本发明涉及压电元件、压电致动器、压电马达、机器人、电子部件输送装置以及打印机。
背景技术：
通常压电元件具有在两个电极之间插入压电体的构成。例如，专利文献1的压电元件在由铂(pt)构成的两个pt电极之间，插入有由锆钛酸铅(pzt)构成的pzt膜。在该专利文献1中，在形成pzt层时，分为第一pzt膜以及第二pzt膜这两层来进行，由此抑制了pt从pt电极向第二pzt膜的扩散。在此，分别通过用溶胶凝胶法或溅射法使pzt沉积后，由热处理使其结晶化来进行第一pzt膜以及第二pzt膜的形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-174228号公报
技术实现要素：
近年来，要求实现厚度比以往更厚并提高了矩形磁滞性、压电特性等的压电元件。但是，在如专利文献1的压电元件那样简单地将pzt膜分为两层的构成中，不能说pt从pt电极向pzt膜的扩散被充分地抑制，另外，若将厚度加厚，则存在不能获得具有所希望的取向的pzt膜且不能充分地提高电特性的情况。
本发明的目的在于，提供一种能够充分地抑制电极成分向压电体层的扩散、并且能够在充分地提高电特性的同时使压电元件的厚度变厚的压电元件，另外，提供具备该压电元件的压电致动器、压电马达、机器人、电子部件输送装置以及打印机。
上述目的通过下述的本发明来实现。
本发明的压电元件的特征在于，具备：
基板；
第一电极，配置于所述基板上；
压电体层，配置于所述第一电极上，并具有构成为包含压电体材料的多个层，所述多个层的厚度的总和在1.6μm以上且10μm以下的范围内；以及
中间层，配置于所述压电体层的层间，并构成为含有钛。
根据这样的压电元件，由于在压电体层的层间配置有构成为含有钛的中间层，因此与仅将压电体层分为多个层的情况相比，能够减少第一电极的电极成分向压电体层内扩散，而且能够提高构成压电体层的压电体材料的取向率。另外，通过将压电体层所具有的多个层的厚度的总和设为1.6μm以上且10μm以下的范围内，能够使压电元件的厚度变厚，并且适当地发挥如上述那种中间层的作用。据此，能够充分地抑制电极成分向压电体层的扩散，并且能够在充分地提高电特性、压电特性的同时并使压电元件的厚度变厚。
在本发明的压电元件中，优选为，所述中间层的厚度在2nm以上且6nm以下的范围内。
由此，中间层能够适当地发挥减少第一电极的电极成分向压电体层内扩散的功能、以及提高构成压电体层的压电体材料的取向率的功能这两个功能。
在本发明的压电元件中，优选为，所述中间层配置在位于所述压电体层的所述多个层所具有的层间之中最靠所述第一电极一侧的层间。
由此，能够减薄压电体层所具有的多个层之中最靠第一电极一侧的层的厚度，进而利用中间层有效地减少第一电极的电极成分向压电体层内的扩散。另外，能够根据最靠第一电极一侧的层的厚度而简单且高精度地规定中间层与第一电极之间的距离。通过增加相对于压电体层所具有的多个层之中的中间层而位于配置在压电体层上的第二电极一侧的层的数量，能够容易地使压电体层的厚度变厚。
在本发明的压电元件中，优选为，位于所述压电体层的所述多个层之中最靠所述第一电极一侧的层的厚度在60nm以上且160nm以下的范围内。
由此，能够有效地减少第一电极的电极成分向压电体层的扩散。
在本发明的压电元件中，优选为，所述压电体材料是锆钛酸铅。
锆钛酸铅具有钙钛矿型结晶构造，并具有优异的压电特性。在此，具有钙钛矿型结晶构造的压电体材料能够将中间层所含的钛作为晶核而以较高的取向率结晶化。因此，能够提高压电体层所具有的多个层之中相对于中间层位于第二电极一侧的层的取向率。
本发明的压电致动器的特征在于，具备本发明的压电元件。
根据这样的压电致动器，能够增大压电元件的驱动力。
本发明的压电马达的特征在于，具备本发明的压电元件。
根据这样的压电马达，能够增大压电元件的驱动力。
本发明的机器人的特征在于，具备本发明的压电元件。
根据这样的机器人，能够增大压电元件的驱动力。
本发明的电子部件输送装置的特征在于，具备本发明的压电元件。
根据这样的电子部件输送装置，能够增大压电元件的驱动力。
本发明的打印机的特征在于，具备本发明的压电元件。
根据这样的打印机，能够增大压电元件的驱动力。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的压电致动器的俯视图。
图2是图1中的a－a线截面图。
图3是图2所示的压电元件的局部放大截面图。
图4是表示在中间层存在与不存在的情况下、分别通过二次离子质谱分析法分析了第一电极成分(ir)向压电体层的扩散状态的结果的图表。
图5是表示在中间层存在与不存在的情况下、分别通过二次离子质谱分析法分析了第一电极成分(pt)向压电体层的扩散状态的结果的图表。
图6是表示图3所示的层构成的压电元件的压电体层的厚度与取向率的关系的图表。
图7是表示在中间层存在与不存在的情况下、分别施加于压电元件的电压与电流的关系的图表。
图8是表示图3所示的层构成的压电元件的压电体层的各厚度的电场与电介质极化的关系(矩形磁滞性)的图表。
图9是表示图3所示的层构成的压电元件的压电体层的各厚度的电场与压电应力常量(e31)的关系的图表。
图10是说明图3所示的层构成的压电元件的制造方法的流程图。
图11是说明图10所示的基板准备工序的图。
图12是说明图10所示的第一电极形成工序的图。
图13是说明图10所示的第一压电体层形成工序的图。
图14是说明图10所示的中间层形成工序的图。
图15是说明图10所示的第二压电体层形成工序的图。
图16是说明图10所示的第二电极形成工序的图。
图17是说明图10所示的图案化工序的图。
图18是表示本发明的压电马达的实施方式的概略图。
图19是表示本发明的机器人的实施方式的立体图。
图20是表示本发明的电子部件输送装置的实施方式的立体图。
图21是图20所示的电子部件输送装置所具有的电子部件保持部的立体图。
图22是表示本发明的打印机的实施方式的图。
附图标记说明
1…压电致动器；2…钛层；3…铱层；4…铂层；5…钛层；6…第一压电体层；7…中间层；8…第二压电体层；9…铱层；11…压电元件单元；12…粘接层；13…凸部件；14…基板；15…压电元件；15a…压电元件；15b…压电元件；15c…压电元件；15d…压电元件；15e…压电元件；15f…压电元件；16…保护层；50…转子；81…层；82…层；83…层；100…压电马达；141…驱动部；142…固定部；143…连接部；151…第一电极；152…压电体层；153…第二电极；153a…第二电极；153b…第二电极；153c…第二电极；153d…第二电极；153e…第二电极；153f…第二电极；1000…机器人；1010…基座；1020…臂；1030…臂；1040…臂；1050…臂；1060…臂；1070…臂；1080…控制部；1090…末端执行器；2000…电子部件输送装置；2100…基台；2110…上游侧工作台；2120…下游侧工作台；2130…检查台；2200…支承台；2210…y工作台；2220…x工作台；2230…电子部件保持部；2231…微调板；2232…转动部；2233…保持部；3000…打印机；3010…装置主体；3011…托盘；3012…排纸口；3013…操作面板；3020…印刷机构；3021…头单元；3021a…头；3021b…墨盒；3021c…滑架；3022…滑架马达；3023…往复移动机构；3023a…滑架导轴；3023b…同步带；3030…供纸机构；3031…从动辊；3032…驱动辊；3040…控制部；c…箭头；o…转动轴；p…记录纸张；q…电子部件；s10…基板准备工序；s20…第一电极形成工序；s30…第一压电体层形成工序；s40…中间层形成工序；s50…第二压电体层形成工序；s60…第二电极形成工序；s70…图案化工序。
具体实施方式
以下，基于附图所示的优选实施方式，详细地说明本发明的压电元件、压电致动器、压电马达、机器人、电子部件输送装置以及打印机。
1.压电致动器
首先，对本发明的压电致动器的实施方式进行说明。
第一实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式的压电致动器的俯视图。图2是图1中的a－a线截面图。此外，以下，为了方便说明，将图2中的上侧称作“上”、将下侧称作“下”。
如图2所示，图1所示的压电致动器1具有两个压电元件单元11、将两个压电元件单元11彼此接合的粘接层12、以及跨设于两个压电元件单元11的凸部件13。在此，两个压电元件单元11构成为相对于粘接层12对称(图2中的上下对称)，并具有彼此相同的构成。
各压电元件单元11具有基板14、设于基板14上的多个压电元件15、以及覆盖多个压电元件15的保护层16。
如图1所示，基板14具有驱动部141、固定部142、以及将它们连接的一对连接部143。在本实施方式中，驱动部141在从基板14的厚度方向观察的俯视观察(以下，也仅称作“俯视观察”)下呈长方形。另外，固定部142在俯视观察下沿驱动部141的长度方向上的一端侧的局部的外周相对于驱动部141分开地设置。另外，一对连接部143配置于驱动部141的宽度方向(与长度方向正交的方向)上的两侧。而且，一对连接部143将驱动部141的长度方向上的中央部与固定部142连接。此外，只要能够使驱动部141进行希望的变形或者振动，则驱动部141、固定部142以及一对连接部143的形状、配置等并不限定于上述。例如，固定部142也可以被设为与各连接部143分开。另外，连接部143的数量、形状以及配置等也是任意的。
基板14例如是硅基板。另外，虽然未图示，在基板14的压电元件15侧的面上设有绝缘层。该绝缘层不被特别限定，但例如在基板14是硅基板的情况下，是通过将该硅基板的表面热氧化而形成的厚度约为1μm的热氧化膜(二氧化硅膜)。另外，也可以在该热氧化膜上设有zro2膜。该zro2膜例如能够通过在氧气环境下将利用溅射法或真空蒸镀法而成膜的zr膜进行热处理来形成。
在这样的基板14的驱动部141上配置有多个压电元件15。在本实施方式中，多个压电元件15由5个驱动用的压电元件15a、15b、15c、15d、15f以及一个检测用的压电元件15e构成。
压电元件15f在驱动部141的宽度方向上的中央部沿驱动部141的长度方向配置。相对于该压电元件15f，在驱动部141的宽度方向上的一侧配置有压电元件15a、15b，在另一侧配置有压电元件15c、15d。压电元件15a、15b、15c、15d与沿着驱动部141的长度方向以及宽度方向分割的4个区域对应地配置。另外，压电元件15e在驱动部141的宽度方向上的一侧相对于压电元件15a配置于与压电元件15b相反的一侧。此外，压电元件15e并不限定于图示的配置，另外还能省略。
这样配置的压电元件15a、15b、15c、15d、15e、15f分别具有设于基板14上的第一电极151、设于第一电极151上的压电体层152、以及设于压电体层152上的第二电极153。在此，第一电极151以及第二电极153设为在该厚度方向上夹着压电体层152。另外，压电体层152构成为通过被施加沿着其厚度方向的方向的电场而在沿着驱动部141的长度方向的方向上伸缩。此外，之后详细叙述各压电元件15(15a、15b、15c、15d、15e、15f)的层构成。
第一电极151是共同设于压电元件15a、15b、15c、15d、15e、15f的共用电极。另一方面，第二电极153是按压电元件15a、15b、15c、15d、15e、15f而分别设置的单体电极。在本实施方式中，压电体层152按压电元件15a、15b、15c、15d、15f而分别设置，但也可以共同设于压电元件15a、15e。此外，压电体层152既可以按压电元件15a、15e而分别设置，也可以共同地一体设于压电元件15a、15b、15c、15d、15e、15f。
在此，多个第二电极153包括与压电元件15a对应而设的第二电极153a、与压电元件15b对应而设的第二电极153b、与压电元件15c对应而设的第二电极153c、与压电元件15d对应而设的第二电极153d、与压电元件15e对应而设的第二电极153e、以及与压电元件15f对应而设的第二电极153f。
第二电极153a与第二电极153d经由未图示的布线而电连接。同样，第二电极153b与第二电极153c经由未图示的布线而电连接。另外，在第二电极153上、上述两个布线之间等适当地设有未图示的sio2膜等的绝缘膜。另外，第一电极151经由未图示的布线而接地(连接于接地电位)。另外，两个压电元件单元11的第一电极151彼此、第二电极153a彼此或者第二电极153d彼此、第二电极153b彼此或者第二电极153c彼此、以及第二电极153f彼此分别经由未图示的布线而电连接。
利用这样的布线，将压电致动器1所具有的两个压电元件单元11的压电元件15a、15d彼此以并联的方式电连接。同样，将压电致动器1所具有的两个压电元件单元11的压电元件15b、15c彼此以并联的方式电连接。另外，将压电致动器1所具有的两个压电元件单元11的压电元件15f彼此以并联的方式电连接。
在以上那种构成的多个压电元件15a、15b、15c、15d、15e上，以一并覆盖它们的方式设有保护层16。作为该保护层16的构成材料，例如能够使用硅酮树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。另外，保护层16例如能够使用旋转涂布法而形成。
另外，由上述那种第一电极151、压电体层152、第二电极153以及保护层16构成的层叠体也配置在基板14的固定部142上。由此，能够经由粘接层12稳定地将两个压电元件单元11接合。
以上说明的那种构成的两个压电元件单元11的保护层16彼此经由粘接层12而接合。作为粘接层12，例如可列举环氧树脂等。
另外，在两个压电元件单元11的驱动部141的与固定部142相反的一侧的端部，例如通过粘合剂固定有凸部件13。在本实施方式中，凸部件13呈圆筒状，该圆筒面的一部分从驱动部141突出地设置。作为凸部件13的构成材料，优选为耐磨损性优异的材料，例如可列举陶瓷等。此外，关于凸部件13的形状，只要能够将驱动力传递到被驱动部即可，并不限定于圆筒状。
在如以上说明那样构成的压电致动器1中，利用未图示的驱动电路，周期性地向第二电极153b输入电压值变化的驱动信号。于是，压电元件15b、15c分别在驱动部141的长度方向上充分伸长与收缩。由此，伴随着驱动部141的弯曲振动，设于驱动部141的长度方向上的一端部的凸部件13在驱动部141的宽度方向上往复移动(振动)。将这样振动的凸部件13的驱动力传递到未图示的被驱动部(例如转子)。此时，向压电元件15f输入与压电元件15b、15c同步的驱动信号，从而能够增大从凸部件13赋予到被驱动部的驱动力、或控制凸部件13的轨道。此外，即使周期性地向第二电极153d输入电压值变化的驱动信号，也同样能够通过压电元件15a、15d的驱动使凸部件13沿驱动部141的宽度方向往复移动(振动)。在该情况下，可以也对第二电极153b输入驱动信号，此时，例如使其驱动信号的相位相对于向第二电极153d输入的驱动信号的相位偏离180度即可。
压电元件的层构成
以下，详细叙述压电元件15的层构成。
图3是图2所示的压电元件的局部放大截面图。此外，以下，为了方便说明，将图3中的上侧称作“上”、将下侧称作“下”。
如图3所示，压电元件15构成为在基板14上依次层叠有钛层2、铱层3、铂层4、钛层5、第一压电体层6、中间层7、第二压电体层8、铱层9。在此，由钛层2、铱层3、铂层4以及钛层5构成的层叠体构成了上述的第一电极151。另外，由第一压电体层6、中间层7以及第二压电体层8构成的层叠体构成了上述的压电体层152。另外，铱层9构成了上述第二电极153。
即，如上述那样，压电元件15具备基板14、配置在基板14上的第一电极151、配置在第一电极151上的压电体层152、以及配置压电体层152上的第二电极153。而且，第一电极151构成为从基板14一侧依次层叠有钛层2、铱层3、铂层4、钛层5。另外，压电体层152构成为从第一电极151一侧向第二电极153一侧依次地层叠有第一压电体层6、中间层7、第二压电体层8。另外，第二电极153由铱层9构成。在此，虽然之后详细叙述，压电体层152构成为包含压电体材料的“多个层”，并具有第一压电体层6以及第二压电体层8(后述的层81～83)，这些层的厚度的总和在1.6μm以上10μm以下的范围内。另外，压电元件15所具备的中间层7配置在压电体层152的层之间，并构成为含有钛。此外，“多个层”的意思是指多个层的集合体或层叠体。
以下，依次详细地说明构成压电元件15的各层。
第一、二电极
如上述那样，第一电极151构成为从基板14一侧起依次层叠有钛层2、铱层3、铂层4、钛层5。
钛层2由钛(ti)构成。该钛层2具有作为使第一电极151紧贴于基板14的紧贴性提高的紧贴层的功能。在此，钛层2的厚度虽然不被特别限定，但例如设为约3nm以上且50nm以下。此外，也可以取代钛层2而使用由铬构成的铬层来作为紧贴层。
铱层3由铱(ir)构成，另外，铂层4由铂(pt)构成。铱以及铂均为导电性优异的电极材料，并且化学性质彼此相近。通过设置这样的铱层3以及铂层4，能够优化第一电极151作为电极的特性。在此，铱层3的厚度虽然不被特别限定，但例如设为约4nm以上且20nm以下。另外，铂层4的厚度虽然不被特别限定，但例如设为约50nm以上且200nm以下。
此外，可以省略铱层3或铂层4，也可以对于铂层4在与铱层3相反一侧还设置由铱构成的层。另外，也可以取代铱层3以及铂层4、或在铱层3以及铂层4的基础上使用由铱以及铂以外的电极材料构成的层。作为铱以及铂以外的电极材料，例如可列举铝(al)、镍(ni)、金(au)、铜(cu)等金属材料，能够单独地使用它们之中的1种、或者组合地使用2种以上。
钛层5由钛(ti)构成。该钛层5在形成第一压电体层6时，岛状的ti成为晶核而控制第一压电体层6的取向，具有使第一压电体层6的结晶性(取向性)提高的功能。在此，钛层5的厚度虽然不被特别限定，但例如设为约3nm以上且20nm以下。
另一方面，如上述那样，第二电极153由铱层9构成。该铱层9由铱(ir)构成。在此，铱层9的厚度虽然不被特别限定，但例如设为15nm以上且70nm以下的程度。此外，第二电极153也可以取代铱层9、或者在铱层9的基础上使用由铂构成的层。另外，第二电极153也可以使用由铱以及铂以外的电极材料构成的层。
压电体层
如上述那样，压电体层152介于上述的第一电极151与第二电极153之间而被插入。而且，压电体层152构成为从第一电极151侧向第二电极153侧地依次层叠有第一压电体层6、中间层7、第二压电体层8。
第一、第二压电体层
第一、第二压电体层6、8是将压电体层152分为多次成膜以及热处理而形成所获得的层。这样，通过将压电体层152分为多次成膜以及热处理而形成，能够减少第一电极151的电极成分向压电体层152扩散。在本实施方式中，第二压电体层8通过层叠3个层81、82、83而构成。由此，第二压电体层8易于厚膜化。另外，也有效地有助于减少第一电极151的电极成分向压电体层152扩散。此外，构成第二压电体层8的层的数量并不限定于图示，也可以是两层或者4层以上。另外，第一压电体层6也可以由多个层构成。
第一、第二压电体层6、8分别由具有一般组成式abo3所示的钙钛矿型结晶构造的压电陶瓷材料构成。具体而言，作为第一、第二压电体层6、8的构成材料，分别可列举例如钛酸铅(pbtio3)、锆钛酸铅(pb(zr、ti)o3)、锆酸铅(pbzro3)、钛酸铅镧((pb、la)、tio3)、锆酸钛酸铅镧((pb、la)(zr、ti)o3)、铌酸锆钛酸铅(pb(zr、ti、nb)o3)、镁铌酸锆钛酸铅(pb(zr、ti)(mg、nb)o3)等。特别是，构成第一、第二压电体层6、8的压电体材料优选为锆钛酸铅。
在此，第一压电体层6及第二压电体层8的厚度的总和在1.6μm以上且10μm以下的范围内。由此，可获得厚度较厚的压电元件15。此外，后述的中间层7的厚度与第一压电体层6或者第二压电体层8的厚度相比大幅度变薄，因此能够大致将压电体层152整体的厚度视为第一压电体层6以及第二压电体层8的厚度的总和。
另外，第一压电体层6的厚度比第二压电体层8的厚度薄，更优选为在第二压电体层8的厚度的0.01倍以上且0.7倍以下的范围内。由此，能够有效地减少第一电极151的电极成分向压电体层152的扩散，并且能够加厚压电元件15的厚度。
位于压电体层152所具有的多个层之中最靠第一电极151一侧的层的厚度即第一压电体层6的具体的厚度，优选为在60nm以上且160nm以下的范围内，更优选为在80nm以上且130nm以下的范围内。由此，能够有效地减少第一电极151的电极成分向压电体层152的扩散。与此相对，若该厚度过薄，则当使压电体层152变厚时，难以将来自第一电极151的电极成分封入第一压电体层6内，该电极成分将会波及到第二压电体层8，其结果，示出存在第一电极151的电极成分向压电体层152扩散的范围扩大的趋势。另一方面，即使该厚度过薄，也示出第一电极151的电极成分向压电体层152扩散的范围扩大趋势。
中间层
中间层7介于上述的第一压电体层6与第二压电体层8的层间而被插入。中间层7构成为含有钛(ti)。该中间层7伴随着如上述那样将压电体层152分为第一压电体层6以及第二压电体层8这两层，具有减少第一电极151的电极成分向压电体层152扩散的功能、更具体而言是阻止第一电极151的电极成分从第一压电体层6向第二压电体层8移动的功能(则“防扩散层”的功能)。
在此，中间层7配置在位于构成压电体层152的“多个层”即第一压电体层6以及第二压电体层8(层81～83)所具有的层间之中最靠第一电极151一侧的层间、即第一压电体层6与第二压电体层8的层间。由此，能够使位于压电体层152所具有的多个层之中最靠第一电极151一侧的层(第一压电体层6)的厚度变薄，进而利用中间层7有效地减少第一电极151的电极成分向压电体层152内的扩散。另外，能够根据最靠第一电极151一侧的层(第一压电体层6)的厚度而简单且高精度地规定中间层7与第一电极151之间的距离。因此，具有容易获得压电元件15的希望的特性这一优点。另外，通过增加相对于压电体层152所具有的多个层之中中间层7而靠第二电极153一侧的层(层81～83)的数量，能够容易地加厚压电体层152的厚度。
另外，中间层7的厚度优选为在2nm以上且6nm以下的范围内，更优选为在3nm以上且5nm以下的范围内。由此，能够适当地发挥上述中间层7的功能，即，减少第一电极151的电极成分向压电体层152内扩散的功能(若过厚，则可能引发低介电常数层的插入所导致的电压下降)。与此相对，若该厚度过小，则会示出作为上述晶核的作用变少的趋势。另一方面，若该厚度过大，则会示出第一压电体层6与第二压电体层8以中间层7为界完全断开、第一压电体层6与第二压电体层8之间的结晶变得不连续、或容易产生层间剥离的趋势。
以下，详细叙述中间层7的作用/效果。此外，以下，对使用锆钛酸铅(pzt)作为第一压电体层6以及第二压电体层8的构成材料的情况进行说明。
电极成分的扩散减少
图4是表示在中间层存在与不存在的情况下、分别通过二次离子质谱分析法分析了第一电极成分(ir)向压电体层的扩散状态的结果的图表。图5是表示在中间层存在与不存在的情况下、分别通过二次离子质谱分析法分析了第一电极成分(pt)向压电体层的扩散状态的结果的图表。
在有中间层7(厚度4nm)的情况下(图4中实线所示)，与没有中间层7的情况下(图4中虚线所示)相比，减少了作为第一电极151的电极成分的铱(ir)向压电体层152的扩散。同样，在图5中实线所示的有中间层7(厚度4nm)的情况下，与图5中虚线所示的没有中间层7的情况相比，减少了作为第一电极151的电极成分的金(pt)向压电体层152的扩散。
此外，图4以及图5中的横轴(times)与压电元件15在厚度方向上的位置对应，纵轴(intensity)与电极成分的量对应。另外，在图4以及图5中，“下部电极”表示第一电极151，“pzt层”表示压电体层152。另外，关于图4以及图5中的单点划线，“pzt1层”表示第一压电体层6与第二压电体层8的边界部(中间层7的位置)，“pzt2层”表示第二压电体层8的层81与层82的边界部，“pzt3层”表示第二压电体层8的层82与层83的边界部。
压电体层的取向率的提高
图6是表示图3所示的层构成的压电元件的压电体层的厚度与取向率的关系的图表。
在具有中间层7的压电元件15中，如图6所示，能够提高构成压电体层152的压电体的取向率。另外，压电体层152的厚度越厚，越能够提高构成压电体层152的压电体的取向率。
此外，图6所示的结果是，对于第二压电体层8的厚度不同的多个压电元件15的每一个，通过x射线衍射广角法测定了构成压电体层152的压电体的取向率(100面取向度)而得的结果。另外，图6中的横轴是压电体层152中由压电体构成的层的数量，纵轴是构成压电体层152的压电体的取向率。在此，“压电体层152中由压电体构成的层的数量”是构成第一压电体层6的层数和构成第二压电体层8的层数的总和(例如在图3所示的情况下是4层)。另外，在图6中的横轴上附记有压电体层152中由压电体构成的层的数量多对应的压电体层152的厚度。
电流电压特性
图7是表示在中间层存在与不存在的情况下、分别施加于压电元件的电压与电流的关系的图表。
在有中间层7(厚度4nm)的情况下(图7中实线所示)，与没有中间层7的情况下(图7中虚线所示)相比，能够将漏电流减少1位以上，并且能够使耐电压性提高。此外，图7所示的结果是测定了使施加于压电元件15的电压变化时流经压电元件15的电流而得的结果。
矩形磁滞性
图8是表示图3所示的层构成的压电元件的压电体层的各厚度的电场与电介质极化的关系(矩形磁滞性)的图表。
在具有中间层7的压电元件15中，如图8所示，压电体层152的厚度越厚，越能够提高压电体层152的矩形磁滞性。另外，压电体层152的厚度越厚，越能够减少向压电体层152的有效的电压降低。此外，图8所示的结果是分别对压电体层152的厚度为1.3μm、2.1μm、3.1μm这3个压电元件15进行了测定而得的结果。在此，压电体层152中由压电体构成的层的数量在压电体层152的厚度为1.3μm的情况下为6层，在2.1μm的情况下为10层，在3.1μm的情况下为14层。
压电特性
图9是表示图3所示的层构成的压电元件的压电体层的各厚度的电场与压电应力常量(e31)的关系的图表。
在具有中间层7的压电元件15中，如图9所示，压电体层152的厚度越厚，越能够减少向压电体层152的有效的电压降低，并能够提高压电特性。此外，图8所示的结果是分别对压电体层152的厚度为0.7μm、1.3μm、3.1μm、5.0μm这4个压电元件15制作了悬臂式的样品、并使用激光位移仪测定了相对于电场的位移量、并基于其测定结果、压电元件15的形状以及尺寸、基板14的物性值等计算出的结果。在此，压电体层152中由压电体构成的层的数量在压电体层152的厚度为0.7μm的情况为下4层，在1.3μm的情况下为6层，在3.1μm的情况下为14层，在5.0μm的情况下为22层。
根据以上说明的那种压电元件15，由于在压电体层152的层间配置有含有钛而构成的中间层7，因此与简单地将压电体层152分为多个层的情况相比，能够减少第一电极151的电极成分在压电体层152内的扩散，并且能够提高构成压电体层152的压电体材料的取向率。另外，通过将压电体层152所具有的多个层的厚度的总和设为1.6μm以上10μm以下的范围内，能够加厚压电元件15的厚度，并且适当地发挥上述那种中间层7的作用。据此，能够充分地抑制电极成分向压电体层152的扩散，并且能够在充分地提高电特性的同时加厚压电元件15的厚度。
另外，由于压电致动器1具备起到上述那种效果的压电元件15，因此能够增大压电元件15的驱动力。
压电致动器的制造方法
以下，对压电致动器1的制造方法进行说明。
图10是说明图3所示的层构成的压电元件的制造方法的流程图。
如图10所示，压电致动器1的制造方法具有[1]基板准备工序s10、[2]第一电极形成工序s20、[3]第一压电体层形成工序s30、[4]中间层形成工序s40、[5]第二压电体层形成工序s50、[6]第二电极形成工序s60、以及[7]图案化工序s70。以下，依次简单地说明各工序。
[1]基板准备工序s10
图11是说明图10所示的基板准备工序的图。
首先，如图11所示，准备基板14。该基板14例如通过准备硅基板、并利用热氧化在该硅基板的一个面形成硅氧化膜而得。此外，也可以通过溅射法或真空蒸镀法在硅氧化膜上形成zro2膜。
[2]第一电极形成工序s20
图12是说明图10所示的第一电极形成工序的图。
接下来，如图12所示，在基板14的一个面上依次成膜出钛层2、铱层3、铂层4、钛层5，形成第一电极151。在此，钛层2、铱层3、铂层4、钛层5的形成分别通过例如溅射法等来进行。
[3]第一压电体层形成工序s30
图13是说明图10所示的第一压电体层形成工序的图。
接下来，如图13所示，在第一电极151上形成第一压电体层6。在此，第一压电体层6的形成例如通过用溶胶凝胶法形成压电体的前驱体层、并烧制该前驱体层而使其结晶化来进行。此外，也可以重复前驱体层的形成、并随后一并烧制多个层的前驱体层。
[4]中间层形成工序s40
图14是说明图10所示的中间层形成工序的图。
接下来，如图14所示，在第一压电体层6上形成中间层7。在此，中间层7的形成例如通过溅射法等来进行。
[5]第二压电体层形成工序s50
图15是说明图10所示的第二压电体层形成工序的图。
接下来，如图15所示，在中间层7上形成第二压电体层8。在此，第二压电体层8的形成与第一压电体层6的形成相同，例如通过用溶胶凝胶法形成压电体的前驱体层、并烧制该前驱体层而使其结晶化来进行，但在本工序中，通过重复多次前驱体层的形成以及烧制，从而形成希望厚度的第二压电体层8。即，对于层81～83的各自的形成，进行前驱体层的形成以及烧制。
[6]第二电极形成工序s60
图16是说明图10所示的第二电极形成工序的图。
接下来，如图16所示，在第二压电体层8上形成铱层9。在此，铱层9的形成例如通过溅射法等来进行。
[7]图案化工序s70
图17是说明图10所示的图案化工序的图。
最后，如图17所示，将第一压电体层6、中间层7、第二压电体层8以及铱层9一并进行图案化，从而形成压电体层152以及第二电极153。在此，该图案化例如通过使用光致抗蚀剂法形成掩模、并经由该掩模进行干式蚀刻来进行。
通过以上，能够获得压电元件15。
2.压电马达
接下来，对本发明的压电马达的实施方式进行说明。
图18是表示本发明的压电马达的实施方式的概略图。图18所示的压电马达100具有能够绕转动轴o旋转的被驱动部即转子50、以及沿转子50的外周面排列地配置的多个压电致动器1。
在这样的压电马达100中，通过分别使多个压电致动器1驱动(振动)，从而使转子50绕转动轴o向图18中的箭头c所示的方向旋转。
以上说明的那种压电马达100由于具备起到上述那种效果的压电元件15，因此能够增大压电元件15的驱动力。
3.机器人
图19是表示本发明的机器人的实施方式的立体图。
图19所示的机器人1000能够对精密设备、构成该设备的部件(对象物)进行供料、卸料、输送以及组装等作业。机器人1000是6轴机器人，具有固定于地板或顶板的基座1010、转动自由地连结于基座1010的臂1020、转动自由地连结于臂1020的臂1030、转动自由地连结于臂1030的臂1040、转动自由地连结于臂1040的臂1050、转动自由地连结于臂1050的臂1060、转动自由地连结于臂1060的臂1070、以及对这些臂1020、1030、1040、1050、1060、1070的驱动进行控制的控制部1080。另外，在臂1070设有机器手连接部，在机器手连接部安装与使机器人1000执行的作业相应的末端执行器1090。另外，在各关节部中的全部或者一部分安装有压电马达100(压电致动器1)，通过该压电马达100的驱动，使得各臂1020、1030、1040、1050、1060、1070转动。此外，各压电马达100的驱动由控制部1080来控制。
以上说明的那种机器人1000由于具备起到上述那种效果的压电元件15，因此能够增大压电元件15的驱动力。
4.电子部件输送装置
图20是表示本发明的电子部件输送装置的实施方式的立体图。图21是图20所示的电子部件输送装置所具有的电子部件保持部的立体图。
图20所示的电子部件输送装置2000应用于电子部件检查装置，具有基台2100和配置于基台2100的侧方的支承台2200。另外，在基台2100设有供检查对象的电子部件q载置并沿y轴方向输送的上游侧工作台2110、供检查完毕的电子部件q载置并沿y轴方向输送的下游侧工作台2120、以及位于上游侧工作台2110与下游侧工作台2120之间并对电子部件q的电特性进行检查的检查台2130。此外，作为电子部件q的例子，例如可列举半导体、半导体晶片、cld或oled等显示装置、水晶装置、各种传感器、喷墨头、各种mems装置等。
另外，在支承台2200设有能够相对于支承台2200在y轴方向上移动的y工作台2210，在y工作台2210设有能够相对于y工作台2210在x轴方向上移动的x工作台2220，在x工作台2220设有能够相对于x工作台2220在z轴方向上移动的电子部件保持部2230。另外，如图21所示，电子部件保持部2230具有能够沿x轴方向以及y轴方向移动的微调板2231、能够相对于微调板2231绕z轴转动的转动部2232、以及设于转动部2232并对电子部件q进行保持的保持部2233。另外，在电子部件保持部2230中内置有用于使微调板2231沿x轴方向移动的压电致动器1、用于使微调板2231沿y轴方向移动的压电致动器1、以及用于使转动部2232绕z轴转动的压电致动器1。
以上说明的那种电子部件输送装置2000由于具备起到上述那种效果的压电元件15，因此能够增大压电元件15的驱动力。
5.打印机
图22是表示本发明的打印机的实施方式的图。
图22所示的打印机3000是喷墨记录方式的打印机。该打印机3000具备装置主体3010、设于装置主体3010的内部的印刷机构3020、供纸机构3030以及控制部3040。
在装置主体3010中设有设置记录纸张p的托盘3011、排出记录纸张p的排纸口3012、以及液晶显示器等操作面板3013。
印刷机构3020具备头单元3021、滑架马达3022、以及通过滑架马达3022的驱动力使头单元3021往复移动的往复移动机构3023。头单元3021具有作为喷墨式记录头的头3021a、向头3021a供给墨的墨盒3021b、以及安装有头3021a及墨盒3021b的滑架3021c。往复移动机构3023具有将滑架3021c支承为能够往复移动的滑架导轴3023a、以及利用滑架马达3022的驱动力使滑架3021c在滑架导轴3023a上移动的同步带3023b。
供纸机构3030具有彼此压接的从动辊3031以及驱动辊3032、和作为驱动驱动辊3032的供纸马达的压电马达100(压电致动器1)。
控制部3040例如基于从个人计算机等主计算机输入的打印数据，控制印刷机构3020、供纸机构3030等。
在这样的打印机3000中，供纸机构3030将记录纸张p一张一张地向头单元3021的下部附近进行间歇输送。此时，头单元3021在与记录纸张p的输送方向大致正交的方向上往复移动，进行向记录纸张p的打印。
以上说明的那种打印机3000由于具备起到上述那种效果的压电元件15，因此能够增大压电元件15的驱动力。
以上，基于图示的实施方式说明了本发明的压电元件、压电致动器、压电马达、机器人、电子部件输送装置以及打印机，但本发明并不限定于此，能够将各部分的构成替换成具有相同功能的任意构成。另外，也可以在本发明中附加其它任意的构成物。另外，也可以适当地组合各实施方式。