，第二电极342例如由铝(al)、铂(pt)或铱(ir)等导电材料形成。
51.如前文所述那样，第一电极341相对于多个压力室c1而被单独地配置，与此相对，第二电极342相对于多个压力室c1而被共同地配置。因此，能够通过第二电极342来对压电体层343进行保护。由此，虽然在单独地配置有第二电极342的情况下，需要另行设置对压电
体层343进行保护的保护层，但是在本实施方式中没有这个必要。
52.进一步地，第二电极342采用覆盖压电体层343的z2方向的面的周围的方式而被配置。也就是说，第二电极342对压电体层343进行覆盖。因此，与压电体层343未被第二电极342覆盖的情况相比，能够对压电体层343等进行保护。因此，例如能够防止由压电体层343的氢还原所导致的劣化。
53.另外，也可以在第一电极341上或者第二电极342上配置镍酸镧(lno)等导电性氧化物。此外，也可以在第一电极341上或者第二电极342上，在不损害电极的导电性的范围内配置有钛等的层。
54.如图4所示那样，在与第二电极342相比而靠x1方向上，配置有与第二电极342电连接的第二配线38。在第二配线38上，经由图3所示的配线基板51而被供给有未图示的基准电压。如图4所示那样，第二配线38具有在y1方向上延伸的带状的第一导电层381、和在y1方向上延伸的带状的第二导电层382。第一导电层381以及第二导电层382以在x1方向上隔开预定的间隔的方式进行排列。另外，第二配线38也作为用于对振动板33的振动进行抑制的重锤而发挥功能。第二配线38为，例如在由镍铬合金所形成的导电膜的表面上层叠了金的导电膜的结构的导电图案。
55.在所涉及的压电元件34中，通过向第一电极341和第二电极342之间施加电压从而使压电体层343发生变形。通过该变形，从而压电元件34使振动板33进行挠曲变形。并且，通过振动板33进行振动，从而使压力室c1的压力发生变化，由此使压力室c1内的油墨从图3所示的喷嘴n中被喷出。
56.如图5所示那样，种子层39被配置在第一电极341和压电体层343之间。此外，种子层39与第一电极341、振动板33以及压电体层343相接触。种子层39包括成为压电体层343的晶种的结晶结构。种子层39为，用于对压电体层343的结晶的取向性进行控制的取向控制层。通过存在种子层39，从而能够提高压电体层343的取向性。因此，能够提高压电元件34的位移力。由此，能够提升液体喷出头26的喷出性能。
57.如前文所述那样，液体喷出头26所具有的致动器30具有：压力室基板32、振动板33、第一电极341、压电体层343和第二电极342。压力室基板32具有在y1方向上排列的多个压力室c1。此外，压电体层343具有在y1方向上不与第一电极341重叠的第一区域a1、和在y1方向上与第一电极341重叠的第二区域a2。
58.在通过x射线衍射法(xrd)而于z1方向上对所涉及的压电体层343进行解析时，第一区域a1以及第二区域a2分别向第一面方位优先取向。即，第一区域a1以及第二区域a2向彼此相同的结晶的面方位优先取向。因此，第一区域a1和第二区域a2彼此间面方位的取向不会过度地大幅不同。因此，抑制了由压电体层343的第一区域a1和第二区域a2中的结晶的面方位之差的差异所导致的杨氏模量以及热膨胀系数等物理性质的差异。因此，抑制了在第一区域a1和第二区域a2之间因该物理性质的差异而产生裂纹的可能性。故此，能够抑制喷出性能或耐久性能的下降。
59.在本实施方式中，该第一面方位为(100)面。即，第一区域a1以及第二区域a2向(100)面优先取向。因此，与向其他结晶的面方位优先取向的情况相比，能够提高本实施方式的压电元件34中的喷出特性。另外，第一面方位也可以为(100)面以外的(111)面等。
60.此外，表示在通过x射线衍射法而于z1方向上对压电体层343进行解析时的向第一
面方位的取向的程度的lotgering因子，优选为，在第一区域a1以及第二区域a2的每一个中均为0.6以上且1.0以下。当lotgering因子处于所涉及的范围内时，与处于所涉及的范围外的情况相比，能够抑制由第一区域a1和第二区域a2中的结晶的面方位之差所导致的物理性质的差异。因此，进一步抑制了在第一区域a1和第二区域a2之间产生裂纹的可能性。
61.该lotgering因子更加优选为，在第一区域a1以及第二区域a2的每一个中均为0.8以上且1.0以下。另外，lotgering因子的最大值为1.0。当lotgering因子处于所涉及的范围内时，与处于所涉及的范围外的情况相比，能够提高压电体层343的压电特性，并且能够抑制由第一区域a1和第二区域a2中的结晶的面方位之差所导致的物理性质的差异。
62.压电体层343的材料优选为，具有由通式abo3所表示的钙钛矿结构的复合氧化物。因此，与压电体层343由该复合氧化物以外的其他材料形成的情况相比，能够通过向第一电极341和第二电极342之间施加电压而发挥优异的压电特性。因此，能够提高喷出特性。
63.压电体层343即使在该复合氧化物之中，也优选为至少包含铅(pb)、锆(zr)以及钛(ti)。通过包含它们，从而与不包含它们的情况相比，能够通过向第一电极341和第二电极342之间施加电压而发挥优异的压电特性。作为压电体层343的优选的材料，具体而言例如可列举出锆钛酸铅(pb(zr，ti)o3)或铌镁酸铅/钛酸铅固溶体(pb(mg,nb)o
3-pbtio3)等压电材料。另外，压电体层343也可以为铌酸钾钠((kna)nbo3)或钛酸铋钠((bi，na)tio3)等不包含铅的材料。
64.压电体层343在第一区域a1中平均结晶粒为2.0μm以下，在第二区域a2中平均结晶粒为2.0μm以下。另外，第一区域a1以及第二区域a2的各平均结晶粒优选为5.0nm以上。通过使第一区域a1以及第二区域a2的各平均结晶粒径为2.0μm以下，从而与使之超过2.0μm的情况相比，能够抑制压电体层343的裂纹的产生。
65.此外，如前文所述那样，液体喷出头26具有用于对压电体层343的取向进行控制的种子层39。种子层39位于压电体层343与振动板33之间，并且与第一区域a1和第二区域a2双方相对应。通过具有所涉及的种子层39，从而能够使第一区域a1以及第二区域a2的每一个向第一面方位优先取向。即，能够使第一区域a1以及第二区域a2向彼此相同的结晶的面方位进行优先取向。
66.进一步地，在本实施方式中，种子层39采用覆盖第一电极341的z1方向的面的周围的方式而被配置。如果换一种表达方式，则为种子层39在俯视观察时与第一电极341重叠，并且种子层39的俯视观察时的面积与第一电极341的俯视观察时的面积相比较大。通过采用覆盖第一电极341的z1方向的面的周围的方式来配置，从而与种子层39不采用覆盖第一电极341的方式来配置的情况相比，能够缓和第一电极341的上表面的凹凸。因此，能够抑制因该凹凸的影响而在压电体层343上产生裂纹的可能性。
67.此外，种子层39的与第一区域a1相对应的部分的厚度和种子层39的与第二区域a2相对应的部分的厚度相比较厚。因此，能够使种子层39的z2方向的面390成为平坦面或接近于平坦面。由此，抑制了因第一电极341的高低差而在压电体层343上产生裂纹的可能性。
68.虽然种子层39只要具有作为取向控制层的功能则也可以包含任何材料，但是优选为包含钛(ti)或者具有钙钛矿结构的复合氧化物。特别地，种子层39优选为包含具有钙钛矿结构的复合氧化物，更优选为包含铋(bi)、铅(pb)、铁(fe)或钛(ti)中的任意一种。通过包含它们中的任意一种，从而与不包含它们中的任意一种的情况相比，能够提高压电体层
343的取向特性。特别是，在压电体层343至少包含pb、zr以及ti的情况下，通过使种子层39包含bi、pb、fe或ti中的任意一种，从而易于将第一区域a1以及第二区域a2向相同的结晶的面方位进行优先取向。此外，由于在压电体层343包含至少pb、zr及ti的情况下，压电体层343与种子层39的构成元素较为接近，因此也能够减少在压电体层343与种子层39之间的制造工艺中的杂质的扩散。
69.图6为，表示本实施方式中的压电体层343的第二区域a2内的xrd的结果的图。图7为，表示本实施方式中的压电体层343的第一区域a1内的xrd的结果的图。在此，示出种子层39的材料为包含bi、pb、fe以及ti在内的具有钙钛矿结构的复合氧化物的情况下的结果。
70.具体而言，采用以下的方式来形成具有包含bi、pb、fe以及ti的种子层39的致动器30，并通过xrd来对压电体层343进行解析。
71.首先，在作为压力室基板32的硅基板上，形成作为第一层331的二氧化硅膜。接下来，通过溅射法而形成锆膜，并通过使该锆膜热氧化从而形成作为第二层332的氧化锆膜。之后，在第二层332上，通过溅射法而形成由钛的层、铂的层以及铱的层构成的层叠体。接下来，通过光刻法以及干蚀刻而将该层叠体形成多个第一电极341。
72.接下来，通过旋涂法而以覆盖第一电极341的方式将bi：ti：fe：ti＝110：10：50：50的溶液涂敷于其上。之后，通过在350℃下使之干燥并在740℃下实施五分钟加热处理，从而形成种子层39。接下来，通过旋涂法将pb：zr：ti＝1.18：53：48的溶液涂敷在种子层39上。之后，通过在200℃以及410℃下使之干燥并在740℃下实施五分钟加热处理，从而形成压电体层343。接下来，在压电体层343上，通过溅射法而形成由铱的层以及钛的层构成的第二电极342。通过以上方式，从而形成致动器30。
73.关于采用以上方式而形成的致动器30的压电体层343，通过xrd来进行解析。另外，xrd使用了bruker公司制造的d8 discover with gadds。
74.如图6以及图7所示那样，可知晓如下情况，即，在本实施方式中，在第一区域a1以及第二区域a2双方中，向(100)面优先取向。由此，能够减少第一区域a1、第二区域a2之间的裂纹，从而抑制喷出性能或耐久性能的下降。
75.2.第二实施方式
76.对第二实施方式进行说明。另外，对于在以下的各个示例中功能与第一实施方式相同的要素，将沿用第一实施方式的说明中所使用的符号并适当省略各自的详细说明。
77.图8为表示第二实施方式中的致动器30a的剖视图，且与第一实施方式的图5相对应。在本实施方式中，代替第一实施方式的致动器30而使用致动器30a。在下文中，关于致动器30a，将对与第一实施方式的致动器30不同的事项进行说明，并适当省略同样事项的说明。
78.图8所示的致动器30a不具有第一实施方式的种子层39。致动器30a所具有的振动板33a具有第一层331和第二层332a。第二层332a具有作为对压电体层343的结晶的取向性进行控制的取向控制层的功能。例如，第二层332a向与压电体层343相同的第一面方位进行优先取向。
79.即使在所涉及的致动器30a中，也与第一实施方式同样地，在通过xrd而于z1方向上对压电体层343进行解析时，第一区域a1以及第二区域a2分别向第一面方位进行优先取向。因此，抑制了由压电体层343的第一区域a1和第二区域a2中的结晶的面方位之差的差异
所导致的杨氏模量以及热膨胀系数等物理性质的差异。因此，抑制了在第一区域a1和第二区域a2之间因该物理性质的差异而产生裂纹的可能性。因此，能够抑制喷出性能或耐久性能的下降。
80.2.变形例
81.以上所例示的实施方式可以进行多种多样的变形。在下文中，对可应用于前述的实施方式中的具体的变形的方式进行例示。从以下的例示中任意选出的两个以上的方式，可以在相互不矛盾的范围内适当地进行合并。另外，与第一实施方式相关的以下的变形例也可以在不矛盾的范围内应用于第二实施方式中。
82.虽然在第一实施方式中，将压电元件34的第一电极341设为独立电极并将第二电极342设为共同电极，但是也可以将第一电极341设为共同电极并将第二电极342设为独立电极。但是，即使在这种情况下，作为共同电极的第一电极341上也包含不与压电体层343重叠的区域。在这种情况下，能够优选地应用本实施方式。此外，也可以将第一电极341以及第二电极342的双方均设为独立电极。
83.图9为，表示变形例中的致动器30的一部分的剖视图。在第一实施方式中，种子层39的z2方向的面390为平坦面。但是，如图9所示那样，种子层39的z2方向的面390也可以具有与第一电极341的高低差相应的凹凸。
84.图10为，表示变形例中的致动器30的一部分的剖视图。在第一实施方式中，在第一区域a1和第二区域a2内种子层39是共同的。但是，如图10所示那样，种子层39也可以具有与第一区域a1相对应的第一部分391、和与第二区域a2相对应的第二部分392。在第一部分391和第二部分392中，材料彼此不同。另外，第一区域a1和第二区域a2向相同的第一面方位进行优先取向。
85.虽然在第一实施方式中，对使搭载了液体喷出头26的输送体242进行往复移动的串行方式的液体喷出装置100进行了例示，但是也能够将本发明应用于多个喷嘴n以跨及介质12的整个宽度的方式而分布的行式的液体喷出装置中。
86.第一实施方式中所例示的液体喷出装置100，除了专用于印刷的设备之外，也可以被用于传真机装置或复印机等各种设备中。本发明的液体喷出装置的用途并未被限定于印刷。例如，喷出颜色材料的溶液的液体喷出装置也可以作为形成液晶显示面板等显示装置的彩色过滤器的制造装置来利用。此外，喷出导电材料的溶液的液体喷出装置可作为形成配线基板的配线或电极的制造装置来利用。此外，喷出与生物体相关的有机物的溶液的液体喷出装置例如可作为制造生物芯片的制造装置来利用。
87.本发明的致动器并未被限定于被搭载在液体喷出头上的致动器，也能够应用于被搭载在其他装置上的致动器。作为其他装置，例如可列举出超声波发送器等超声波装置、超声波马达、压力传感器、热电传感器等。
88.符号的说明
89.12
…
介质；14
…
液体容器；20
…
控制单元；22
…
输送机构；24
…
移动机构；26
…
液体喷出头；30
…
致动器；30a
…
致动器；31
…
流道基板；32
…
压力室基板；33
…
振动板；33a
…
振动板；34
…
压电元件；35
…
密封体；36
…
筐体部；37
…
第一配线；38
…
第二配线；39
…
种子层；41
…
喷嘴板；42
…
吸振体；51
…
配线基板；100
…
液体喷出装置；242
…
输送体；244
…
输送带；312
…
供给流道；314
…
连通流道；316
…
中继液室；320
…
壁面；331
…
第一层；332
…
第二层；
332a
…
第二层；341
…
第一电极；342
…
第二电极；343
…
压电体层；361
…
供给口；381
…
第一导电层；382
…
第二导电层；a1
…
第一区域；a2
…
第二区域；c1
…
压力室；d1
…
厚度；d2
…
厚度；g
…
切口；la
…
第一列；lb
…
第二列；n
…
喷嘴；r
…
液体贮留室；ra
…
空间；rb
…
空间。

技术特征：
1.一种液体喷出头，其特征在于，具有：压力室基板，其具有在第一方向上排列的多个压力室；振动板，其被配置在与所述压力室基板相比靠与所述第一方向交叉的第二方向上；第一电极，其被配置在与所述振动板相比靠所述第二方向上；压电体层，其被配置在与所述第一电极相比靠所述第二方向上；第二电极，其被配置在与所述第一电极相比靠所述第二方向上，在所述液体喷出头中，所述压电体层具有在所述第一方向上不与所述第一电极重叠的第一区域、和在所述第一方向上与所述第一电极重叠的第二区域，在通过x射线衍射法来对所述压电体层进行了解析时，所述第一区域向第一面方位优先取向，所述第二区域向所述第一面方位优先取向。2.如权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述第一面方位为(100)面。3.如权利要求1或2所述的液体喷出头，其特征在于，表示在通过x射线衍射法来对所述压电体层进行了解析时的向所述第一面方位的取向的程度的lotgering因子在所述第一区域以及所述第二区域中分别为0.6以上且1.0以下。4.如权利要求3所述的液体喷出头，其特征在于，所述lotgering因子在所述第一区域以及所述第二区域中分别为0.8以上且1.0以下。5.如权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述压电体层为，具有钙钛矿结构的复合氧化物。6.如权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述压电体层至少包括pb、zr以及ti。7.如权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述第一电极包括pt或者ir中的任意一种。8.如权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述振动板中的所述第一方向的端部包括zr、ti或者si中的任意一种。9.如权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述压电体层在所述第一区域中平均结晶粒为2.0μm以下，在所述第二区域中平均结晶粒为2.0μm以下。10.如权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述第一电极相对于所述多个压力室而被单独地配置，所述第二电极相对于所述多个压力室而被共同地配置。11.如权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，所述第二电极采用覆盖所述压电体层的所述第二方向的面的周围的方式而被配置。12.如权利要求1所述的液体喷出头，其特征在于，还具有位于所述压电体层和所述振动板之间、且以与所述第一区域和所述第二区域双方相对应的方式被配置的、用于对所述压电体层的取向进行控制的种子层。13.如权利要求12所述的液体喷出头，其特征在于，所述种子层采用覆盖所述第一电极的所述第二方向的面的周围的方式而被配置。
14.如权利要求12或13所述的液体喷出头，其特征在于，所述种子层的与所述第一区域相对应的部分厚于所述种子层的与所述第二区域相对应的部分。15.如权利要求12所述的液体喷出头，其特征在于，所述种子层包括bi、pb、fe或者ti中的任意一种。16.一种致动器，其特征在于，具有：压力室基板，其具有在第一方向上排列的多个压力室；振动板，其被配置在与所述压力室基板相比靠与所述第一方向交叉的第二方向上；第一电极，其被配置在与所述振动板相比靠所述第二方向上；压电体层，其被配置在与所述第一电极相比靠所述第二方向上；第二电极，其被配置在与所述第一电极相比靠所述第二方向上，在所述致动器中，所述压电体层具有在所述第一方向上不与所述第一电极重叠的第一区域、和在所述第一方向上与所述第一电极重叠的第二区域，在通过x射线衍射法来对所述压电体层进行了解析时，所述第一区域向第一面方位优先取向，所述第二区域向所述第一面方位优先取向。

技术总结
本发明提供一种抑制喷出性能或耐久性能的下降的液体喷出头以及致动器。本发明的液体喷出头具有：压力室基板，其具有在第一方向上排列的多个压力室；振动板，其被配置在与压力室基板相比靠与第一方向交叉的第二方向上；第一电极，其被配置在与振动板相比靠第二方向上；压电体层，其被配置在与第一电极相比靠第二方向上；第二电极，其被配置在与第一电极相比靠第二方向上，在所述液体喷出头中，压电体层具有在第一方向上不与第一电极重叠的第一区域、和在第一方向上与第一电极重叠的第二区域，在通过X射线衍射法来对压电体层进行了解析时，第一区域向第一面方位优先取向，第二区域向第一面方位优先取向。域向第一面方位优先取向。域向第一面方位优先取向。


技术研发人员：北田和也
受保护的技术使用者：精工爱普生株式会社
技术研发日：2021.10.27
技术公布日：2022/5/25