(57)【要約】【課題】チタン酸ビスマスを含み、クラックを生じにくい圧電体を有する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６００は、圧電体３０および圧電体３０に電圧を印加する電極を含む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、チタン酸ビスマスを主成分とする層、および鉄酸マンガン酸ビスマスランタンを主成分とする層が積層された構造を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体および前記圧電体に電圧を印加する電極を含む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、チタン酸ビスマスを主成分とする層、および鉄酸マンガン酸ビスマスラ
ンタンを主成分とする層が積層された構造を有する、液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧電体が、前記鉄酸マンガン酸ビスマスランタンを主成分とする層が、前記電極に
隣接して配置された、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、
前記鉄酸マンガン酸ビスマスランタンを主成分とする層が、前記チタン酸ビスマスを主
成分とする層に挟まれた構造を有する、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、
前記チタン酸ビスマスを主成分とする層の合計の厚みは、前記鉄酸マンガン酸ビスマス
ランタンを主成分とする層の合計の厚み以上である、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の液体噴射ヘッドを備えた、液体噴射装
置。
【請求項６】
薄膜法により形成された圧電体および前記圧電体に電圧を印加する電極を含む圧電素子
であって、
前記圧電体は、チタン酸ビスマスを主成分とする層、および鉄酸マンガン酸ビスマスラ
ンタンを主成分とする層が積層された構造を有する、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、圧電素子および圧電アクチュエーターに関する。
【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、鉛を含有し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。非鉛系セラミックスとして、例えば化学組成がａ［ＢｉＦｅＯ３］−（１−
ｘ）［（ＢｉｂＫ１−ｂ）ＴｉＯ３］（但し、０．３≦ａ≦０．８、０．４＜ｂ＜０．６
）で表されるＢＦ−ＢＫＴ系セラミックスが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０６９０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ビスマス系の酸化物のうち、チタン酸ビスマスは、印加される電界あたりの変位量が大
きく圧電特性が良好であり、ＰＺＴに替わる材料として有望である。ところが、チタン酸
ビスマスは、薄膜法によって形成されるとき、または電界が印加されて変形するときにク
ラックを生じることがあった。
【０００７】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、環境に優しく、クラックを生じにくい
圧電体を有する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、環境に優しく、クラックを生じにくい圧電
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】
【０００８】
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。
【０００９】
［適用例１］
本発明にかかる液体噴射ヘッドの一態様は、
圧電体および前記圧電体に電圧を印加する電極を含む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、チタン酸ビスマスを主成分とする層、および鉄酸マンガン酸ビスマスラ
ンタンを主成分とする層が積層された構造を有する。
【００１０】
本適用例の液体噴射ヘッドは、変位量が大きく、クラックの発生しにくい圧電体を含む
。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
とともに、信頼性が高い。
【００１１】
［適用例２］
適用例１において、
前記圧電体が、前記鉄酸マンガン酸ビスマスランタンを主成分とする層が、前記電極に
隣接して配置されることができる。
【００１２】
本適用例の液体噴射ヘッドは、＜１００＞に優先配向した圧電体を含む。そのため、本
適用例の液体噴射ヘッドは、より変位量が大きい圧電アクチュエーターを含み、例えば液
体を噴射する能力がより高い。
【００１３】
［適用例３］
適用例１または適用例２において、
前記鉄酸マンガン酸ビスマスランタンを主成分とする層が、前記チタン酸ビスマスを主
成分とする層に挟まれた構造を有することができる。
【００１４】
本適用例の液体噴射ヘッドは、＜１００＞の優先配向度がさらに高い圧電体を含む。そ
のため、本適用例の液体噴射ヘッドは、より変位量が大きい圧電アクチュエーターを含み
、例えば液体を噴射する能力がより高い。
【００１５】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一例において、
前記チタン酸ビスマスを主成分とする層の合計の厚みは、前記鉄酸マンガン酸ビスマス
ランタンを主成分とする層の合計の厚み以上であることができる。
【００１６】
本適用例の液体噴射ヘッドは、＜１００＞の優先配向度がさらに高い圧電体を含む。そ
のため、本適用例の液体噴射ヘッドは、より変位量が大きい圧電アクチュエーターを含み
、例えば液体を噴射する能力がより高い。
【００１７】
［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５のいずれか一例に記載の液体噴射ヘッドを備える。
【００１８】
本適用例の液体噴射装置は、変位量が大きく、クラックの発生しにくい圧電体を含む液
体噴射ヘッドを備えている。そのため、例えば液体を噴射する能力が高いとともに、信頼
性が高い。
【００１９】
［適用例６］
本発明にかかる圧電素子の一態様は、
薄膜法により形成された圧電体および前記圧電体に電圧を印加する電極を含む圧電素子
であって、
前記圧電体は、チタン酸ビスマスを主成分とする層、および鉄酸マンガン酸ビスマスラ
ンタンを主成分とする層が積層された構造を有する。
【００２０】
本適用例の圧電素子は、変位量が大きく、クラックの発生しにくい圧電体を含む。その
ため、例えば圧電アクチュエーターに適用した場合に、該圧電アクチュエーターの変位量
を大きくすることができるとともに信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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表面の金属顕微鏡観察結果。
【図６】各実験例、参考例および比較例の表面の金属顕微鏡観察結果。
【図７】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８】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９】各実験例、参考例および比較例の圧電素子のＸＲＤパターン。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
本実施形態にかかる圧電素子１００は、第１導電層１０と、第２導電層２０と、圧電体
３０と、を含む。
【００２５】
１．１．第１導電層
第１導電層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、第１導電層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。
【００２６】
第１導電層１０の形状は、第２導電層２０と対向できるかぎり限定されないが、本実施
形態のように、圧電体３０が、薄膜状に形成される場合は、層状あるいは薄膜状の形状が
好ましい。第１導電層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、第１導電層１０の平面的な形状についても、第２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。
【００２７】
第１導電層１０の機能の一つとしては、第２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。
【００２８】
第１導電層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  Ｖ
ａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成されることができる。
【００２９】
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、第１導電層１０と、圧電
体３０と、第２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。
【００３０】
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（Ｚ
ｒＯ２）、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。
【００３１】
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。
【００３２】
１．２．第２導電層
第２導電層２０は、第１導電層１０に対向して配置される。第２導電層２０は、全体が
第１導電層１０と対向していてもよいし、一部が第１導電層１０に対向していてもよい。
第２導電層２０の形状は、第１導電層１０と対向できるかぎり限定されないが、本実施形
態のように、圧電体３０が、薄膜状に形成される場合は、層状あるいは薄膜状の形状が好
ましい。第２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、第２導電層２０の平面的な形状についても、第１導電層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。
【００３３】
第２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。第２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（Ｓｒ
ＲｕＯｘ：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２導電層２０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。
【００３４】
図１は、第１導電層１０が第２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、第２導電層２０のほうが第１導電層１０よりも平面的に大きく形成されてもよい
。この場合は、第２導電層２０は、圧電体３０の側面に形成されてもよく、第２導電層２
０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。
【００３５】
１．３．圧電体
圧電体３０は、第１導電層１０および第２導電層２０の間に配置される。圧電体３０は
、第１導電層１０および第２導電層２０の少なくとも一方に接していてもよい。図１の例
では、圧電体３０は、第１導電層２０および第２導電層２０に接して設けられている。
【００３６】
圧電体３０は、薄膜法により形成されることができる。ここで、薄膜法とは、スパッタ
法、蒸着法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）法、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）（レーザ
ーアブレーション）法、ミスト成膜法、スピンコート法、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の例では、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。
【００３７】
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。
【００３８】
本実施形態の圧電体３０は、チタン酸ビスマスを主成分とする層、および鉄酸マンガン
酸ビスマスランタンを主成分とする層が積層された構造を有する。本明細書では、チタン
酸ビスマスを主成分とする層のことを「ＢＴ層」、鉄酸マンガン酸ビスマスランタンを主
成分とする層のことを「ＢＬＦＭ層」と称することがある。
【００３９】
１．３．１．チタン酸ビスマスを主成分とする層（ＢＴ層）
ＢＴ層は、チタン酸ビスマスを主成分とする層である。ここで、「チタン酸ビスマスを
主成分とする」とは、チタン、酸素、およびビスマス以外の元素が、２０元素％以下含ま
れている場合を含み、また、各種の分析において、チタン、酸素、およびビスマス以外の
元素が、痕跡量認められる場合、および検出できない場合を含む。
【００４０】
ＢＴ層は、圧電体３０において、少なくとも１層積層される。
【００４１】
チタン酸ビスマスは、ＢｉＴｉＯ３（以下これを「ＢＴ」と略記することがある）で表
される複合酸化物であり、例えば、
ＢｉｘＴｉ（１−ｘ）Ｏ３・・・（式Ｉ）
として表記することができる。
【００４２】
このＢＴ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。ＢＴ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、第１導電層１０および第２導電層２
０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。
【００４３】
本実施形態の圧電体３０が有するＢＴ層の材料を、上記（式Ｉ）の型式で表記した場合
、ｘは、０を超える１未満の値をとりうる。この値は、ＢＴ層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ＢＴ層の組成が表現されていてもよい。
【００４４】
ＢＴ層の厚みとしては、例えば、２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とすることができる。
【００４５】
ＢＴ層の機能の一つとしては、圧電体３０に電界が印加されたときに、特に、圧電素子
１００の変位量の増大に寄与することが挙げられる。本実施形態の圧電素子１００は、Ｂ
Ｔ層を有する圧電体３０を含むため変位量が大きい。
【００４６】
１．３．２．鉄酸マンガン酸ビスマスランタンを主成分とする層（ＢＬＦＭ層）
ＢＬＦＭ層は、圧電体３０において、少なくとも１層積層される。
【００４７】
ＢＬＦＭ層は、鉄酸マンガン酸ビスマスランタンを主成分とする層である。ここで、「
鉄酸マンガン酸ビスマスランタンを主成分とする」とは、鉄、マンガン、ビスマス、ラン
タン、および酸素以外の元素が、２０元素％以下含まれている場合を含み、また、各種の
分析において、鉄、マンガン、ビスマス、ランタン、および酸素以外の元素が、痕跡量認
められる場合、および検出できない場合を含む。
【００４８】
鉄酸マンガン酸ビスマスランタンは、（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ３（以下これを
「ＢＬＦＭ」と略記することがある）で表される複合酸化物であり、例えば、
（Ｂｉ（１−ｙ）Ｌａｙ）（Ｆｅ（１−ｚ）Ｍｎｚ）Ｏ３・・・（式ＩＩ）
として表記することができる。
【００４９】
このＢＬＦＭ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。ＢＬＦＭ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、第１導電層１０および第２
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。
【００５０】
本実施形態のＢＬＦＭを上記（式ＩＩ）の型式で表記した場合、ｙおよびｚは、いずれ
も０以上１以下の値をとりうる。これらの値は、ＢＬＦＭ層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ＢＬＦＭ層の組成が表現されていてもよい。
【００５１】
ＢＬＦＭ層の厚みとしては、例えば２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下とすることができる。
【００５２】
ＢＬＦＭ層の機能の一つとしては、圧電体３０にクラックを生じにくくさせることが挙
げられる。上述のように、ＢＴ層は、変位量が大きいが、圧電体３０として用いた場合に
は、クラック（破壊）が生じることがある。すなわち、ＢＴ層は、単独では、製造すると
き（焼成）、または、電界が印加されて変形するときに、クラックを生じやすい。本実施
形態の圧電体３０は、ＢＴ層にＢＬＦＭ層を積層させることによって、圧電体３０内部の
応力を緩和させることで、ＢＴ層およびＢＬＦＭ層が積層された圧電体３０にクラックを
生じさせにくくしている。
【００５３】
また、ＢＬＦＭ層の機能の一つとしては、ＢＴ層の結晶配向を制御することが挙げられ
る。すなわち、ＢＴ層は、成膜され結晶化される際に、結晶の配向が、ランダムになりや
すいが、＜１００＞に優先配向しやすいＢＬＦＭ層とともに積層することによって、いず
れの層も＜１００＞に優先配向させることができる。そのため、ＢＴ層とＢＬＦＭ層とを
積層して圧電体３０を形成することによって、例えばＢＴ層の大きい変位量を、さらに大
きくすることができる。
【００５４】
１．３．３．ＢＬＦＭ層とＢＴ層の積層構造
本実施形態の圧電体３０におけるＢＬＦＭ層とＢＴ層の積層構造における、各層の数、
順序などの態様は、特に限定されず、圧電体３０が所望の膜厚になるまで、積層すること
ができる。また、ＢＬＦＭ層は、＜１００＞に優先配向しやすい性質およびＢＴ層の結晶
配向を＜１００＞に優先配向させる機能を有している。そのため、積層の態様を変えるこ
とにより、さらに優れた圧電体３０および圧電素子１００を形成することができる。
【００５５】
本明細書では、優先配向とは、層を形成する材料が、多結晶構造を採る場合に、形成さ
れる層の法線方向に、特定の軸を向けた微結晶の割合が大きいことを指している。すなわ
ち、本明細書で、例えば「＜１００＞優先配向」という場合には、層の法線方向に、結晶
軸の［１００］方向が沿う微結晶の割合が多い状態のことを指す。
【００５６】
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ことが多い。これは、ペロブスカイト型
の結晶の配向が、＜１００＞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
とが分かっているためであり、例えば、圧電体がＰＺＴである場合には、ＰＺＴを＜１０
０＞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。
【００５７】
本実施形態の圧電体３０は、ＢＴ層とＢＬＦＭ層とが積層されている。ＢＬＦＭ層は、
形成される際に、自発的に＜１００＞優先配向となりやすいが、ＢＴ層は、このような性
質を有さない。そのため、ＢＬＦＭ層とＢＴ層を積層させることにより、ＢＬＦＭ層の影
響によって、ＢＴ層を＜１００＞に優先配向させることができる。
【００５８】
これにより、本実施形態の圧電素子１００は、圧電体３０にクラックを生じにくくさせ
るとともに、変位等の圧電特性を向上させることができる。
【００５９】
圧電体３０の積層の態様の一つとしては、ＢＬＦＭ層が、電極に隣接して配置されるよ
うに形成されることができる。すなわち、第１導電層１０の上に、ＢＬＦＭ層を形成し、
その後、少なくとも１層のＢＴ層、および必要に応じて少なくとも１層のＢＬＦＭ層を積
層し、ＢＬＦＭ層が最上層となった状態で、その上に第２導電層２０を形成する態様をと
ることができる。このようにすれば、圧電体３０は、クラックを生じにくいとともに、結
晶の配向が、＜１００＞優先配向となり、変位量を大きくすることができる。
【００６０】
また、圧電体３０の積層の態様の一つとしては、ＢＬＦＭ層が、ＢＴ層に挟まれた構造
を有するように積層してもよい。このようにすれば、圧電体３０にクラックを生じにくく
させるとともに、圧電素子１００の変位量をより大きくさせることができる。
【００６１】
また、圧電体３０の積層の態様の一つとしては、ＢＴ層の合計の厚みを、ＢＬＦＭ層の
合計の厚み以上とすることもできる。このようにすれば、ＢＴ層が有する変位量の向上効
果と、ＢＬＦＭ層が有するクラック抑制効果とを両立させることができる。
【００６２】
さらに、圧電体３０の積層の態様の一つとしては、圧電体３０の積層構造において、一
対のＢＬＦＭ層が、少なくとも１層のＢＴ層を挟む構造が形成される場合には、当該一対
のＢＬＦＭ層の間の距離は、２５０ｎｍ以下であるようにしてもよい。また、一対のＢＬ
ＦＭ層が、少なくとも１層のＢＴ層を挟む構造が形成される場合には、当該一対のＢＬＦ
Ｍ層によって挟まれるＢＴ層の合計の厚みは、２５０ｎｍ以下であるようにしてもよい。
このようにすれば、ＢＬＦＭ層がＢＴ層の結晶配向に及ぼす作用を強めることができるた
め、ＢＴ層の変位量をさらに高めることができる。
【００６３】
以上例示した圧電体３０の積層の各種の態様は、互いに組み合わせることができる。
【００６４】
１．４．作用効果等
以上のように、本実施形態の圧電体３０は、クラックを生じにくく、変位量が大きい。
すなわち、本実施形態の圧電体３０は、ＢＴ層とＢＬＦＭ層とが積層されているため、Ｂ
Ｔ層の変位の大きさと、ＢＬＦＭ層によるＢＴ層のクラックの発生の抑制とを兼ね備えて
いる。そのため、圧電素子１００の第１導電層１０および第２導電層２０によって、電界
が印加されることによって、例えば基板１をたわませたり振動させたりする効率を高める
ことができ、破壊等が生じにくく信頼性が高い。
【００６５】
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、圧電体３０にクラックが生じにくく信頼性が高いという特
徴、および、変位量が大きいという特徴を有する。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
まず、基板１を準備し、基板１上に第１導電層１０を形成する。第１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。第１導電
層１０は、必要に応じてパターニングされることができる。
【００６９】
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（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄ
ｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）（レーザーアブレーション）法、ミスト成膜法、スピンコート法、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
および窒素雰囲気の少なくとも一方の雰囲気で行うことができる。これにより、圧電体３
０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３
０を得ることができる。
【００７０】
圧電体３０をゾルゲル法、またはＭＯＤ法などの化学溶液法によって形成する場合、Ｂ
ＬＦＭ層およびＢＴ層の元素組成を有する前駆体溶液を、スピンコート等により塗布し、
焼成することによって形成することができる。このような前駆体溶液としては、以下のよ
うな金属化合物を、所望の組成となるように、例えば、溶媒ｎ−ブタノールに混合したも
のが挙げられる。
【００７１】
Ｂｉを含む金属化合物としては、トリエトキシビスマス、トリ−i−プロポキシビスマ
ス、アセチルアセトナートビスマス、硝酸ビスマス、酢酸ビスマス、クエン酸ビスマス、
シュウ酸ビスマス、酒石酸ビスマス、２−エチルヘキサン酸ビスマス、等を例示すること
ができる。
【００７２】
Ｆｅを含む金属化合物としては、トリエトキシ鉄、トリ−ｉ−プロポキシ鉄、トリス（
アセチルアセトナト）鉄、硝酸鉄、酢酸鉄、シュウ酸鉄、酒石酸鉄、クエン酸鉄、２−エ
チルヘキサン酸第二鉄、等を例示することができる。
【００７３】
Ｔｉを含む金属化合物としては、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テト
ラ−ｉ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−プロポキシチタン、テトラ−ｉ−ブトキシチタ
ン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、テトラ−ｔ−ブトキシチタン、アセチルアセトナトチ
タン、硝酸チタン、酢酸チタン、シュウ酸チタン、酒石酸チタン、クエン酸チタン、テト
ラ（２−エチルヘキシル）チタネート、等を例示することができる。
【００７４】
Ｌａを含む金属化合物としては、２−エチルヘキサン酸ランタン、等を例示することが
できる。
【００７５】
Ｍｎを含む金属化合物としては、ジ−ｉ−プロポキシマンガン、マンガン（ＩＩＩ）ア
セチルアセトナート、硝酸マンガン、酢酸マンガン、クエン酸マンガン、シュウ酸マンガ
ン、酒石酸マンガン、２−エチルヘキサン酸マンガン、等を例示することができる。
【００７６】
次いで、圧電体３０の上に第２導電層２０を形成する。第２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
状に第２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。なお第
２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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
液体噴射ヘッド６００は、上述した少なくとも耐圧に優れた圧電素子１００を含んでい
る。したがって液体噴射ヘッド６００は、耐圧が高く、従来に比較してより高い電圧の動
作が可能で、液体等の吐出能力が高いものとなっている。
【００８５】
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、Ｆ
ＥＤ（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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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７
５１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７
５２ｂ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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
５．実験例および参考例
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。
【００９９】
５．１．圧電体の作成
実験例１ないし実験例８、参考例１、参考例２、比較例１、および比較例２の圧電体は
、以下のように作成した。
【０１００】
まず、いずれの例においても、共通の基板（白金層付き）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、その上に、スパッタ法により白金を堆積したものを用いた。
【０１０１】
各実験例、各参考例および各比較例の圧電体は、いずれも上記基板上に、ＢＴ層、およ
びＢＬＦＭ層を化学溶液法によって積層して作成した。
【０１０２】
ＢＴ層の形成に用いた前駆体溶液は、２−エチルヘキサン酸ビスマスおよびテトラエト
キシチタンを溶媒ｎ−ブタノールに混合したものであり、前駆体溶液中に含まれるビスマ
スおよびチタンの組成を、化学量論組成としたものを用いた。
【０１０３】
ＢＬＦＭ層の形成に用いた前駆体溶液は、２−エチルヘキサン酸ビスマス、２−エチル
ヘキサン酸ランタン、トリエトキシ鉄、および、２−エチルヘキサン酸マンガンを溶媒ｎ
−ブタノールに混合したものであり、前駆体溶液中に含まれる各元素の組成を、化学量論
組成としたものを用いた。
【０１０４】
ＢＴ層およびＢＬＦＭ層は、いずれも、スピンコート法によって、それぞれの前駆体溶
液を塗布し、以下のように、乾燥、脱脂、結晶化を行って形成した。スピンコートにおけ
る回転速度および時間は、最初は５００ｒｐｍ・１０ｓｅｃ、次に３０００ｒｐｍ・３０
ｓｅｃとした。
【０１０５】
そして、塗布された前駆体膜を大気中、１５０℃〜２００℃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）。各例において、一回の上記操作により形成したＢＴ層またはＢＬＦＭ層の
厚みは、８０ｎｍであった。
【０１０６】
実験例１、２、および参考例１は、いずれもＢＬＦＭ層を１層目に積層した時点で、焼
成炉（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ（ＲＴＡ））に導入し、０．５
Ｌ／ｍｉｎの窒素フローを行いながら、６００℃から８００℃まで、３分間焼成したもの
である。
【０１０７】
実験例３、４、および比較例１は、いずれもＢＴ層を１層目に積層した時点で、焼成炉
（ＲＴＡ）に導入し、０．５Ｌ／ｍｉｎの酸素フローを行いながら、６００℃から８００
℃まで、２分間焼成したものである。
【０１０８】
実験例１ないし４、参考例１、および比較例１は、７層のＢＴ層またはＢＬＦＭ層を積
層したものであり、いずれも、４層目、７層目を積層した時点で、焼成炉（ＲＴＡ）に導
入し、０．５Ｌ／ｍｉｎの窒素フローを行いながら、６００℃から８００℃まで、４層目
は３分間、７層目は５分間、焼成したものである。
【０１０９】
実験例５、６、および参考例２は、いずれもＢＬＦＭ層を２層積層した時点で、焼成炉
（ＲＴＡ）に導入し、０．５Ｌ／ｍｉｎの窒素フローを行いながら、６００℃から８００
℃まで、３分間焼成したものである。
【０１１０】
実験例７、８、および比較例２は、いずれもＢＴ層を２層積層した時点で、焼成炉（Ｒ
ＴＡ）に導入し、０．５Ｌ／ｍｉｎの酸素フローを行いながら、６００℃から８００℃ま
で、２分間焼成したものである。
【０１１１】
実験例５ないし８、参考例２、および比較例２は、８層のＢＬＦＭ層またはＢＴ層を積
層したものであり、いずれも、５層目、８層目を積層した時点で、焼成炉（ＲＴＡ）に導
入し、０．５Ｌ／ｍｉｎの窒素フローを行いながら、６００℃から８００℃まで、５層目
は３分間、８層目は５分間、焼成したものである。
【０１１２】
実験例９ないし実験例１１の圧電体は、以下のように作製した。
【０１１３】
実験例９および実験例１０は、それぞれ、ＢＬＦＭ層の上にＢＴ層を２層、および３層
積層したものであり、いずれも、３層目および４層目を積層した時点で、焼成炉（ＲＴＡ
）に導入し、酸素フローを行いながら、６００℃から８００℃まで、３分間、焼成したも
のである。
【０１１４】
実験例１１は、ＢＬＦＭ層の上にＢＴ層を２層積層したものであり、１層目（ＢＬＦＭ
層）を積層した時点、および３層目を積層した時点で、焼成炉（ＲＴＡ）に導入し、酸素
フローを行いながら、６００℃から８００℃まで、３分間、焼成したものである。
【０１１５】
参考例３および比較例３は、それぞれ、ＢＬＦＭ層またはＢＴ層を連続して３層積層し
、３層目を積層した時点で、焼成炉（ＲＴＡ）に導入し、酸素フローを行いながら、６０
０℃から８００℃まで、３分間、焼成したものである。
【０１１６】
図５および図６には、実験例１ないし実験例８、参考例１、参考例２、比較例１および
比較例２の積層の順序を示す模式図を付した。図９には、実験例９ないし実験例１１、参
考例３、および比較例３の積層の順序および焼成位置を示す模式図を付した。
【０１１７】
５．２．圧電体の評価
５．２．１．金属顕微鏡観察
各例の圧電体の表面を金属顕微鏡で観察した。
【０１１８】
５．２．２．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
体をパターニングすることなく、Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ社製の型番Ｄ８  Ｄｉｓｃｏｖｅ
ｒ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。
【０１１９】
５．３．評価結果
図５は、実験例１ないし４、参考例１および比較例１の圧電体の表面観察結果を示して
いる。図６は、実験例５ないし８、参考例２および比較例２の圧電体の表面観察結果を示
している。
【０１２０】
図５および図６から明らかなように、各実施例および参考例のＢＬＦＭ層を積層構造に
含む圧電体は、いずれもクラックを生じることなく焼成されていることが判明した。これ
に対して、ＢＴ層のみの積層体である各比較例の圧電体は、いずれも、観察結果に白い筋
が観察され、クラックが生じていることが判明した。
【０１２１】
これらのことから、ＢＴ層とＢＬＦＭ層とが積層された圧電体は、ＢＬＦＭ層のみの圧
電体と同様に、クラックを生じにくいことがわかる。
【０１２２】
図７は、実験例１ないし８、参考例１および２、並びに比較例１および２の圧電体のＸ
ＲＤパターンを示している。図７は、実験例１ないし４、参考例１、および比較例１にお
いては、合計７層のＢＴ層またはＢＬＦＭ層を積層した状態、実験例５ないし８、参考例
２、および比較例２においては、合計８層のＢＴ層またはＢＬＦＭ層を積層した状態で測
定したものである。図８は、実験例１ないし８、参考例１および２、並びに比較例１およ
び２の圧電体のＸＲＤパターンを示している。図８は、実験例１ないし４、参考例１、お
よび比較例１においては、合計４層のＢＴ層またはＢＬＦＭ層を積層した状態、実験例５
ないし８、参考例２、および比較例２においては、合計５層のＢＴ層またはＢＬＦＭ層を
積層した状態で測定したものである。
【０１２３】
図７および図８をみると、実験例２および実験例６および各参考例の圧電体のＸＲＤパ
ターンは、ペロブスカイト型の結晶構造の（１１０）面に由来するピークが観察されず、
極めて良好な＜１００＞優先配向の構造を有していることが判明した。これに対して、各
比較例の圧電体は、ＢＬＦＭ層を含まないため、クラックを生じるとともに、結晶がラン
ダム配向していることが判明した。
【０１２４】
また、実験例１および実験例５の圧電体は、図８に示した積層数が少ない状態（実験例
１では合計４層、実験例５では合計５層）において、積層数が多い状態（実験例１では合
計７層、実験例５では合計８層）よりも（１１０）面に由来するピークが小さくなる程度
が、他の例よりも顕著であった。
【０１２５】
これらの結果から、少なくとも基板（電極）に接して、ＢＬＦＭ層が形成されると圧電
体全体において＜１００＞優先配向しやすいということ、ＢＴ層がＢＬＦＭ層に近いほど
＜１００＞優先配向しやすいということが分かった。
【０１２６】
図９は、実験例９ないし１３の圧電体のＸＲＤパターンを示している。参考例３および
比較例３の試料は、上述の各参考例および各比較例と同様の結果を示した。
【０１２７】
実験例９および実験例１０の結果から、ＢＬＦＭ層にＢＴ層を重ねた状態で焼成すると
結晶がランダム配向していることが判明した。また、実験例１１の結果から、ＢＬＦＭ層
は、１層目に積層された時点で、焼成されることにより、ＢＴ層に、極めて良好な＜１０
０＞優先配向の構造をとらせることができることが判明した。この結果から、ＢＬＦＭ層
の結晶配向への作用は、ＢＴ層の焼成の前に、ＢＬＦＭ層をシード層として焼成すること
により、強めることができることが判明した。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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】
【０１３０】
１…基板、１ａ…振動板、１０…第１導電層、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、７
２０…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、７
５１…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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図５】
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【図６】
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