(57)【要約】【課題】ビスマス系の複合酸化物からなる圧電体を含み、ＰＺＴよりも小さい鉛含有量で、変位量の大きいアクチュエーターおよび液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】本発明にかかる液体噴射ヘッドは、＜１１１＞に優先配向した白金電極１０および白金電極１０に接して形成された圧電体３０を有する圧電アクチュエーター１０２を備えた液体噴射ヘッド６００であって、圧電体３０は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体を含み、前記圧電体は、＜１００＞に優先配向している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
＜１１１＞に優先配向した白金電極および前記白金電極に接して形成された圧電体を有する圧電アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッドであって、
前記圧電体は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体を含み、
前記圧電体は、＜１００＞に優先配向している、液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記白金電極は、前記圧電体と反対側の面で酸化イリジウムに接している、液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記圧電体の＜１００＞優先配向度は、５０％以上である、液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記白金電極のＸ線回折パターンの（１１１）ピークのロッキングカーブの半値幅は、１０度以下である、液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載された液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置。
【請求項６】
＜１１１＞に優先配向した白金電極と、
前記白金電極に接して配置された圧電体と、
を含み、
前記圧電体は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体を含み、
前記圧電体は、＜１００＞に優先配向している、圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置および圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドは、液体噴射装置の構成として、例えば、インクジェットプリンター等に用いられる。この場合、液体噴射ヘッドは、インクの小滴を吐出して飛翔させるために用いられ、これによりインクジェットプリンターは、当該インクを紙等の媒体に付着させて印刷を行うことができる。
【０００３】
液体噴射ヘッドは、一般に、ノズルから液体を吐出するために液体に圧力を加えるアクチュエーターを有している。このようなアクチュエーターは、例えば、圧電素子を備えたものがある。アクチュエーターが備える圧電素子としては、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例えば、結晶化した圧電性セラミックス等からなる圧電体を、２つの電極で挟んで構成されたものがある。このような圧電素子は、２つの電極によって電圧が印加されることによって変形することができ、この変形を利用して、アクチュエーターを、例えば、撓み振動モードで動作させることができる。
【０００４】
このような用途に用いられる圧電材料としては、電気機械変換効率などの圧電特性が高いことが望ましく、該特性が他の材料に比較して優れていることから、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料の研究開発が行われてきた。しかし、近年、圧電材料の圧電特性をさらに向上する要求が強まるとともに、環境負荷のより小さい材料を用いることが求められるようになり、ＰＺＴ系の材料では、これらの要求に応えることが困難となってきており、例えば、鉛の含有量の少ないペロブスカイト型酸化物の圧電材料の開発が進められるようになった。
【０００５】
例えば、鉛を含有せず、理論上圧電特性が高いと考えられているセラミックス材料の中には、例えば、Ｂｉ系酸化物があり、現状では、ＢｉＦｅＯ３のみが、バルク状態において常圧にて焼成することで、ペロブスカイト型の結晶構造を形成することが知られている。他のＢｉ系酸化物の多くは、焼成時の雰囲気が常圧ではペロブスカイト型の結晶構造を形成せず、数ＧＰａを超える高圧でペロブスカイト型の結晶構造を形成する。例えば、Ｂｉ（Ｚｎ０．５，Ｔｉ０．５）Ｏ３（ＢＺＴ）は、高圧（６ギガパスカル程度）で焼成しなければ、ペロブスカイト型の結晶構造を形成できないことが知られている。
【０００６】
特許文献１には、アルカリ金属および鉛を含まない複合酸化物が開示されている。同文献には、特定の組成を有する酸化物についてキューリー温度等が評価され、圧電特性に優れた高いキューリー温度を有する圧電材料を提供できる等の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２５６１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、ペロブスカイト型の結晶構造をとりうる酸化物を圧電素子の圧電体として用いる場合には、電界の印加される方向および結晶軸の方向が特定の関係にあるときに、優れた圧電特性を示すことが分かっている。したがって、圧電素子の圧電特性を高めるためには、圧電体の結晶の配向を制御することが重要である。また、圧電体の結晶の配向は、少なくとも、圧電体の材質および圧電体が結晶化する際に接する物体の材質の影響を受けることが分かっている。
【０００９】
しかしながら、圧電体の結晶の配向は、圧電体の材質および圧電体が結晶化する際に接する物体の材質のそれぞれの組成のわずかな変化によって大きく影響されるため、両者のそれぞれの材質ごとに最適化されることになる。そのため、例えばビスマス系の複合酸化物において、例えばＰＺＴの結晶の配向制御の手法をそのまま適用しても、所望の結晶の配向を得ることは難しい。
【００１０】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、ＰＺＴよりも小さい鉛含有量で、変位量の大きいアクチュエーターおよび液体噴射ヘッドを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、ＰＺＴよりも小さい鉛含有量で、変位量の大きい圧電体を含む圧電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【００１２】
［適用例１］
＜１１１＞に優先配向した白金電極および前記白金電極に接して形成された圧電体を有する圧電アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッドであって、
前記圧電体は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体を含み、
前記圧電体は、＜１００＞に優先配向している、液体噴射ヘッド。
【００１３】
本適用例の液体噴射ヘッドは、結晶の配向性が良好な圧電体を含む。そのため、圧電アクチュエーターの変位量が大きく、例えば、液体を噴射する能力が高い。
【００１４】
［適用例２］
適用例１において、
前記白金電極は、前記圧電体と反対側の面で酸化イリジウムに接していることができる。
【００１５】
本適用例の液体噴射ヘッドによれば、圧電体の結晶の配向性がさらに良好となり、圧電アクチュエーターの変位量が大きく、例えば、液体を噴射する能力がさらに高い。
【００１６】
［適用例３］
適用例１または適用例２において、
前記圧電体の＜１００＞優先配向度は、５０％以上であることができる。
【００１７】
本適用例の液体噴射ヘッドは、圧電体の結晶の配向性が良好であり、圧電アクチュエーターの変位量が大きく、例えば、液体を噴射する能力が高い。
【００１８】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一項において、
前記白金電極のＸ線回折パターンの（１１１）ピークのロッキングカーブの半値幅は、１０度以下であることができる。
【００１９】
本適用例の液体噴射ヘッドは、結晶の配向性が良好な圧電体を含む。そのため、圧電アクチュエーターの変位量が大きく、例えば、液体を噴射する能力が高い。
【００２０】
［適用例５］
本発明にかかる液体噴射装置の一態様は、
適用例１ないし適用例４のいずれか一例に記載された液体噴射ヘッドを備える。
【００２１】
本適用例の液体噴射装置は、ＰＺＴに比較して、鉛含有量の小さいビスマス系の複合酸化物からなる圧電体を含み変位量の大きい液体噴射ヘッドを有している。これにより、環境負荷を低減することができるとともに、例えば、インクジェット印刷におけるインクの吐出性能が高い。
【００２２】
［適用例６］
本発明にかかる圧電素子の一態様は、
＜１１１＞に優先配向した白金電極と、
前記白金電極に接して配置された圧電体と、
を含み、
前記圧電体は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体を含み、
前記圧電体は、＜１００＞に優先配向している。
【００２３】
本適用例の圧電素子は、結晶の配向性が良好な圧電体を含む。これにより、圧電特性が良好である。
【００２４】
［適用例７］
本発明にかかる液体噴射ヘッドの一態様は、
＜１１１＞に優先配向した白金電極、前記白金電極に接して形成されたニッケル酸ランタン層および前記ニッケル酸ランタン層に接し前記白金電極とは反対側に形成された圧電体を有する圧電アクチュエーターを備えた液体噴射ヘッドであって、
前記圧電体は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体であり、
前記固溶体は、＜１００＞に優先配向している。
【００２５】
本適用例の液体噴射ヘッドは、結晶の配向性が良好な圧電体を含む。そのため、圧電アクチュエーターの変位量が大きく、例えば、液体を噴射する能力が高い。
【００２６】
［適用例８］
本発明にかかる圧電素子の一態様は、
＜１１１＞に優先配向した白金電極と、
前記白金電極に接して配置されたニッケル酸ランタン層と、
前記ニッケル酸ランタン層に接し、前記白金電極とは反対側に配置された圧電体と、
を含み、
前記圧電体は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体であり、
前記固溶体は、＜１００＞に優先配向している、圧電素子。
【００２７】
本適用例の圧電素子は、結晶の配向性が良好な圧電体を含む。これにより、圧電特性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態の圧電素子１００、圧電アクチュエーター１０２の断面の模式図。
【図２】実施形態の液体噴射ヘッド６００の断面の模式図。
【図３】実施形態の液体噴射ヘッド６００を模式的に示す分解斜視図。
【図４】実施形態の液体噴射装置７００を模式的に示す斜視図。
【図５】各実験例、参考例および比較例の圧電素子のＸＲＤパターン。
【図６】実験例１のＸＲＤパターンにおける白金（１１１）ピークのロッキングカーブ。
【図７】実験例２のＸＲＤパターンにおける白金（１１１）ピークのロッキングカーブ。
【図８】実験例１の圧電素子のヒステリシス曲線。
【図９】実験例２の圧電素子のヒステリシス曲線。
【図１０】参考例の圧電素子のヒステリシス曲線。
【図１１】比較例の圧電素子のヒステリシス曲線。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。そのため、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で実施される各種の変形例も含む。なお、下記の実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３０】
１．圧電素子および圧電アクチュエーター
図１は、本実施形態にかかる圧電素子１００の断面の模式図である。
【００３１】
本実施形態にかかる圧電素子１００は、白金電極１０と、導電層２０と、圧電体３０と、を含む。
【００３２】
１．１．白金電極
白金電極１０は、例えば、基板１の上方に形成される。基板１は、例えば、導電体、半導体、絶縁体で形成された平板とすることができる。基板１は、単層であっても、複数の層が積層された構造であってもよい。また、基板１は、上面が平面的な形状であれば内部の構造は限定されず、例えば、内部に空間等が形成された構造であってもよい。また、例えば、後述する液体噴射ヘッドのように、基板１の下方に圧力室等が形成されているような場合においては、基板１より下方に形成される複数の構成をまとめて一つの基板１とみなしてもよい。また、白金電極１０と基板１との間には、例えば、両者の密着性を付与する層や、強度や導電性を付与する層が形成されてもよい。このような層の例としては、例えば、チタン、ニッケル、イリジウムなどの各種の金属、それらの酸化物の層を例示することができる。
【００３３】
白金電極１０は、少なくとも後述の圧電体３０に接する面が、白金を主成分とする材質で形成される。白金電極１０は、単層構造でもよいし、他の複数の材料を積層した構造としてもよい。白金電極１０が単層構造である場合には、白金電極１０の全体が白金を主成分とする材質で形成される。本実施形態の白金電極１０は、＜１１１＞に優先配向している。白金電極１０の配向性については「１．４．結晶の配向」の項で詳述する。
【００３４】
白金電極１０の形状は、導電層２０と対向できるかぎり限定されないが、本実施形態では、圧電体３０が、薄膜状に形成されるため、層状あるいは薄膜状の形状が好ましい。白金電極１０の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。また、白金電極１０の平面的な形状についても、導電層２０が対向して配置されたときに両者の間に圧電体３０を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００３５】
白金電極１０の機能の一つとしては、導電層２０と一対になって、圧電体３０に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体３０の下方に形成された下部電極）となることが挙げられる。
【００３６】
白金電極１０は、スパッタ法（ＤＣスパッタ、イオンスパッタ、マグネトロンスパッタを含む）、蒸着法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成される。
【００３７】
基板１は、可撓性を有し、圧電体３０の動作によって変形（屈曲）することのできる振動板であってもよい。この場合、圧電素子１００は、振動板と、白金電極１０と、圧電体３０と、導電層２０と、を含む圧電アクチュエーター１０２となる。ここで、基板１が可撓性を有するとは、基板１がたわむことができることを指す。基板１を振動板とした場合、基板１のたわみは、圧電アクチュエーター１０２を液体噴射ヘッドに使用する場合、吐出させる液体の体積と同程度に圧力室の容積を変化させうる程度であれば十分である。
【００３８】
基板１が振動板である場合は、基板１の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化シリコン、酸化シリコンなどの無機酸化物、ステンレス鋼などの合金を例示することができる。これらのうち、基板１（振動板）の材質としては、化学的安定性および剛性の点で、酸化ジルコニウムが特に好適である。この場合においても基板１は、例示した物質の２種以上の積層構造であってもよい。
【００３９】
本実施形態では、以下、基板１が振動板であって、酸化ジルコニウムによって形成されている場合を例示する。したがって、圧電素子１００は、可撓性を有し、圧電体３０の動作によって変形（屈曲）することができる振動板を備えた圧電アクチュエーター１０２と実質的に同一である。以下の説明においては、圧電素子１００および圧電アクチュエーター１０２は、相互に読み替えることができる。
【００４０】
１．２．導電層
導電層２０は、白金電極１０に対向して配置される。導電層２０は、全体が白金電極１０と対向していてもよいし、一部が白金電極１０に対向していてもよい。導電層２０の形状は、白金電極１０と対向できるかぎり限定されないが、本実施形態では、圧電体３０が、薄膜状に形成されるため、層状あるいは薄膜状の形状が好ましい。導電層２０の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。また、導電層２０の平面的な形状についても、白金電極１０に対向して配置されたときに両者の間に圧電体３０を配置できる形状であれば、特に限定されず、例えば、矩形、円形等とすることができる。
【００４１】
導電層２０の機能の一つとしては、圧電体３０に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体３０の上に形成された上部電極）となることが挙げられる。導電層２０の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルの複合酸化物（ＬａＮｉＯｘ：ＬＮＯ）などを例示することができる。第１導電層１０は、例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００４２】
図１は、白金電極１０が導電層２０よりも平面的に大きく形成された例を示しているが、導電層２０のほうが白金電極１０よりも平面的に大きく形成されてもよい。この場合は、導電層２０は、圧電体３０の側面に形成されてもよく、導電層２０に、水分や水素等から圧電体３０を保護する機能を兼ねさせることができる。
【００４３】
１．３．圧電体
本実施形態では、圧電体３０は、少なくとも白金電極１０に接し、白金電極１０および導電層２０の間に配置される。圧電体３０は、導電層２０に接していてもよい。図１の例では、圧電体３０は、導電層２０にも接して設けられている。
【００４４】
圧電体３０は、薄膜法により形成される。ここで、薄膜法とは、スパッタ法（ＤＣスパッタ、イオンスパッタ、マグネトロンスパッタを含む）、蒸着法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）（レーザーアブレーション）法、ミスト成膜法、およびゾルゲル法の少なくとも一種の方法を指す。すなわち、本実施形態の圧電体３０は、バルク状態で形成されたものではなく、例えば、バルク状態で形成されたあとに、研磨等により薄膜化されたものではない。
【００４５】
圧電体３０の厚さは、薄膜法によって形成される限り限定されず、例えば、１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下とすることができる。薄膜法によって、厚みの大きい圧電体３０を形成する場合には、例えば、スパッタ法、蒸着法、ＭＯＣＶＤ法などの物質を堆積させる種の方法では堆積時間を長くすることにより形成することができ、また例えば、ＭＯＤ法やゾルゲル法などのコーティング−焼成を行う種の方法では、該方法を繰り返して積層することにより形成することができる。さらに、積層する場合には、各層毎に異なる薄膜法を用いて積層してもよい。
【００４６】
本実施形態の圧電体３０は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体である。
【００４７】
より具体的には、圧電体３０は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタン（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｚｎ，Ｔｉ）Ｏ３）（以下これを「ＢＬＺＴ」と略記することがある）、およびチタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３（以下これを「ＰＴ」と略記することがある）の固溶体（以下これを「ＰＴ−ＢＬＺＴ」と略記することがある）であり、例えば、
（１−ｕ）Ｐｂ（１＋ｖ）ＴｉＯ３−ｕ（Ｂｉ（１−ｗ）Ｌａｗ）（Ｚｎ（１−ｘ）Ｔｉｘ）Ｏ３・・・（式Ｉ）
として表記することができる。
【００４８】
このＰＴ−ＢＬＺＴは、一般式としては、ＡＢＯ３で示される複合酸化物であり、いわゆるペロブスカイト型酸化物に分類され、結晶化により、ペロブスカイト型の結晶構造をとることができる。ＰＴ−ＢＬＺＴは、結晶化されて、ペロブスカイト型の結晶構造をとることにより、圧電性を呈することができる。これにより、圧電体３０は、白金電極１０および導電層２０によって電界が印加されることで変形することができる（電気機械変換）。この変形によって、例えば基板１をたわませたり振動させたりすることができ、圧電アクチュエーター１０２を構成することができる。
【００４９】
本実施形態の圧電体３０の固溶体を、上記（式Ｉ）の型式で表記した場合、ｕ、ｖ、ｗおよびｘは、いずれも０以上１以下の値をとりうる。これらの値は、圧電体３０を形成するときの原料の仕込量が表現されていてもよく、また、形成後の圧電体３０の組成が表現されていてもよい。例えば、式中「ｖ」は、ＰｂＴｉＯ３の化学量論比よりも過剰に仕込まれた鉛原料の量を表現しているものとすることができる。したがって、当該化学式の電荷の中性が、見かけ上満足されない表記となる場合があり、その場合は仕込の値、または、結晶の欠陥の程度が示されていると解するものとする。
【００５０】
本実施形態の圧電体３０は、＜１００＞に優先配向している。圧電体３０の配向性については「１．４．結晶の配向」の項で詳述する。
【００５１】
本実施形態の圧電体３０は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体であり、当該固溶体における、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンのチタン酸鉛に対するモル比（ＢＬＺＴ／ＰＴ）は、例えば、０．３８以上３８／０．６１以下とすることができる。すなわち、本実施形態の圧電体３０の固溶体を、上記（式Ｉ）の型式で表記した場合、０．２８≦ｕ≦０．３８となるようにすることができる。
【００５２】
圧電体３０の固溶体の、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンのチタン酸鉛に対するモル比（ＢＬＺＴ／ＰＴ）が、この範囲にあれば、圧電素子１００の耐電圧を非常に良好にすることができる。これにより、圧電素子１００に印加する電圧を高めることができ、例えば、圧電アクチュエーター１０２の変位を大きくすることができる。そして、このような圧電体３０は、例えば、インクジェット印刷におけるインクの吐出性能を高めることができる。なおＢＬＺＴ／ＰＴ比は、より好ましくは、０．３９以上０．４９以下である。
【００５３】
本実施形態の圧電体３０の固溶体において、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンにおけるビスマスのランタンに対するモル比（Ｂｉ／Ｌａ）は、１．００以上２．３３以下としてもよい。すなわち、本実施形態の圧電体３０の固溶体を、上記（式Ｉ）の型式で表記した場合、０．３≦ｗ≦０．５とすることができる。このようにすれば、圧電素子１００のヒステリシスループの形状をさらに良好にすることができる。すなわち、Ｂｉ／Ｌａ比が、１．００以上２．３３以下であると、ヒステリシスループをより開いた形状にすることができる。また、Ｂｉ／Ｌａ比は、より好ましくは１．５以上２．３３以下である。
【００５４】
本実施形態の圧電体３０の固溶体において、チタン酸鉛における、鉛のチタンに対するモル比（鉛／チタン）は、１．０より大きく１．１以下とすることができる。また、圧電体３０において、固溶体となっているチタン酸鉛の鉛は、化学量論組成のチタン酸鉛の鉛量よりも１０％以下過剰であるようにしてもよい。すなわち、本実施形態の圧電体３０の固溶体を、上記（式Ｉ）の型式で表記した場合、０≦ｖ≦０．１とすることができる。このようにすれば、固溶体の結晶における異相の量を減少させることができる。例えば、圧電体３０が結晶化された際に、立方晶、正方晶、菱面体晶などの結晶構造の相が現れる場合があるが、チタン酸鉛における鉛のチタンに対するモル比（鉛／チタン）は、１．０より大きく１．１以下とすることにより、例えば、圧電体３０において、正方晶の割合を高め、他の結晶構造の相（異相）の存在量を減少させることができる。このようにすれば、圧電素子１００の圧電特性をさらに良好にすることができる。
【００５５】
本実施形態の圧電体３０の固溶体において、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンにおける亜鉛のチタンに対するモル比（Ｚｎ／Ｔｉ）は、０．９２以上１．０８以下としてもよい。すなわち、本実施形態の圧電体３０の固溶体を、上記（式Ｉ）の型式で表記した場合、０．４８≦ｘ≦０．５とすることができる。このようにすれば、圧電素子１００の耐電圧をさらに良好とすることができる。これにより、圧電素子１００に印加する電圧をさらに高めることができ、例えば、圧電アクチュエーター１０２の変位をさらに大きくすることができる。そして、このような圧電体３０は、例えば、インクジェット印刷におけるインクの吐出性能をさらに高めることができる。なおＺｎ／Ｔｉ比は、より好ましくは、０．９６以上１．０４以下であり、ビスマス、亜鉛およびチタンの価数のバランスの点で、特に好ましくは０．５である。
【００５６】
１．４．結晶の配向および結晶性
１．４．１．白金電極
一般に白金属の元素は、スパッタ法（ＤＣスパッタ、イオンスパッタを含む）、蒸着法、ＭＯＣＶＤ法などによって基板等の上に成膜されるとき、結晶の特定の軸が自発的に特定の方向に配向する性質を有している（本明細書では、このような性質を自己配向性ということがある。）。特に白金は、自己配向性が強い。すなわち、白金は、白金電極１０として成膜される過程において、結晶構造を採る場合に、形成される膜面の法線方向に、結晶の＜１１１＞方向が自発的に配向しやすい。本明細書では、このような配向状態のことを「＜１１１＞優先配向」という場合がある。したがって、上述の白金電極１０は、スパッタ法等により基板１等の表面に成膜される際に、＜１１１＞に優先配向することができる。
【００５７】
白金電極１０の優先配向の程度は、例えば、Ｘ線回折の（１１１）面のピークのロッキングカーブによって評価されることができる。このようなロッキングカーブを用いると、白金電極１０の優先配向の程度は、当該ピークの半値幅によって評価されることができる。本実施形態に白金電極１０は、Ｘ線回折の（１１１）面のピークのロッキングカーブの半値幅が、２０°以下となっている。また、白金電極１０のＸ線回折の（１１１）面のピークのロッキングカーブの半値幅は、１０°以下であることがより好ましい。
【００５８】
本実施形態の圧電素子１００は、白金電極１０の圧電体３０と反対側の面に酸化イリジウムまたは酸化チタンの層を有することができる。このような層を有することにより、白金電極１０の＜１１１＞優先配向をより良好とすることができるとともに、白金電極１０と基板１等の下地との密着性を高めることができる。
【００５９】
１．４．２．圧電体
一方、圧電性を呈するセラミックスは、一般に、薄膜法によって形成されるとき、結晶化させてペロブスカイト型の結晶構造をとらせるが、このときのセラミックスの結晶の配向性や結晶性は、結晶化の際に当該セラミックスが接している物体の表面の影響を強く受ける。例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を圧電素子の圧電体として用いる場合には、圧電素子の電極の表面の性質や材質が、ＰＺＴの結晶の配向に影響することになる。
【００６０】
また、セラミックスのペロブスカイト型の結晶の配向が、所定の方向に優先配向している場合に、圧電素子の変位が大きくなることが分かっている。そのため、例えば、圧電体がＰＺＴである場合には、ＰＺＴを＜１００＞に優先配向させるために、電極の材質、配向、表面の改質などを行って、ＰＺＴが自発的に＜１００＞に優先配向させるようにすることが多い。例えば白金薄膜の上にセラミックスを＜１００＞に優先配向するように形成するときには、白金薄膜が＜１１１＞に優先配向しているため、白金薄膜の表面にバッファー層などの結晶配向を制御するような層を形成するなどして、セラミックスを＜１００＞に優先配向させることが行われる。
【００６１】
本実施形態の圧電体３０は、チタン酸亜鉛酸ビスマスランタンおよびチタン酸鉛の固溶体（ＰＴ−ＢＬＺＴ）を用いている。そのため、圧電体３０のＰＴ−ＢＬＺＴは、白金電極１０上に直接、薄膜法によって形成されることにより、＜１００＞に優先配向することができる。すなわち、本実施形態の圧電体３０は、白金電極１０の表面を改質したり、白金電極１０と圧電体３０との間に、結晶の配向を制御するための層を配置することなく、結晶を＜１００＞に優先配向させることができる。本実施形態の圧電体３０のこのような自発配向性は、ＰＴ−ＢＬＺＴを結晶化させる際の、ＰＴ−ＢＬＺＴおよび白金電極１０の相互作用によって生じているものと考えられる。
【００６２】
これにより、本実施形態の圧電素子１００は、圧電体３０がＰＴ−ＢＬＺＴがペロブスカイト型の結晶構造をとり、高い結晶性を有し、かつ、結晶の配向性が、＜１００＞優先配向となるため、例えば、良好なヒステリシス特性を有する等の、良好な強誘電特性を呈し、例えば、印加される電界の強度あたりの変位量を大きくする等の、良好な圧電特性を呈することができる。
【００６３】
圧電体３０の＜１００＞優先配向度は、５０％以上とすることができる。＜１００＞優先配向度とは、圧電体３０のＸ線回折パターンを測定したときに、（１００）面の回折ピークの強度Ｉ（１００）、（１１０）面の回折ピークの強度Ｉ（１１０）、および（１１１）面の回折ピークの強度Ｉ（１１１）を用いて、Ｉ（１００）／［Ｉ（１００）＋Ｉ（１１０）＋Ｉ（１１１）］で表される。なおこの回折ピークの強度は、ピークの面積であってもよい。圧電体３０のＰＴ−ＢＬＺＴの＜１００＞優先配向度が、５０％以上であると、圧電特性をさらに向上させることができる。圧電体３０の優先配向度は、例えば、ＰＴ−ＢＬＺＴの組成を変化させること、白金電極１０の組成を変化させること、ＰＴ−ＢＬＺＴの結晶化の際の温度や環境の条件を変化させること、の少なくとも一種により変化させることができる。
【００６４】
１．４．３．結晶性
本実施形態の圧電体３０は、上述のように、結晶の良好な配向性を有しているが、本実施形態の圧電体３０は、結晶性も良好である。ここでいう結晶性とは、例えば、結晶の質や量のことを指す。このような圧電体３０の結晶性は、例えば、ＸＲＤパターンのピークの高さやピーク幅に基づいて評価することができる。
【００６５】
なお、本実施形態の圧電素子１００は、白金電極１０および圧電体３０が直接接している点に特徴の一つを有するが、白金電極１０と圧電体３０との間に、結晶の配向性を制御する層を介在させてもよい。このような層としては、例えば、チタン、ＬＮＯ（ニッケル酸ランタン）からなる層が挙げられる。本実施形態の圧電体３０は、このような結晶の配向性を制御する層を介して、白金電極１０上に形成される場合でも、＜１００＞に優先配向することができる。
【００６６】
１．５．作用効果等
本実施形態にかかる圧電素子１００（圧電アクチュエーター１０２）は、上述の圧電体３０を含むため、少なくとも、印加される電界あたりの変位量を大きくすることができる。後述の実験例によってさらに説明するが、本実施形態の圧電素子１００は、白金電極１０が＜１１１＞に優先配向するとともに、圧電体３０が＜１００＞に優先配向している。
【００６７】
本実施形態の圧電素子１００は、広範な用途に用いることができる。圧電アクチュエーター１０２の用途としては、例えば、液体噴射ヘッド、インクジェットプリンターなどの液体噴射装置などがあり、圧電素子１００の用途としては、ジャイロセンサー、加速度センサーなどの各種のセンサー類、音叉型振動子などのタイミングデバイス類、超音波モーターなどの超音波デバイス類に好適に用いることができる。
【００６８】
２．圧電素子の製造方法
本発明の圧電素子１００は、例えば、以下のように製造することができる。
【００６９】
まず、基板１を準備し、基板１上に白金電極１０を形成する。白金電極１０は、上述の通り、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより形成されることができる。白金電極１０は、必要に応じてパターニングされることができる。
【００７０】
次に、第１導電層２０の上に、圧電体３０を形成する。圧電体３０は、上述の通り、例えば、スパッタ法、蒸着法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＤ法、ＰＬＤ（レーザーアブレーション）法、ミスト成膜法、およびゾルゲル法の少なくとも一種の方法あるいはこれら複数の方法の組合せにより形成されることができる。圧電体３０の結晶化は、例えば、５００℃以上８００℃以下において、酸素雰囲気で行うことができる。これにより、圧電体３０を結晶化することができる。なお、結晶化は、圧電体３０をパターニングした後に行ってもよい。そして、必要に応じて、上記操作を複数回繰り返して、所望の厚みの圧電体３０を得ることができる。
【００７１】
次に、圧電体３０の上に導電層２０を形成する。導電層２０は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより形成されることができる。そして、所望の形状に導電層２０および圧電体３０をパターニングして、圧電素子を形成する。なお導電層２０および圧電体３０は、必要に応じて同時にパターニングされることができる。以上例示した工程により、本実施形態の圧電素子１００を製造することができる。
【００７２】
３．液体噴射ヘッド
次に、本実施形態にかかる圧電素子（圧電アクチュエーター）の用途の一例として、これらを有する液体噴射ヘッド６００について、図面を参照しながら説明する。図２は、液体噴射ヘッド６００の要部を模式的に示す断面図である。図３は、液体噴射ヘッド６００の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下を逆に示したものである。
【００７３】
液体噴射ヘッド６００は、上述の圧電素子（圧電アクチュエーター）を有することができる。以下では、基板１（上部に振動板１ａを含む構造体）の上に圧電素子１００が形成され、圧電素子１００と振動板１ａとが圧電アクチュエーター１０２を構成している液体噴射ヘッド６００を例示して説明する。
【００７４】
液体噴射ヘッド６００は、図２および図３に示すように、ノズル孔６１２を有するノズル板６１０と、圧力室６２２を形成するための圧力室基板６２０と、圧電素子１００と、を含む。さらに、液体噴射ヘッド６００は、図３に示すように、筐体６３０を有することができる。なお、図３では、圧電素子１００を簡略化して図示している。
【００７５】
ノズル板６１０は、図２および図３に示すように、ノズル孔６１２を有する。ノズル孔６１２からは、インクが吐出されることができる。ノズル板６１０には、例えば、多数のノズル孔６１２が一列に設けられている。ノズル板６２０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを挙げることができる。
【００７６】
圧力室基板６２０は、ノズル板６１０上（図３の例では下）に設けられている。圧力室基板６２０の材質としては、例えば、シリコンなどを例示することができる。圧力室基板６２０がノズル板６１０と振動板１ａとの間の空間を区画することにより、図３に示すように、リザーバー（液体貯留部）６２４と、リザーバー６２４と連通する供給口６２６と、供給口６２６と連通する圧力室６２２と、が設けられている。この例では、リザーバー６２４と、供給口６２６と、圧力室６２２とを区別して説明するが、これらはいずれも液体の流路であって、このような流路はどのように設計されても構わない。また例えば、供給口６２６は、図示の例では流路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計にしたがって任意に形成することができ、必ずしも必須の構成ではない。リザーバー６２４、供給口６２６および圧力室６２２は、ノズル板６１０と圧力室基板６２０と振動板１ａとによって区画されている。リザーバー６２４は、外部（例えばインクカートリッジ）から、振動板１ａに設けられた貫通孔６２８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。リザーバー６２４内のインクは、供給口６２６を介して、圧力室６２２に供給されることができる。圧力室６２２は、振動板１ａの変形により容積が変化する。圧力室６２２はノズル孔６１２と連通しており、圧力室６２２の容積が変化することによって、ノズル孔６１２からインク等が吐出される。
【００７７】
圧電素子１００は、圧力室基板６２０上（図３の例では下）に設けられている。圧電素子１００は、圧電素子駆動回路（図示せず）に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作（振動、変形）することができる。振動板１ａは、圧電体３０の動作によって変形し、圧力室６２２の内部圧力を適宜変化させることができる。
【００７８】
筐体６３０は、図３に示すように、ノズル板６１０、圧力室基板６２０および圧電素子１００を収納することができる。筐体６３０の材質としては、例えば、樹脂、金属などを挙げることができる。
【００７９】
液体噴射ヘッド６００は、上述した少なくとも＜１００＞優先配向した圧電素子１００を含んでいる。したがって液体噴射ヘッド６００は、変位が大きく、液体等の吐出能力が高いものとなっている。
【００８０】
なお、ここでは、液体噴射ヘッド６００がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本実施形態の液体噴射ヘッドは、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。
【００８１】
４．液体噴射装置
次に、本実施形態にかかる液体噴射装置について、図面を参照しながら説明する。液体噴射装置は、上述の液体噴射ヘッドを有する。以下では、液体噴射装置が上述の液体噴射ヘッドを有するインクジェットプリンターである場合について説明する。図４は、本実施形態にかかる液体噴射装置７００を模式的に示す斜視図である。
【００８２】
液体噴射装置７００は、図４に示すように、ヘッドユニット７３０と、駆動部７１０と、制御部７６０と、を含む。液体噴射装置７００は、さらに、液体噴射装置７００は、装置本体７２０と、給紙部７５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ７２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口７２２と、装置本体７２０の上面に配置された操作パネル７７０と、を含むことができる。
【００８３】
ヘッドユニット７３０は、上述した液体噴射ヘッド６００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット７３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ７３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ７３１を搭載した運搬部（キャリッジ）７３２と、を備える。
【００８４】
駆動部７１０は、ヘッドユニット７３０を往復動させることができる。駆動部７１０は、ヘッドユニット７３０の駆動源となるキャリッジモーター７４１と、キャリッジモーター７４１の回転を受けて、ヘッドユニット７３０を往復動させる往復動機構７４２と、を有する。
【００８５】
往復動機構７４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸７４４と、キャリッジガイド軸７４４と平行に延在するタイミングベルト７４３と、を備える。キャリッジガイド軸７４４は、キャリッジ７３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ７３２を支持している。さらに、キャリッジ７３２は、タイミングベルト７４３の一部に固定されている。キャリッジモーター７４１の作動により、タイミングベルト７４３を走行させると、キャリッジガイド軸７４４に導かれて、ヘッドユニット７３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００８６】
なお、本実施形態では、液体噴射ヘッド６００および記録用紙Ｐがいずれも移動しながら印刷が行われる液体噴射装置の例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド６００および記録用紙Ｐが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Ｐに印刷される機構であればよい。また、本実施形態では、記録用紙Ｐに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。
【００８７】
制御部７６０は、ヘッドユニット７３０、駆動部７１０および給紙部７５０を制御することができる。
【００８８】
給紙部７５０は、記録用紙Ｐをトレイ７２１からヘッドユニット７３０側へ送り込むことができる。給紙部７５０は、その駆動源となる給紙モーター７５１と、給紙モーター７５１の作動により回転する給紙ローラー７５２と、を備える。給紙ローラー７５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー７５２ａおよび駆動ローラー７５２ｂを備える。駆動ローラー７５２ｂは、給紙モーター７５１に連結されている。制御部７６０によって供紙部７５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット７３０の下方を通過するように送られる。
【００８９】
ヘッドユニット７３０、駆動部７１０、制御部７６０および給紙部７５０は、装置本体７２０の内部に設けられている。
【００９０】
液体噴射装置７００は、耐圧の高い液体噴射ヘッド６００を有する。したがって液体噴射装置７００の液体の吐出能力は高いものとなっている。
【００９１】
なお、上記例示した液体噴射装置７００は、１つの液体噴射ヘッド６００を有し、この液体噴射ヘッド６００によって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の液体噴射ヘッドを有してもよい。液体噴射装置が複数の液体噴射ヘッドを有する場合には、複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよいし、複数の液体噴射ヘッドが互いに連結されて、１つの集合したヘッドとなっていてもよい。このような集合となったヘッドとしては、例えば、複数のヘッドのそれぞれのノズル孔が全体として均一な間隔を有するような、ライン型のヘッドを挙げることができる。
【００９２】
以上、本発明にかかる液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしての液体噴射装置７００を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。
【００９３】
５．実験例、参考例および比較例
以下に実験例、参考例および比較例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例等によってなんら限定されるものではない。
【００９４】
５．１．圧電素子の作製
実験例１、実験例２、参考例および比較例の圧電素子は、以下のように作製した。これらの例は、ＰＴ−ＢＬＺＴからなる圧電体が接する電極の材質がそれぞれ異なっている。
【００９５】
まず、いずれの例においても、共通の基板を準備した。各例の基板は、単結晶シリコン基板であり、単結晶シリコン基板上に絶縁膜として二酸化シリコンを熱酸化にて作製したものを用いた。
【００９６】
実験例１では、上記基板の二酸化シリコン上に酸化ジルコニウム等からなる絶縁体膜を、反応性スパッタ法や熱酸化等で形成する。次に、チタンをＤＣスパッタ法によりやイオンスパッタ法等で成膜し、その上に白金をＤＣスパッタ法等によって成膜したものとした。したがって、実験例１では、ＰＴ−ＢＬＺＴは、白金電極に直接接して成膜されることになる。
【００９７】
実験例２では、膜厚が５０ｎｍの窒化チタンアルミ膜（ＴｉＡｌＮ）と、膜厚が１００ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）と、膜厚が３０ｎｍの酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）膜と、膜厚が１５０ｎｍの白金（Ｐｔ）膜をＲＦマグネトロンスパッタ法等にて順次積層した。したがって、実験例２では、ＰＴ−ＢＬＺＴは、白金電極に直接接して成膜されることになる。
【００９８】
参考例では、実験例１の基板を作製した後に、さらに、白金膜上に、ニッケル酸ランタン（ＬＮＯ）をＤＣスパッタ法等で４０ｎｍの厚みに成膜したものとした。したがって、参考例では、ＰＴ−ＢＬＺＴは、白金電極の上に形成されたＬＮＯの薄膜に接して成膜されることになる。
【００９９】
比較例では、実験例１の基板を作製した後に、さらに、白金膜上に、イリジウムをＤＣスパッタ法等で１０ｎｍの厚みに成膜したものとした。したがって、比較例では、ＰＴ−ＢＬＺＴは、白金電極の上に形成されたイリジウムの薄膜に接して成膜されることになる。
【０１００】
各実験例、参考例および比較例の圧電体は、いずれも化学溶液法によって作製した。上記の薄膜が形成された基板上に、スピンコート法によって、ＰＴ−ＢＬＺＴの前駆体溶液を塗布した。この前駆体溶液は、各例において同じものを用いた。具体的には、元素のモル分率が、それぞれ、Ｐｂ＝３５．６ｍｏｌ％、Ｔｉ＝４０．４ｍｏｌ％、Ｂｉ＝１１．２ｍｏｌ％、Ｌａ＝４．８ｍｏｌ％、Ｚｎ＝８．０ｍｏｌ％となるように、各元素の金属アルコキシドもしくは有機酸金属塩を、溶媒（ｎ−ブタノール）に混合したものを用いた。これを、上記式（１）すなわち、（１−ｕ）Ｐｂ（１＋ｖ）ＴｉＯ３−ｕ（Ｂｉ（１−ｗ）Ｌａｗ）（Ｚｎ（１−ｘ）Ｔｉｘ）Ｏ３の型式で表記すると、ｕ＝０．３３、ｖ＝０．１、ｘ＝０．５、ｗ＝０．３である。スピンコートにおける回転速度および時間は、最初は５００ｒｐｍ・５ｓｅｃ、次に３０００ｒｐｍ・３０ｓｅｃとした。
【０１０１】
次に、塗布された前駆体膜を大気中、１５０℃で２分間乾燥させ、溶媒を除去した。次いで、大気中、４００℃で４分間熱処理して、前駆体膜中の有機成分を除去した（脱脂）。各実験例、参考例および比較例につき、いずれも、前駆体溶液の塗布、乾燥、脱脂の組を３回繰り返して行った。次いで、焼成炉（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ（ＲＴＡ））に導入し、０．５Ｌ／ｍｉｎの酸素フローを行いながら、７００℃で、２分間焼成した。
【０１０２】
さらに各実験例、参考例および比較例につき、いずれも、原料溶液の塗布、乾燥、脱脂の組を３回、焼成を２回繰り返し、その後、０．５Ｌ／ｍｉｎの酸素フローを行いながら、７００℃で、５分間焼成した。ここで、いずれの試料も、ＰＴ−ＢＬＺＴ層の一層あたりの厚みは、１００ｎｍとしたため、結果として６００ｎｍの厚みの圧電体が得られた。
【０１０３】
さらにその上に導電層２０としてＤＣスパッタ法にて膜厚１００ｎｍのＰＴ膜を作製した。その後、ＲＴＡ炉に導入し、炉内を０．５Ｌ／分の流量の酸素でフローして、６５０℃で５分間、導電層２０の焼付けを行い、各実験例、参考例および比較例の圧電素子をそれぞれ作製した。
【０１０４】
５．２．圧電素子の評価
５．２．１．Ｘ線回折（ＸＲＤ）
Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンは、各実験例、参考例および比較例ともに、各試料の圧電素子をパターニングすることなく、Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ社製の型番Ｄ８  Ｄｉｓｃｏｖｅｒに導入し、Ｘ線源としてＣｕ−Ｋα線を使用して、室温で測定した。また、ロッキングカーブについても同装置を用いて測定した。
【０１０５】
５．２．２．ヒステリシスの評価
ヒステリシスの評価は、東陽テクニカ社製、ＦＣＥ−１Ａを用い、ヒステリシスループを測定し、その形状を評価して行った。ヒステリシスは、各試料の圧電素子を５００μｍφの円形のパターンにパターニングし、２つの電極をそれぞれ装置に接続して採取した。
【０１０６】
５．３．評価結果
図５は、各実験例、参考例および比較例のＸＲＤパターンを示している。図５をみると、各実験例および参考例のパターンは、ＰＴ−ＢＬＺＴの（１００）面に帰属される回折ピークに比較して、（１１０）面に帰属される回折ピークが小さくなっている。これらの試料につき、＜１００＞優先配向度を算出した結果、いずれも、およそ６０％であった。これに対して、比較例の圧電素子では、ＰＴ−ＢＬＺＴの（１００）面に帰属される回折ピークに比較して、（１１０）面に帰属される回折ピークが大きくなっていた。
【０１０７】
また、参考例の圧電素子では、＜１００＞優先配向はしているものの、ピーク強度は実験例に比較してやや小さかった。そのため、実験例に比較して、参考例では、結晶性がやや低くなっていることが判明した。
【０１０８】
図６および図７には、実験例１および実験例２の圧電素子のＸＲＤパターンにおける白金（１１１）面に帰属されるピークについてロッキングカーブを測定した結果を示す。実験例１の圧電素子では、白金（１１１）面のピークの半値幅は１４．２８５°と比較的ブロードであるのに対し、実験例２では５．７８６°と比較的尖鋭であり、実験例２の圧電素子における白金電極の方が＜１１１＞優先配向度がより優れていることが判明した。
【０１０９】
図８ないし図１１は、それぞれ、実施例１、実施例２、参考例、および比較例の圧電素子のヒステリシスループを示している。図８ないし図１０をみると、実施例１、実施例２および参考例の圧電素子は、いずれもヒステリシスループが、所謂、開いた形状となっており、良好な圧電特性を呈することが判明した。図１１に示した比較例の圧電素子のヒステリシスループは、丸みを帯びており、比較例の圧電素子がリークを起こしているものと考えられる。
【０１１０】
以上のことから、実験例１、実験例２の圧電素子は、＜１１１＞に優先配向している白金電極に接して形成されたＰＴ−ＢＬＺＴの圧電体が、＜１００＞に優先配向していることが判明した。また、実験例１、実験例２の圧電素子は、良好なヒステリシス特性を呈することが判明した。そのため、実験例１および実験例２の圧電素子は、電界が印加されたときに変位量が大きいものと考えられる。また、参考例の圧電素子は、＜１１１＞に優先配向している白金電極上のＬＮＯに接して形成されたＰＴ−ＢＬＺＴの圧電体が、＜１００＞に優先配向していることが判明した。また、参考例の圧電素子は、良好なヒステリシス特性を呈することが判明した。そのため、参考例の圧電素子についても、電界が印加されたときに変位量が大きいものと考えられる。これに対して、比較例の圧電素子は、＜１１１＞に優先配向している白金電極上のイリジウムに接して形成されたＰＴ−ＢＬＺＴの圧電体が＜１００＞に優先配向していないことが判明した。また、参考例の圧電素子は、リーキーなヒステリシス特性を呈することが判明した。そのため、参考例の圧電素子は、電界が印加されたときに十分な信頼性が得られないものと考えられる。
【０１１１】
以上に述べた実施形態および変形実施形態は、任意の複数の形態を適宜組み合わせることが可能である。これにより、組み合わされた実施形態は、それぞれの実施形態が有する効果または相乗的な効果を奏することができる。
【０１１２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１３】
１…基板、１ａ…振動板、１０…白金電極、２０…導電層、３０…圧電体、１００…圧電素子、１０２…圧電アクチュエーター、６００…液体噴射ヘッド、６１０…ノズル板、６１２…ノズル孔、６２０…圧力室基板、６２２…圧力室、６２４…リザーバー、６２６…供給口、６２８…貫通孔、６３０…筐体、７００…液体噴射装置、７１０…駆動部、７２０…装置本体、７２１…トレイ、７２２…排出口、７３０…ヘッドユニット、７３１…インクカートリッジ、７３２…キャリッジ、７４１…キャリッジモーター、７４２…往復動機構、７４３…タイミングベルト、７４４…キャリッジガイド軸、７５０…給紙部、７５１…給紙モーター、７５２…給紙ローラー、７５２ａ…従動ローラー、７５２ｂ…駆動ローラー、７６０…制御部、７７０…操作パネル
【図１】
2011187817.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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