(57)【要約】【課題】良好な圧電特性を有する圧電素子を提供する。【解決手段】鉛、ジルコニウム、およびチタンを含むペロブスカイト型構造を有する圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた電極と、を含み、前記圧電体層は、前記電極界面から厚さ方向に５０ｎｍ以下の範囲において、前記厚さ方向に垂直な方向の格子面間隔ａと、前記厚さ方向の格子面間隔ｃとの比ｃ／ａが、０．９８６≦ｃ／ａ≦１．０１４の関係を満たす、圧電素子。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛、ジルコニウム、およびチタンを含むペロブスカイト型構造を有する圧電体層と、
前記圧電体層上に設けられた電極と、
を含み、
前記圧電体層は、
前記電極界面から厚さ方向に５０ｎｍ以下の範囲において、前記厚さ方向に垂直な方向の格子面間隔ａと、前記厚さ方向の格子面間隔ｃとの比ｃ／ａが、０．９８６≦ｃ／ａ≦１．０１４の関係を満たす、圧電素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧電体層は、
前記電極界面から前記厚さ方向に２３０ｎｍ以下の範囲において、前記比ｃ／ａが、０．９８６≦ｃ／ａ≦１．０１４の関係を満たす、圧電素子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記圧電体層は、
前記電極界面から前記厚さ方向に５０ｎｍ以下の範囲において、前記格子面間隔ｃの伸び方向の歪みが、２．０５％以下である、圧電素子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記圧電体層は、
前記電極界面から前記厚さ方向に２３０ｎｍ以下の範囲において、前記格子面間隔ｃの伸び方向の歪みの最大値と、前記格子面間隔ｃの縮み方向の歪みの最小値との差が、２．２６％以下である、圧電素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記電極は、前記圧電体層上に設けられた酸化イリジウム層を有し、
前記酸化イリジウム層上に酸化チタン層を含む、圧電素子。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記電極は、前記圧電体層上に設けられたルテニウム酸ストロンチウム層を有し、
前記ルテニウム酸ストロンチウム層上に白金層を含む、圧電素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の圧電素子を含む、液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子および液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、一般に、電気機械変換特性を有する圧電体層と、圧電体層を挟持する２つの電極と、を有している。このような圧電素子を駆動源としたデバイスとして、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体吐出ヘッドが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）系の圧電薄膜において、圧電薄膜の基板面内の格子面間隔ａと基板面外の基板法線方向の格子面間隔ｃとの比である結晶格子歪量ｃ／ａを、０．２％未満にすることで、圧電特性が向上することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３３８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）は、圧電定数が高く、圧電素子の圧電体層として、好適に用いられる。特許文献１では、ＫＮＮ系の結晶格子歪量ｃ／ａ（比ｃ／ａ）と圧電特性との関係については記載されているが、圧電体層の材料が異なると、そのような関係が成り立つ保障はない。そのため、ＫＮＮ系で規定された比ｃ／ａをＰＺＴに適用したとしても、圧電特性が向上するとは限らない。
【０００６】
さらに、ＰＺＴからなる圧電体層は、厚さ方向において比ｃ／ａが大きく異なることがわかってきた。比ｃ／ａを制御することによって、ＰＺＴの圧電特性の向上を試みる場合には、比ｃ／ａの値だけでなく、厚さ方向の位置も重要と考えられる。
【０００７】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、良好な圧電特性を有する圧電素子を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記圧電素子を含む液体吐出ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前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、以下の態様として実現することができる。
【０００９】
本発明に係る圧電素子の一態様は、
鉛、ジルコニウム、およびチタンを含むペロブスカイト型構造を有する圧電体層と、
前記圧電体層上に設けられた電極と、
を含み、
前記圧電体層は、
前記電極界面から厚さ方向に５０ｎｍ以下の範囲において、前記厚さ方向に垂直な方向の格子面間隔ａと、前記厚さ方向の格子面間隔ｃとの比ｃ／ａが、０．９８６≦ｃ／ａ≦１．０１４の関係を満たす。
【００１０】
このような圧電素子では、後述する「実験例」に示すとおり、例えば振動板の変位量を
大きくすることができるので、良好な圧電特性を有する。
【００１１】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電体層は、
前記電極界面から前記厚さ方向に２３０ｎｍ以下の範囲において、前記比ｃ／ａが、０．９８６≦ｃ／ａ≦１．０１４の関係を満たしてもよい。
【００１２】
このような圧電素子では、より確実に、良好な圧電特性を有する。
【００１３】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電体層は、
前記電極界面から前記厚さ方向に５０ｎｍ以下の範囲において、前記格子面間隔ｃの伸び方向の歪みが、２．０５％以下であってもよい。
【００１４】
このような圧電素子では、より確実に、良好な圧電特性を有する。
【００１５】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電体層は、
前記電極界面から前記厚さ方向に２３０ｎｍ以下の範囲において、前記格子面間隔ｃの伸び方向の歪みの最大値と、前記格子面間隔ｃの縮み方向の歪みの最小値との差が、２．２６％以下であってもよい。
【００１６】
このような圧電素子では、より確実に、良好な圧電特性を有する。
【００１７】
本発明に係る圧電素子において、
前記電極は、前記圧電体層上に設けられた酸化イリジウム層を有し、
前記酸化イリジウム層上に酸化チタン層を含んでもよい。
【００１８】
このような圧電素子では、圧電体層に酸素欠陥が生じることを抑制することができる。
本発明に係る圧電素子において、
前記電極は、前記圧電体層上に設けられたルテニウム酸ストロンチウム層を有し、
前記ルテニウム酸ストロンチウム層上に白金層を含んでもよい。
【００１９】
このような圧電素子では、圧電体層に酸素欠陥が生じることを抑制することができる。
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドの一態様は、
本発明に係る圧電素子を含む。
【００２１】
このような圧電素子では、本発明に係る圧電素子を含むため、例えば振動板の変位量が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る圧電素子を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る液体吐出ヘッドを模式的に示す分解斜視図。
【図４】本実施形態に係る液体吐出ヘッドを模式的に示す平面図。
【図５】本実施形態に係る液体吐出ヘッドを模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係るプリンターを模式的に示す斜視図。
【図７】実施例１において、圧電体層における電極界面からの距離と、格子面間隔の歪みと、の関係を示すグラフ。
【図８】実施例１において、圧電体層における電極界面からの距離と、比ｃ／ａと、の関係を示すグラフ。
【図９】比較例１において、圧電体層における電極界面からの距離と、格子面間隔の歪みと、の関係を示すグラフ。
【図１０】比較例１において、圧電体層における電極界面からの距離と、比ｃ／ａと、の関係を示すグラフ。
【図１１】実施例１および比較例１の実験結果を示す表。
【図１２】実施例２において、圧電体層における電極界面からの距離と、格子面間隔の歪みと、の関係を示すグラフ。
【図１３】実施例２において、圧電体層における電極界面からの距離と、比ｃ／ａと、の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下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。
【００２４】
１．  圧電素子
１．１．  構成
まず、本実施形態に係る圧電素子について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る圧電素子１００を模式的に示す断面図である。
【００２５】
圧電素子１００は、図１に示すように、第１電極１０と、圧電体層２０と、第２電極３０と、導電層３４と、を含む。圧電素子１００は、例えば、基体２上に形成されている。
【００２６】
基体２は、例えば、半導体、絶縁体などで形成された平板である。基体２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。基体２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。
【００２７】
基体２は、可撓性を有し、圧電体層２０の動作によって変形（変位）することのできる振動板を含んでいてもよい。振動板は、例えば、酸化シリコン層、酸化ジルコニウム層、またはこれらの積層体などである。
【００２８】
第１電極１０は、基体２上に設けられている。第１電極１０の形状は、例えば、層状である。第１電極１０の厚さ（膜厚）は、例えば、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。第１電極１０は、例えば、イリジウム層や白金層などの金属層、それらの導電性酸化物層（例えば酸化イリジウム層）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３：ＳＲＯ）層などである。第１電極１０は、上記に例示した層を複数積層した構造を有していてもよい。第１電極１０は、｛１１１｝面に配向していてもよい。
【００２９】
第１電極１０は、第２電極３０と一対になって、圧電体層２０に電圧を印加するための一方の電極（圧電体層２０の下に設けられた下部電極）となる。
【００３０】
なお、図示はしないが、第１電極１０と基体２との間には、両者の密着性を向上させる密着層が設けられていてもよい。密着層は、例えば、チタン層、酸化チタン層などである。
【００３１】
圧電体層２０は、第１電極１０上に設けられている。圧電体層２０の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上３μｍ以下である。
【００３２】
圧電体層２０は、鉛（Ｐｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、およびチタン（Ｔｉ）を含むペロブスカイト型構造を有している。具体的には、圧電体層２０は、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）層である。圧電体層２０は、｛１００｝面に配向していてもよい。圧電体層２０は、第１電極１０と第２電極３０との間に電圧が印加されることにより、変形することができる。
【００３３】
なお、図示はしないが、圧電体層２０と第１電極１０の間には、圧電体層２０の配向を制御するための配向制御層が設けられていてもよい。配向制御層は、例えば、チタン層、酸化チタン層、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）層などである。
【００３４】
第２電極３０は、圧電体層２０上に設けられている。第２電極３０の形状は、例えば、層状である。第２電極３０の厚さは、例えば、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。第２電極３０は、例えば、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）層、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳＲＯ）層などの導電層３２を有する。図示の例では、第２電極３０は、導電層３２のみによって構成されている。なお、第２電極３０は、導電層３２と、導電層３２以外の導電層（図示せず）と、によって構成されていてもよい。
【００３５】
第２電極３０は、第１電極１０と一対になって、圧電体層２０に電圧を印加するための他方の電極（圧電体層２０の上に設けられた上部電極）となる。
【００３６】
導電層３４は、第２電極３０上に設けられている。図示の例では、導電層３４は、導電層３２上に設けられている。導電層３４の厚さは、例えば、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。導電層３４は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）層、白金層などである。例えば、導電層３２は、酸化イリジウム層であり、導電層３４は、酸化チタン層である。または、例えば、導電層３２は、ＳＲＯ層であり、導電層３４は、白金層である。
【００３７】
圧電素子１００は、例えば、圧力発生室の液体を加圧する圧電アクチュエーターとして、液体吐出ヘッドや、該液体吐出ヘッドを用いたプリンターなどに適用されてもよいし、圧電体層の変形を電気信号として検出する圧電センサー（超音波センサー、ジャイロセンサー、焦電型赤外線センサー）等その他の用途として用いてもよい。
【００３８】
なお、図１に示す例では、第１電極１０の側面と圧電体層２０の側面とは連続しているが、第１電極１０の幅（基体２の厚さ方向と直交する方向の大きさ）は、圧電体層２０の幅よりも小さく、第１電極１０の側面は、圧電体層２０によって覆われていてもよい。この場合、第２電極３０は、圧電体層２０の側面を覆っていてもよく、さらに基体２上に設けられていてもよい。
【００３９】
１．２．  格子面間隔
ペロブスカイト型構造を有する圧電体層２０は、原子が空間的に繰り返しパターンを持って格子状に配列しており、この原子の配列を面として捕らえたときの間隔を、格子面間隔（結晶面間隔）という。本発明において、格子面間隔は、微細スポットの電子回折パターン（Ｎａｎｏ  Ｂｅａｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＮＢＤ）を走査線と同期させて得られる、実空間と逆空間の４次元分布の４Ｄ−ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像から求められる。これによれば、ＰＺＴの結晶粒単位での局所的な応力の影響を、高感度で検出することができる。
【００４０】
格子面間隔ｃは、圧電体層２０の厚さ方向（例えば、第１電極１０から第２電極３０へ向かう方向）格子面間隔（面直の格子面間隔）である。図示例では、格子面間隔ｃは、基
体２の上面の法線方向の格子面間隔である。格子面間隔ａは、圧電体層２０の厚さ方向に垂直な方向の格子面間隔（面内の格子面間隔）である。図示例では、格子面間隔ａは、基体２の上面の法線方向と直交する方向の格子面間隔（面内の格子面間隔）である。圧電体層２０の結晶が歪んでいない場合は、格子面間隔ａ，ｃは、例えば、４．０７Åである。
【００４１】
圧電体層２０は、第２電極３０との界面（図示の例では、圧電体層２０の上面）から厚さ方向に５０ｎｍ以下の範囲αにおいて、格子面間隔ａと格子面間隔ｃとの比ｃ／ａが、式（１）を満たし、好ましくは式（２）を満たす。
【００４２】
０．９８６≦ｃ／ａ≦１．０１４  ・・・  （１）
０．９９≦ｃ／ａ≦１．０１  ・・・  （２）
【００４３】
さらに、圧電体層２０は、第２電極３０との界面から厚さ方向に２３０ｎｍ以下の範囲βにおいて、比ｃ／ａが、例えば、式（１）を満たし、好ましくは式（２）を満たす。比ｃ／ａは、圧電体層２０の厚さ方向において分布を有しており、圧電体層２０の厚さ方向における位置によって、値が異なる。圧電体層２０は、範囲αにおいて、例えば、厚さ方向における全ての位置において、式（１）を満たす。比ｃ／ａが１より大きい場合、圧電体層２０には圧縮応力が生じる。比ｃ／ａが１より小さい場合、圧電体層２０には引っ張り応力が生じる。
【００４４】
圧電体層２０は、範囲αにおいて、格子面間隔ｃの伸び方向の歪みが、例えば、２．０５％以下であり、好ましくは１．７％以下であり、より好ましくは１．１％以下である。
【００４５】
圧電体層２０は、範囲βにおいて、格子面間隔ｃの伸び方向の歪みの最大値と、格子面間隔ｃの縮み方向の歪みの最小値との差が、例えば、２．２６％以下であり、好ましくは１．８％以下であり、より好ましくは１．５％以下である。
【００４６】
ここで、「格子面間隔ｃの歪み」とは、粒内の参照回折パターンの格子面間隔ｃに対する格子面間隔ｃの変化率であり、式（３）から求めることができる。
【００４７】
歪み（％）＝（格子面間隔ｃ−粒内の参照回折パターンの格子面間隔ｃ）／粒内の参照回折パターンの格子面間隔ｃ×１００  ・・・  （３）
【００４８】
「格子面間隔ｃの伸び方向の歪み」とは、格子面間隔ｃが粒内の参照回折パターンの格子面間隔よりも大きい場合の歪みであり、正の値となる。「格子面間隔ｃの縮み方向の歪み」とは、格子面間隔ｃが粒内の参照回折パターンの格子面間隔よりも小さい場合の歪みであり、負の値となる。
【００４９】
１．３．  特徴
圧電素子１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５０】
圧電素子１００では、圧電体層２０は、範囲αにおいて（例えば範囲βにおいて）、比ｃ／ａが、０．９８６≦ｃ／ａ≦１．０１４の関係を満たす。そのため、圧電素子１００は、後述する「実験例」に示すとおり、変位量を大きくすることができるので、良好な圧電特性を有する。
【００５１】
圧電素子１００では、例えば、圧電体層２０は、範囲αにおいて、格子面間隔ｃの伸び方向の歪みの最大値が、２．０５％以下である。そのため、圧電素子１００は、より確実に、良好な圧電特性を有する。
【００５２】
圧電素子１００では、例えば、圧電体層２０は、範囲βにおいて、格子面間隔ｃの伸び方向の歪みの最大値と、格子面間隔ｃの縮み方向の歪みの最小値との差が、２．２６％以下である。そのため、圧電素子１００は、より確実に、良好な圧電特性を有する。
【００５３】
圧電素子１００では、例えば、第２電極３０は、圧電体層２０上に設けられた酸化イリジウム層である導電層３２を有し、導電層３２上に酸化チタン層である導電層３４を含む。そのため、圧電素子１００では、酸化イリジウム層によって、圧電体層２０にキラー欠陥である酸素欠陥が生じることを抑制し、経時的に圧電特性が劣化すること抑制することができる。さらに、圧電素子では、酸化チタン層によって、第２電極および導電層のイオンマイグレーションを抑制することができる。さらに、圧電素子１００では、酸化イリジウム層および酸化チタン層によって、圧電体層２０に圧縮応力を生じさせやすくすることができる。
【００５４】
圧電素子１００では、例えば、第２電極３０は、圧電体層２０上に設けられたＳＲＯ層である導電層３２を有し、導電層３２上に白金層である導電層３４を含む。そのため、圧電素子１００では、ＳＲＯ層によって、圧電体層２０にキラー欠陥である酸素欠陥が生じることを抑制し、経時的に圧電特性が劣化すること抑制することができる。さらに、ＳＲＯは、ＰＺＴと同じペロブスカイト型構造を有するため、ＰＺＴからなる圧電体層との接合性に優れ、圧電体層上にエピタキシャル成長されることができる。さらに、ＳＲＯは、ＰＺＴよりも格子定数が小さく（ＳＲＯは３．９２Å、ＰＺＴは４．０６Å）、圧電体層２０に圧縮応力を生じさせやすくすることができる。さらに、ＳＲＯは、ＰＺＴから鉛が抜けることを抑制することができる。さらに、圧電素子１００では、白金層は、優れた耐酸化性を有し、高い電気伝導性を有することができる。
【００５５】
２．  圧電素子の製造方法
次に、本実施形態に係る圧電素子１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００５６】
図２に示すように、基体２を準備する。具体的には、シリコン基板を熱酸化することによって酸化シリコン層を形成する。次に、酸化シリコン層上にスパッタ法などによってジルコニウム層を形成し、ジルコニウム層を熱酸化することによって酸化ジルコニウム層を形成する。以上の工程により、基体２を準備することができる。
【００５７】
次に、基体２上に、第１電極１０を形成する。第１電極１０は、例えば、スパッタ法や真空蒸着法などによる成膜、ならびにパターニング（フォトリソグラフィーおよびエッチングによるパターニング）によって形成される。
【００５８】
図１に示すように、第１電極１０上に、圧電体層２０を形成する。圧電体層２０は、例えば、ゾルゲル法やＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの液相法（化学溶液法）によって形成される。圧電体層２０は、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程、および焼成工程を一連の工程として、該一連の工程を、複数回繰り返すことによって形成される。
【００５９】
圧電体層２０を溶液法で形成する場合の具体的な手順は、例えば、次のとおりである。まず、所定の金属錯体を含む前駆体溶液を調整する。前駆体溶液は、焼成によりＰＺＴを形成し得る金属錯体を、有機溶媒に溶解または分散させたものである。
【００６０】
調整された前駆体溶液を、第１電極１０上に、スピンコート法等を用いて塗布して前駆体層を形成する（塗布工程）。次に、前駆体層を、例えば１３０℃〜２５０℃程度に加熱
して一定時間乾燥させ（乾燥工程）、さらに、乾燥した前駆体層を、例えば３００℃〜４５０℃程度に加熱して一定時間保持することによって脱脂する（脱脂工程）。次に、脱脂した前駆体層を、例えば６５０℃〜８００℃程度に加熱し、この温度で一定時間保持することによって結晶化させる（焼成工程）。そして、上記の塗布工程から焼成工程までの一連の工程を複数回繰り返すことにより、圧電体層２０を形成する。
【００６１】
鉛を含む金属錯体としては、例えば、酢酸鉛などが挙げられる。ジルコニウムを含む金属錯体としては、例えば、ジルコニウムアセチルアセトナート、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムモノアセチルアセトナート、ジルコニウムビスアセチルアセトナートなどが挙げられる。チタンを含む金属錯体としては、例えば、チタニウムイソプロポキシド等のチタニウムアルコキシドなどが挙げられる。金属錯体の溶媒としては、例えば、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、オクタン、デカン、シクロヘキサン、キシレン、トルエン、テトラヒドロフラン、酢酸、オクチル酸、２−ｎブトキシエタノール、ｎ−オクタンまたはこれらの混合溶媒などが挙げられる。
【００６２】
金属錯体の混合割合は、例えば、ＺｒとＴｉとのモル数の合計に対するＰｂのモル数の比（Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、１．１以上１．２５以下となるように混合される。すなわち、モル数の比が、Ｐｂ：（Ｚｒ＋Ｔｉ）＝１．１〜１．２５：１となるように混合される。
【００６３】
乾燥工程、脱脂工程、および焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、赤外線ランプの照射により加熱するＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置が挙げられる。
【００６４】
次に、圧電体層２０をパターニングする。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
【００６５】
次に、圧電体層２０上に第２電極３０を形成し、第２電極３０上に導電層３４を形成する。第２電極３０および導電層３４は、例えば、スパッタ法により、圧電体層２０上に第１金属層を形成し、第１金属層上に第２金属層を形成し、第１金属層および第２金属層を、例えば、酸素雰囲気中で加熱し、その後パターニングされることにより形成される。
【００６６】
以上の工程により、圧電素子１００を製造することができる。
【００６７】
３．  液体吐出ヘッド
次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド２００を模式的に示す分解斜視図である。図４は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド２００を模式的に示す平面図である。図５は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド２００を模式的に示す図４のＶ−Ｖ線断面図である。なお、図３〜図５では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００６８】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、本発明に係る圧電素子を含む。以下では、一例として、圧電素子１００を含む液体吐出ヘッド２００について説明する。
【００６９】
液体吐出ヘッド２００は、図３〜図５に示すように、例えば、圧電素子１００と、流路形成基板２１０と、ノズルプレート２２０と、振動板２３０と、保護基板２４０と、回路基板２５０と、コンプライアンス基板２６０と、を含む。なお、便宜上、図５では、回路基板２５０および接続配線２０４の図示を省略している。
【００７０】
流路形成基板２１０は、例えば、シリコン基板である。流路形成基板２１０には、圧力発生室２１１が設けられている。圧力発生室２１１は、複数の隔壁２１２によって区画されている。
【００７１】
流路形成基板２１０のうち、圧力発生室２１１の＋Ｘ軸方向側の端部には、インク供給路２１３および連通路２１４が設けられている。インク供給路２１３は、圧力発生室２１１の＋Ｘ軸方向側の端部をＹ軸方向から絞ることで、その開口面積が小さくなるように構成されている。連通路２１４のＹ軸方向の大きさは、圧力発生室２１１のＹ軸方向の大きさと、例えば同じである。連通路２１４の＋Ｘ軸方向側には、連通部２１５が設けられている。連通部２１５は、マニホールド２１６の一部を構成する。マニホールド２１６は、各圧力発生室２１１の共通のインク室となる。このように、流路形成基板２１０には、圧力発生室２１１、インク供給路２１３、連通路２１４、および連通部２１５からなる液体流路が形成されている。
【００７２】
ノズルプレート２２０は、流路形成基板２１０の一方の面（−Ｚ軸方向側の面）に設けられている。ノズルプレート２２０の材質は、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ  Ｕｓｅ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）である。ノズルプレート２２０は、例えば接着剤や熱溶着フィルム等によって、流路形成基板２１０に接合されている。ノズルプレート２２０には、Ｙ軸に沿ってノズル開口２２２が並設されている。ノズル開口２２２は、圧力発生室２１１に連通している。
【００７３】
振動板２３０は、流路形成基板２１０の他方の面（＋Ｚ軸方向側の面）に設けられている。振動板２３０は、例えば、流路形成基板２１０上に形成された第１絶縁層２３２と、第１絶縁層２３２上に設けられた第２絶縁層２３４と、により構成されている。第１絶縁層２３２は、例えば、酸化シリコン層である。第２絶縁層２３４は、例えば、酸化ジルコニウム層である。
【００７４】
圧電素子１００は、例えば、振動板２３０上に設けられている。圧電素子１００は、複数設けられている。圧電素子１００の数は、特に限定されない。
【００７５】
液体吐出ヘッド２００では、電気機械変換特性を有する圧電体層２０の変形によって、振動板２３０および第１電極１０が変位する。すなわち、液体吐出ヘッド２００では、振動板２３０および第１電極１０が、実質的に振動板としての機能を有している。なお、振動板２３０を省略して、第１電極１０のみが振動板として機能するようにしてもよい。流路形成基板２１０上に第１電極１０を直接設ける場合には、第１電極１０にインクが接触しないように、第１電極１０を絶縁性の保護膜等で保護することが好ましい。
【００７６】
第１電極１０は、圧力発生室２１１ごとに独立する個別電極として構成されている。第１電極１０のＹ軸方向の大きさは、圧力発生室２１１のＹ軸方向の大きさよりも小さい。第１電極１０のＸ軸方向の大きさは、圧力発生室２１１のＸ軸方向の大きさよりも大きい。Ｘ軸方向において、第１電極１０の両端部は、圧力発生室２１１の両端部より外側に位置している。第１電極１０の−Ｘ軸方向側の端部には、リード電極２０２が接続されている。
【００７７】
圧電体層２０のＹ軸方向の大きさは、例えば、第１電極１０のＹ軸方向の大きさよりも大きい。圧電体層２０のＸ軸方向の大きさは、例えば、圧力発生室２１１のＸ軸方向の大きさよりも大きい。圧電体層２０の＋Ｘ軸方向側の端部は、例えば、第１電極１０の＋Ｘ軸方向側の端部よりも外側に（＋Ｘ軸方向側に）位置している。すなわち、第１電極１０の＋Ｘ軸方向側の端部は、圧電体層２０によって覆われている。一方、圧電体層２０の−Ｘ軸方向側の端部は、例えば、第１電極１０の−Ｘ軸方向側の端部よりも内側に（＋Ｘ軸
方向側に）位置している。すなわち、第１電極１０の−Ｘ軸方向側の端部は、圧電体層２０によって覆われていない。
【００７８】
第２電極３０は、圧電体層２０、第１電極１０、および振動板２３０上に連続して設けられている。第２電極３０は、複数の圧電素子１００に共通する共通の電極として構成されている。導電層３４は、複数の圧電素子１００に共通する共通の導電層として構成されている。なお、図示はしないが、第２電極３０ではなく、第１電極１０を共通の電極としてもよい。
【００７９】
保護基板２４０は、接着剤２０３によって流路形成基板２１０に接合されている。保護基板２４０には、貫通孔２４２が設けられている。図示の例では、貫通孔２４２は、保護基板２４０をＺ軸方向に貫通しており、連通部２１５と連通している。貫通孔２４２および連通部２１５は、各圧力発生室２１１の共通のインク室となるマニホールド２１６を構成している。さらに、保護基板２４０には、保護基板２４０をＺ軸方向に貫通する貫通孔２４４が設けられている。貫通孔２４４には、リード電極２０２の端部が位置している。
【００８０】
保護基板２４０には、開口部２４６が設けられている。開口部２４６は、圧電素子１００の駆動を阻害しないための空間である。開口部２４６は、密封されていてもよいし、密封されていなくてもよい。
【００８１】
回路基板２５０は、保護基板２４０上に設けられている。回路基板２５０には、圧電素子１００を駆動させるための半導体集積回路（ＩＣ）を含む。回路基板２５０とリード電極２０２は、接続配線２０４を介して電気的に接続されている。
【００８２】
コンプライアンス基板２６０は、保護基板２４０上に設けられている。コンプライアンス基板２６０は、保護基板２４０上に設けられた封止層２６２と、封止層２６２上に設けられた固定板２６４と、を有している。封止層２６２は、マニホールド２１６を封止するための層である。封止層２６２は、例えば、可撓性を有する。固定板２６４には、貫通孔２６６が設けられている。貫通孔２６６は、固定板２６４をＺ軸方向に貫通している。貫通孔２６６は、平面視において（Ｚ軸方向からみて）、マニホールド２１６と重なる位置に設けられている。
【００８３】
液体吐出ヘッド２００は、良好な圧電特性を有する圧電素子１００を含む。そのため、液体吐出ヘッド２００では、振動板２３０の変位量が大きい。
【００８４】
４．  プリンター
次に、本実施形態に係るプリンターについて、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係るプリンター３００を模式的に示す斜視図である。
【００８５】
本発明に係るプリンターは、本発明に液体吐出ヘッドを含む。以下では、一例として、液体吐出ヘッド２００を含むプリンター３００について説明する。
【００８６】
プリンター３００は、インクジェット式のプリンターである。プリンター３００は、図６に示すように、ヘッドユニット３１０を含む。ヘッドユニット３１０は、液体吐出ヘッド２００を有している。液体吐出ヘッド２００の数は、特に限定されない。ヘッドユニット３１０は、インク供給手段を構成するカートリッジ３１２，３１４が着脱可能に設けられている。ヘッドユニット３１０を搭載したキャリッジ３１６は、装置本体３２０に取り付けられたキャリッジ軸３２２に軸方向移動自在に設けられており、例えば、各々ブラックインク組成物およびカラーインク組成物を吐出する。
【００８７】
プリンター３００では、駆動モーター３３０の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト３３２を介してキャリッジ３１６に伝達されることで、ヘッドユニット３１０を搭載したキャリッジ３１６は、キャリッジ軸３２２に沿って移動される。一方、装置本体３２０には搬送手段としての搬送ローラー３４０が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー３４０により搬送されるようになっている。記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られず、ベルトやドラム等であってもよい。
【００８８】
プリンター３００は、プリンターコントローラー３５０を含む。プリンターコントローラー３５０は、液体吐出ヘッド２００の回路基板２５０（図５参照）と電気的に接続されている。プリンターコントローラー３５０は、例えば、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等を含んで構成された制御部、および液体吐出ヘッド２００へ供給するための駆動信号を発生する駆動信号発生回路などを備えている。
【００８９】
プリンター３００は、振動板２３０の変位量が大きい液体吐出ヘッド２００を含む。そのため、プリンター３００では、低消費電力で、記録シートＳにインクを吐出することができる。
【００９０】
５．  実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
【００９１】
５．１．  第１実験
５．１．１．  実験に用いた試料
（１）実施例１
実施例１では、Ｓｉ｛１１０｝基板を準備し、Ｓｉ基板を熱酸化することによってＳｉＯ２層を形成した。次に、ＳｉＯ２層上にスパッタ法によってＺｒ層を形成し、Ｚｒ層を熱酸化することによってＺｒＯ２層を形成した。以上により、ＳｉＯ２層およびＺｒＯ２層からなる振動板を形成した。ＳｉＯ２層の厚さを５２０ｎｍとし、ＺｒＯ２層の厚さを２００ｎｍとした。
【００９２】
次に、スパッタ法によって、ＺｒＯ２層上に、Ｔｉ層（密着層）／Ｐｔ層（第１電極）／Ｉｒ層（第１電極）／Ｔｉ層（配向シート層）を、この順で形成した。Ｔｉ層（密着層）の厚さを２０ｎｍとし、Ｐｔ層の厚さを５０ｎｍとし、Ｉｒ層の厚さを５ｎｍとし、Ｔｉ層（配向制御層）の厚さを４ｎｍとした。
【００９３】
次に、ゾルゲル法によってＴｉ層上にＰＺＴ層（圧電体層）を形成した。具体的には、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程、および焼成工程を４回繰り返してＰＺＴ層を形成した。焼成工程における加熱温度（焼成温度）は、ＲＴＡ装置において、７２５℃で５分間行った。仕込み組成をモル比で、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１２０：５２：４８とした。ＰＺＴ層の厚さを、７６０ｎｍとした。
【００９４】
次に、スパッタ法によって、ＰＺＴ層上にＩｒ層を形成した。スパッタ法の条件としては、スパッタ装置の基板を２５０℃で４０秒間加熱し、スパッタ装置のＤＣ電源を１００Ｗで時間３５．４秒間稼働させ、スパッタガスであるＡｒガスの流量を３０ｓｃｃｍとした。Ｉｒ層の厚さを、５ｎｍとした。
【００９５】
次に、スパッタ法によって、Ｉｒ層上にＴｉ層を形成した。スパッタ法の条件としては
、スパッタ装置のＤＣ電源を１００Ｗで時間３５．４秒間稼働させ、スパッタガスであるＡｒガスの流量を３０ｓｃｃｍとした。Ｔｉ層の厚さを、４ｎｍとした。
【００９６】
次に、酸素雰囲気中において、７２０℃で８分間、加熱処理し、Ｉｒ層を酸化させてＩｒＯ２層（第２電極）とし、Ｔｉ層を酸化させてＴｉＯ２層（導電層）とした。
【００９７】
（２）比較例１
比較例１では、Ｉｒ層形成後の酸素雰囲気中における７２０℃の加熱処理の時間を、２分としたこと以外は、実施例１と同様である。比較例１では、加熱処理の時間が短いため、Ｉｒ層はＩｒＯｘ層（０＜ｘ＜２）となり、Ｔｉ層はＴｉＯｙ層（０＜ｙ＜２）となった。
【００９８】
５．１．２．  ＰＺＴ層の深さ方向における格子面間隔の測定
実施例１および比較例１において、ＰＺＴ層の格子面間隔を測定した。測定には、走査透過型分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆ（日本電子社製、加速電圧２００ｋＶ）を用いた。カメラシステムとしては、ＯＮＥ−ＶＩＥＷ  ＳＴＥＭｘシステム（ＧＡＴＡＮ社製）を用いた。第２電極近傍の任意のＰＺＴ｛１００｝ｐｃ配向柱状結晶粒に対し、＜１００＞ｐｃ方位にφ３ｎｍ程度のスポット径の概平行電子線を入射させた（μμＤＩＦＦモード）。そこから得られる極微電子回折パターン（ＮＢＤ）を走査線と同期させて、実空間と逆空間の４次元分布の４Ｄ−ＳＴＥＭ像（幅１５０×高さ３００ｎｍ）を取得した。そして、結晶粒内部の参照回折パターンに対し、各点の歪みを自動計測して、歪みマップ像を表示させた。具体的には、式（３）から求められるように、格子面間隔ａの歪み（εｘｘ）、および格子面間隔ｃの歪み（εｙｙ）を表示させた。なお、式（３）における「粒内の参照回折パターンの格子面間隔ｃ」を４．０７Åとした。また、格子面間隔ａの歪みおよび格子面間隔ｃの歪みを軸長に変換して（１＋εｘｘ、１＋εｙｙ）、その比ｃ／ａのマップ像を表示させた。
【００９９】
図７は、実施例１において、圧電体層における電極界面からの距離と、格子面間隔ａ，ｃの歪みεｘｘ，εｙｙと、の関係を示すグラフである。図８は、実施例１において、圧電体層における電極界面からの距離と、比ｃ／ａと、の関係を示すグラフである。図９は、比較例１において、圧電体層における電極界面からの距離と、歪みεｘｘ，εｙｙと、の関係を示すグラフである。図１０は、比較例１において、圧電体層における電極界面からの距離と、比ｃ／ａと、の関係を示すグラフである。
【０１００】
図７および図９において、歪みは、面内３０点の平均値である。すなわち、例えば、図７に示す５０ｎｍの歪みは、圧電体層における電極界面からの距離５０ｎｍの位置において、面内方向（厚さ方向と直交する方向）に異なる位置で３０点歪みを測定し、その平均を示したものである。
【０１０１】
図７および図９は、第２電極から第１電極に向けて歪みを測定したプロファイルに対して、圧電体層と第２電極との界面を０とし、圧電体層において界面から厚さ方向における距離（圧電体層における電極界面からの距離）を、横軸として示したものである。圧電体層と第２電極との界面の位置は、プロファイルと４Ｄ−ＳＴＥＭ像との対比から特定した。図７〜図１０では、圧電体層における電極界面から２３０ｎｍまでの距離のプロファイルを示している。
【０１０２】
図８および図１０のｃ／ａは、それぞれ、図７および９で示された歪みεｘｘ，εｙｙに基づいて、（１＋εｙｙ／１００）／（１＋εｘｘ／１００）を計算して求めたものである。
【０１０３】
図１１は、図７〜図１０の結果から求めた、比ｃ／ａの最大値（ｃ／ａ）ＭＡＸ、格子面間隔ｃの歪みεｙｙの最大値εｙｙＭＡＸ、および格子面間隔ｃの歪みεｙｙの最大値εｙｙＭＡＸと最小値εｙｙＭＩＮとの差Δ（εｙｙＭＡＸ−εｙｙＭＩＮ）を示す表である。なお、図１１では、変位量および耐久後の変位量の差（詳細は後述）についても示している。
【０１０４】
厚さ方向における格子面間隔の測定は、実施例１において、測定対象となる領域（測定対象となる柱状結晶）を変えて、複数回行った。図１１では、複数回行った測定から得られた値を、範囲として示している。同様に、比較例１に対しても、厚さ方向における格子間隔の測定を、複数回行った。
【０１０５】
図１１に示す（ｃ／ａ）ＭＡＸ、εｙｙＭＡＸ、Δ（εｙｙＭＡＸ−εｙｙＭＩＮ）は、圧電体層の第２電極との界面（電極界面）から２３０ｎｍ以下の範囲βにおいて測定されたものである。なお、（ｃ／ａ）ＭＡＸおよびεｙｙＭＡＸは、電極界面から５０ｎｍ以下の範囲αで確認された。
【０１０６】
図１１に示すように、実施例１は、比較例１に比べて、（ｃ／ａ）ＭＡＸ、εｙｙＭＡＸ、Δ（εｙｙＭＡＸ−εｙｙＭＩＮ）が小さかった。これらのパラメーターにおける実施例１と比較例１の差は、第２電極の材質によってＰＺＴ層に生じる応力に関係していると考えられる。ＩｒＯ２は、ＩｒＯｘに比べて、ＰＺＴ層に生じる圧縮応力の最大値が小さく、ＰＺＴ層の結晶構造がキュービックに近づく傾向にあり、そのため、実施例１では、上記のパラメーターが小さくなったと考えられる。なお、上記のパラメーターは、第２電極上の導電層の材質にも関係していると考えられる。
【０１０７】
５．１．３．  変位量の測定
実施例１および比較例１の変位量（振動板の変位量）を測定した。変位量は、第１電極と第２電極との間に２５Ｖの電圧を印加して、振動板の変位量（電圧を印加していない状態に対する変位量）を求めた。また、実施例１および比較例１において、第１電極と第２電極との間にパルスの駆動波形を印加して、振動板を１．９Ｅ１０回変位させ、パルスの駆動波形を印加する前後の変位量の差（耐久後の変位量の差）を求めた。なお、変位量は、レーザードップラー振動計を用いた。図１１に、実施例１および比較例１の変位量を示す。また、図１１に実施例１および比較例１の耐久後の変位量の差を示す。なお、図１１において、変位量は、比較例１を「１」としたときの相対比を示している。
【０１０８】
図１１に示すように、実施例１は、比較例１に比べて、変位量が大きかった。そのため、実施例１は、比較例１よりも良好な圧電特性を有することがわかった。
【０１０９】
図１１に示すように、比較例１では、（ｃ／ａ）ＭＡＸが１．０１５以上であるため、（ｃ／ａ）ＭＡＸが１．０１４以下であればＰＺＴ層の結晶構造がキュービックに近づく傾向にあり、変位量が大きくなると考えられる。そのため、電極界面から厚さ方向に５０ｎｍ以下の範囲αにおいて、比ｃ／ａが１．０１４以下であれば、変位量が大きくなることがわかった。
【０１１０】
ここで、ｃ／ａが１．０１４の場合、ＰＺＴ層には圧縮応力が生じ、結晶構造がキュービック（ｃ／ａ＝１）の場合とのｃ／ａの差は、０．０１４である。そのため、ＰＺＴ層に引張り応力が生じる場合でも、キュービックとのｃ／ａの差が０．０１４であれば、変位量を大きくなると考えられる。したがって、式（１）を満たせば、変位量を大きくすることができると考えられる。
【０１１１】
０．９８６≦ｃ／ａ≦１．０１４  ・・・  （１）
このように、本実験により、圧電体層の第２電極との界面から５０ｎｍ以下の範囲という界面近傍の比ｃ／ａは、変位量と相関があることがわかった。これは、実施例１では、振動板の位置に中立面があり、中立面から遠い側の部分（圧電体層の第２電極側の部分）が、振動板の変位に大きな影響を及ぼす（変位の感度が高い）。なお、「振動板の位置に中立面がある」とは、振動板の位置が無歪み面（歪みが無い面）であることを意味する。すなわち、電圧印加で振動板が撓む際、中立面が撓みの基準となり、それより下層側（例えば圧電素子を液体吐出ヘッドに用いた場合には、圧力発生室側）では引っ張り応力、上層側では圧縮応力が印加される。これにより圧力発生室側に効率的に撓みが生じることができる。
【０１１２】
実施例１では、電極界面から厚さ方向に２３０ｎｍ以下の範囲βにおいて、比ｃ／ａの最小値（ｃ／ａ）ＭＩＮは、０．９９１〜０．９９６４であった。したがって、実施例１は、範囲αおよび範囲βにおいて、式（１）の関係を満たすことがわかった。
【０１１３】
ただし、ＰＺＴ層に引張り応力が生じると、該応力によって、ＰＺＴ層がモルフォトロピック相境界からずれて相転位し、変位量が小さくなる場合がある。この観点からは、ＰＺＴ層には、圧縮応力が生じた方が好ましく、１＜（ｃ／ａ）ＭＡＸ≦１．０１４であれば、より確実に、変位量を大きくすることができると考えられる。
【０１１４】
さらに、図１１に示すように、比較例１では、εｙｙＭＡＸが２．０６％以上であるため、εｙｙＭＡＸが２．０５％以下であれば、ＰＺＴ層に生じる圧縮応力を小さくすることができ、より確実に、変位量を大きくできることがわかった。したがって、範囲αにおいて、格子面間隔ｃの伸び方向の歪みεｙｙが式（４）の関係を満たせば、より確実に、変位量を大きくすることができる。実施例１は、式（４）の関係を満たすことがわかった。
【０１１５】
εｙｙ＋≦２．０５％  ・・・  （４）
【０１１６】
さらに、図１１に示すように、比較例１では、Δ（εｙｙＭＡＸ−εｙｙＭＩＮ）が２．２７％以上であるため、Δ（εｙｙＭＡＸ−εｙｙＭＩＮ）が２．２６％以下であれば、より確実に、変位量を大きくできることがわかった。したがって、範囲βにおいて、Δ（εｙｙＭＡＸ−εｙｙＭＩＮ）が（５）の関係を満たせば、より確実に、変位量を大きくすることができる。実施例１は、式（４）の関係を満たすことがわかった。
【０１１７】
Δ（εｙｙＭＡＸ−εｙｙＭＩＮ）≦２．２６％  ・・・  （５）
【０１１８】
なお、実施例１では、εｙｙＭＡＸは正の値であるため、εｙｙＭＡＸは格子面間隔ｃの伸び方向の歪みの最大値である。また、実施例１では、εｙｙＭＩＮは負の値であるため、εｙｙＭＩＮは格子面間隔ｃの縮み方向の歪みの最小値である。また、比較例１では、εｙｙＭＡＸおよびεｙｙＭＩＮはともに、正の値であった。
【０１１９】
また、図１１に示すように、実施例１は、比較例１に比べて、耐久後の変位量の差が小さかった。したがって、実施例１は、比較例１に比べて、高い信頼性を有することがわかった。
【０１２０】
５．２．  第２実験
５．２．１．  実験に用いた試料
第２実験例では、第２実施例として、Ｐｔ｛１１１｝層（第１電極）、ＰｂＴｉＯ３層（配向制御層）、ＰＺＴ層（圧電体層）、ＳＲＯ層（第２電極）、Ｐｔ層（導電層）がこの順に積層されたものを用いた。Ｐｔ層（第１電極）の厚さを１５０ｎｍとし、ＰｂＴｉ
Ｏ３層の厚さとＰｔ層の厚さとの合計を２μｍとし、ＳＲＯ層の厚さを４０ｎｍとし、Ｐｔ層（導電層）の厚さを１００ｎｍとした。
【０１２１】
５．２．２．  ＰＺＴ層の深さ方向における格子面間隔の測定
上述した第１実験と同様に、第２実施例において格子面間隔の測定を測定した。図１２は、実施例２において、圧電体層の深さと、格子面間隔ａ，ｃの歪みεｘｘ，εｙｙと、の関係を示すグラフである。図１３は、実施例２において、圧電体層の深さと、比ｃ／ａと、の関係を示すグラフである。
【０１２２】
図１２および図１３のグラフから、実施例１と同様に、（ｃ／ａ）ＭＡＸ、εｙｙＭＡＸ、Δ（εｙｙＭＡＸ−εｙｙＭＩＮ）を求めた。結果は、以下のとおりである。なお、（ｃ／ａ）ＭＡＸおよびεｙｙＭＡＸは、電極界面から５０ｎｍ以下の範囲αで確認された。
【０１２３】
（ｃ／ａ）ＭＡＸ＝１．００３
εｙｙＭＡＸ、＝１．６８％
Δ（εｙｙＭＡＸ−εｙｙＭＩＮ）＝１．７３％
【０１２４】
したがって、実施例２は、範囲αにおいて、実施例１と同様に、式（１）および式（４）を満たす。特に、実施例２の（ｃ／ａ）ＭＡＸの値は、実施例１の（ｃ／ａ）ＭＡＸの範囲に含まれる。そのため、実施例２は、実施例１と同様に、変位量が大きく、高い信頼性を有すると考えられる。
【０１２５】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【０１２６】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の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、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又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、実施の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】
【０１２７】
２…基体、１０…第１電極、２０…圧電体層、３０…第２電極、３２，３４…導電層、１００…圧電素子、２００…液体吐出ヘッド、２０２…リード電極、２０３…接着剤、２０４…接続配線、２１０…流路形成基板、２１１…圧力発生室、２１２…隔壁、２１３…インク供給路、２１４…連通路、２１５…連通部、２１６…マニホールド、２２０…ノズルプレート、２２２…ノズル開口、２３０…振動板、２３２…第１絶縁層、２３４…第２絶縁層、２４０…保護基板、２４２，２４４…貫通孔、２４６…開口部、２５０…回路基板、２６０…コンプライアンス基板、２６２…封止層、２６４…固定板、２６６…貫通孔、３００…プリンター、３１０…ヘッドユニット、３１２，３１４…カートリッジ、３１６…キャリッジ、３２０…装置本体、３２２…キャリッジ軸、３３０…駆動モーター、３３２…タイミングベルト、３４０…搬送ローラー、３５０…プリンターコントローラー
【図１】
2019057570.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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【図１２】
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【図１３】
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