压电元件、压电致动器装置、液体喷射头、液体喷射装置和超声波测定装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及压电元件、压电致动器装置、液体喷射头、液体喷射装置和超声波测定 装置。
【背景技术】
[0002] W往，作为压电元件，通常有用2个电极夹持由压电材料构成的压电体层的压电 元件，已被广泛应用于超声波测定装置中的超声波发射元件和超声波接收元件、液体喷射 头中的弯曲振动模式的致动器装置等。作为运种压电体层中使用的压电材料的代表例，可 举出错铁酸铅（PZT)(参照专利文献1)。PZT基本具有菱面体晶的结构，利用外加电场引起 的电偶极矩的感应而发挥压电特性（形变量）。
[0003] 另一方面，还已知压电材料利用与上述原理不同的所谓90。电畴翻转。该压电材 料例如通过对作为正方晶的、a轴成分和b轴成分与C轴成分混存的晶体外加电场，使a轴 成分和b轴成分向C轴成分翻转90°而发挥压电特性（形变量）。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2001-223404号公报
【发明内容】
[0007] 然而，近年在对液体喷射头要求更高的高密度化和高性能化的状况下，存在即使 对利用90°电畴翻转产生位移的压电体层也希望提高压电常数的问题。
[0008] 本发明是鉴于上述状况而进行的，其目的在于提供能够提高利用90°电畴翻转产 生位移的压电体层的压电常数的压电元件、压电致动器装置、液体喷射头、液体喷射装置和 超声波测定装置。
[0009] 解决上述课题的本发明的方式设及一种压电元件，其特征在于，在基板上依次层 叠有第1电极、压电体层和第2电极，上述压电体层由至少含有Pb、Nb和Ti且具有巧铁矿 结构的复合氧化物构成，上述压电体层具有作为正方晶的晶体结构，并且上述晶体在上述 基板上进行{100}取向，且具有相对于上述层叠方向垂直的（100)面和（001)面的各区域 混存于上述晶格内，上述压电体层的上述复合氧化物由下述通式（1)表示。
[0010] xPb(Nii/3，Nb2/3)〇3-yPbZr〇3_zPbTi〇3...(1)
[0011] (10《X《40,0 <y《40,50《Z《90)
[0012] 根据上述方式能够提高利用90°电畴翻转产生位移的压电体层的压电常数，成为 压电特性优异的压电元件。
[001引 在此，上述通式（1)中，优选22《X《38,0 <y《22,56《Z《72。由此，能够 进一步提高利用90°电畴翻转产生位移的压电元件的压电常数，成为压电特性更优异的压 电元件。
[0014] 另外，优选上述晶体的晶粒直径0^21为15nmW下。由此，晶体尺寸小，能够局效 地引起90°电畴翻转，所W能够进一步提高压电体层的压电常数，成为压电特性更优异的 压电元件。
[001引另夕F，优选上述晶格的晶粒直径D(2。。)与晶粒直径D(。。2)之比（D(2。。)/0(。。2))大于3。 由此，晶粒直径Dwea小于晶粒直径D0。。>，能够高效地引起90°电畴翻转，所W能够进一步 提高压电体层的压电常数，成为压电特性更优异的压电元件。
[0016] 另外，优选上述压电体层在上述第1电极侧具备基底层，上述基底层与上述压电 体层的上述复合氧化物的C轴的晶格失配率小于1%，并且上述基底层与上述复合氧化物 的a轴和b轴的晶格失配率为1 %W上。由此容易控制压电材料的取向，另外，能够使作为 正方晶的压电材料的C轴成分稳定化，所W能够进一步提高压电体层的压电常数，成为压 电特性更优异的压电元件。
[0017] 另外，优选上述压电体层的相对介电常数小于由上述复合氧化物构成的基底层的 相对介电常数。由此，能够高效地对上述压电体层外加电压，所W在低电压下能够引起90° 电畴翻转。
[0018] 另外，优选上述压电体层的上述复合氧化物的C轴与a轴之比（c/a)为1. 026~ 1.015。由此能够高效地引起90°电畴翻转，所W能够进一步提高压电体层的压电常数，成 为压电特性更优异的压电元件。
[0019] 另外，优选上述基底层为PZT。由此，更容易控制压电材料的取向，成为压电特性更 优异的压电元件。
[0020] 解决上述课题的本发明的另一方式设及一种致动器装置，其特征在于，具备上述 任一项所述的压电元件。根据上述方式能够提高利用90°电畴翻转产生位移的压电体层的 压电常数，成为具备压电特性优异的压电元件的致动器装置。
[0021] 解决上述课题的本发明的又一方式设及一种液体喷射头，其特征在于，具备上述 致动器装置。根据上述方式能够提高利用90°电畴翻转产生位移的压电体层的压电常数， 成为具备压电特性优异的压电元件的液体喷射头。
[0022] 解决上述课题的本发明的又一方式设及一种液体喷射装置，其特征在于，具备上 述液体喷射头。根据上述方式能够提高利用90°电畴翻转产生位移的压电体层的压电常 数，成为具备压电特性优异的压电元件的液体喷射装置。
[0023] 解决上述课题的本发明的又一方式设及一种超声波测定装置，其特征在于，具备 上述任一项所述的压电元件、W及利用基于由上述压电元件发射的超声波和由上述压电元 件接收的上述超声波中的至少一方的信号而测定检测对象的控制机构。根据上述方式能够 提高利用90°电畴翻转产生位移的压电体层的压电常数，成为具备压电特性优异、进而超 声波发射特性、超声波接收特性优异的压电元件的超声波测定装置。
【附图说明】
[0024] 图1是表示实施方式1设及的记录装置的简要构成的图。
[00巧]图2是表示实施方式1设及的记录头的分解立体图。
[0026] 图3是表示实施方式1设及的记录头的俯视图和截面图。
[0027] 图4是对实施方式1设及的压电元件进行说明的图。
[0028] 图5是对实施方式1设及的压电元件进行说明的截面图。
[0029] 图6是表示实施方式1设及的压电元件和记录头的制造例的截面图。
[0030] 图7是表示实施方式1设及的压电元件和记录头的制造例的截面图。
[0031] 图8是对实施方式1设及的电畴结构进行说明的图。
[003引图9是表示实施例设及的压电元件的压电体层的截面的SEM图像。
[0033]图10是说明与实施例设及的压电元件有关的X射线衍射图案的图。
[0034] 图11是说明与实施例设及的压电元件有关的X射线衍射图案的图。
[0035] 图12是表示实施例中的组成比的关系的图。
【具体实施方式】
[0036]W下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0037](实施方式1)
[0038] 图1是作为本发明的实施方式1设及的液体喷射装置的一个例子的喷墨式记录装 置。
[0039] 如图所示，喷墨式记录装置I中，在具有多个喷墨式记录头的喷墨式记录头单元 (喷头单元）II中可拆装地设置有构成油墨供给机构的墨盒2A、2B。搭载有喷头单元II的 托架3W可在轴向自由移动的方式设置于安装在装置主体4的托架轴5,例如分别喷出黑色 油墨组合物和彩色油墨组合物。
[0040] 而且，驱动电机6的驱动力介由未图示的多个齿轮和同步带7被传至托架3,从而 使搭载有喷头单元II的托架3沿着托架轴5移动。另一方面，在装置主体4设置有作为输 送机构的输送漉8,通过输送漉8输送作为纸等记录介质的记录片S。应予说明，输送记录 片S的输送机构并不限于输送漉，也可W是传送带、鼓等。
[0041] 接下来，参照图2~图3对运样的搭载于喷墨式记录装置I的喷墨式记录头1的 一个例子进行说明。图2是作为本实施方式设及的液体喷射头的一个例子的喷墨式记录头 的分解立体图。另外，图3(a)是流路形成基板的压电元件侧的俯视图，图3(b)是沿图3(a) 的A-A'线的截面图。
[0042] 如图所示，在流路形成基板10形成有压力产生室12。而且，被多个隔壁11划分的 压力产生室12沿着并列设置喷出相同颜色的油墨的多个喷嘴开口 21的方向并列设置。W 下，将该方向称为压力产生室12的并列设置方向或者第1方向X，将与第一方向X正交的方 向称为第2方向Y。
[0043] 在流路形成基板10的压力产生室12的第2方向Y的一端部侧，从第1方向X缩 小压力产生室12的一侧而减小开口面积的油墨供给路13和