CN102205721A - 液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有相对介电常数高且对环境负担小的压电材料的液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件。液体喷射头具备：压力发生室，其与喷嘴开口连通；和压电元件，其具备压电体层和设置于所述压电体层的电极，所述压电体层是具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物，所述钛酸钡相对于所述铁锰酸铋镧和所述钛酸钡的总量的摩尔比为0.09～0.29。

Description

液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件
技术领域
本发明涉及具备压电元件的液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件，该压电元件使与喷嘴开口连通的压力发生室产生压力变化并且具有压电体层和对压电体层施加电压的电极。
背景技术
作为压电元件，存在使用2个电极夹着呈现电机械转换功能的压电材料、例如由结晶化了的介电材料构成的压电体层而构成的压电元件。这样的压电元件例如作为挠曲振动模式的致动装置搭载于液体喷射头。作为液体喷射头的代表例，例如存在如下的喷墨式记录头，该喷墨式记录头由振动板构成与喷出墨水滴的喷嘴开口连通压力发生室的一部分，利用压电元件使该振动板变形而对压力发生室的墨水进行加压，来从喷嘴开口喷出墨滴。
要求作为构成这样的压电元件的压电体层(压电陶瓷)所使用的压电材料具有较高的压电特性，作为代表例，能够举出锆钛酸铅(PZT)(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2001-223404号公报。
发明内容
然而，从环境问题的观点出发，正寻求抑制了铅含有量的压电材料。作为不含铅的压电材料，例如存在具有以ABO3表示的钙钛矿构造的BiFeO3等，这种含有Bi以及Fe的BiFeO3系的压电材料存在由于相对介电常数εr低而压电特性(应变量)低的问题。此外，这样的问题不仅在喷出墨水的喷墨式记录头，当然也同样存在于喷出墨水以外的其他液滴的液体喷射头。
本发明鉴于这样的问题，目的在于提供一种具有相对介电常数高、且对环境负担小的压电材料的液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件。
本发明解决所述课题的的方式是一种液体喷射头，具备：压力发生室，其与喷嘴开口连通；和压电元件，其具有压电体层和设置于所述压电体层的电极，所述压电体层是具有含有铁锰酸铋镧与钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物，所述钛酸钡相对于所述铁锰酸铋镧和所述钛酸钡的总量的摩尔比为0.09～0.29。
在该实施方式中，通过将由具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物构成的压电材料作为压电体层，能够使相对介电常数变高。另外，因为抑制了铅的含量，所以能够减少对环境的负担。
另外，优选在所述铁锰酸铋镧中，镧与铋的摩尔比La/Bi为0.11～0.67。从而，可以更切实地提高压电体层的相对介电常数。
本发明的其他方式是一种液体喷射装置，其特征在于，具备所述方式的液体喷射头。在该方式中，因为具有相对介电常数高的压电体层，所以成为喷出特性(位移特性)优良的液体喷射装置。另外，能够提供一种通过抑制含铅量而降低对环境的负担的液体喷射装置。
另外，本发明的其他方式是一种压电元件，其特征在于，具备压电体层和设置于所述压电体层的电极，所述压电体层是具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物，所述钛酸钡相对于所述铁锰酸铋镧和所述钛酸钡的总量的摩尔比为0.09～0.29。在该方式中，通过将由具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物构成的压电材料作为压电体层，能够提高相对介电常数。另外，由于抑制了含铅量而减轻对环境的负担。
附图说明
图1是表示实施方式1的记录头的概略构成的分解立体图。
图2是实施方式1的记录头的俯视图。
图3是实施方式1的记录头的截面图。
图4是表示样本2的P-V曲线的图。
图5是表示样本11的P-V曲线的图。
图6是表示样本14的P-V曲线的图。
图7是表示样本15的P-V曲线的图。
图8是表示X线衍射图案的图。
图9是作为表示X线衍射图案的图的主要部分放大图。
图10是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。
图11是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。
图12是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。
图13是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。
图14是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。
图15是表示实施例1的X线衍射图案的图。
图16是表示实施例1～5以及比较例1的P-E曲线的图。
图17是表示实施例1以及6～9的P-E曲线的图。
图18是实施例1～4以及比较例1的相对介电常数-组成曲线。
图19是实施例1以及6～8的相对介电常数-组成曲线。
图20是表示本发明的一个实施方式的记录装置的概略结构的图。
附图标记说明：
I...喷墨式记录头(液体喷射头)，II...喷墨式记录装置(液体喷射装置)，10...流路形成基板，12...压力发生室，13...连通部，14...墨水供给路，20...喷嘴板，21...喷嘴开口，30...保护基板，31...贮存部，32...压电元件保持部，40...塑性基板，50...弹性膜，60...第1电极，70...压电体层，80...第2电极，90...引脚电极，100...贮存器，120...驱动电路，300压电元件。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是表示作为本发明的实施方式1的液体喷射头的一个例子的喷墨式记录头的概略结构的分解立体图，图2是图1的俯视图，图3是图2的A-A′截面图。如图1～图3所示，本实施方式的流路形成基板10由单晶硅基板构成，在其一个面上形成有由二氧化硅构成的弹性膜50。
在流路形成基板10中，在其宽度方向并列设有多个压力发生室12。另外，在流路形成基板10的压力发生室12的长度方向外侧的区域形成有连通部13，连通部13与各压力发生室12通过设置于各压力发生室12的墨水供给路14和连通路15连通。连通部13与后述的保护基板的贮存部31连通，构成作为各压力发生室12的共用的墨水室贮存器的一部分。墨水供给路14以比压力发生室12狭窄的宽度形成，使从连通部13流入到压力发生室12的墨水的流路阻力保持一定。此外，在本实施方式中通过从单侧压缩流路宽度来形成墨水供给路14，但也可以通过从两侧压缩流路宽度来形成墨水供给通路。此外，还可以不压缩流路的宽度，而通过从厚度方向压缩来形成墨水供给通路。在本实施方式中，在流路形成基板10中设置有由压力发生室12、连通部13、墨水供给路14以及连通部15构成的液体流路。
并且，在流路形成基板10的开口面侧，通过粘接剂或热溶膜等来固定喷嘴板20，在该喷嘴板20中穿设有连通于各压力发生室12的与墨水供给路14相反一侧的端部附近的喷嘴开口21。其中，喷嘴板20例如由玻璃陶瓷、单晶硅基板、不锈钢等构成。
另一方面，在与这样的流路形成基板10的开口面相反一侧，如上述那样形成有弹性膜50，在该弹性膜50上设有紧贴层56，该紧贴层56例如由厚度为30～50nm左右的氧化钛等构成，用于提高弹性膜50等与第1电极60的基底的紧贴性。此外，在弹性膜50上，还可以根据需要，设置由氧化锆等构成的绝缘体膜。
并且，在该紧贴层56上层叠形成第1电极60、压电体层70和第2电极80来构成压电元件300，其中压电体层70是厚度为2μm以下并且优选1～0.3μm的薄膜。这里，压电元件300是指包含第1电极60、压电体层70以及第2电极80的部分。一般而言，将压电元件300的任意一方的电极作为共用电极，按每个压力发生室12来对另一方的电极和压电体层70进行图案化而构成。在本实施方式中，将第1电极60作为压电元件300的共用电极，将第2电极80作为压电元件300的单独电极，但是根据驱动电路和布线等状况也可以使其相反。另外，在此，将压电元件300和受该压电元件300的驱动而产生位移的振动板总称为致动装置。并且，在上述例子中，弹性膜50、紧贴层56、第1电极60以及根据需要而设置的绝缘体膜作为振动板发挥作用，当然也不限于此，例如，还可以不设置弹性膜50、紧贴层56。此外，还可以使压电元件300本身实质上兼作振动板。
并且，在本发明中，构成压电体层70的压电材料是具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物。此外，钙钛矿构造即ABO3型构造的A位置配位12氧，而且，B位置配位6氧，来构成8面体(octahedron)。Bi、La以及Ba位于该A位置，Fe、Mn以及Ti位于B位置。即，可以说具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物是铁锰酸铋镧和钛酸钡均匀固溶而成的固溶体。
并且，在本发明中，优选在具有含有该铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物中，钛酸钡相对于铁锰酸铋镧和钛酸钡的总量的摩尔比为0.09～0.29。此外，La与Bi的摩尔比La/Bi为0.11～0.67。
优选这种具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物例如使用由下面的通式(1)表示的组分比。其中，通式(1)的记述是基于化学计量学的组分记载，晶格不匹配、氧缺陷等导致不可避免的组分偏差这也是允许的。
[(1-x){(Bi1-a，Laa)(Fe1-b，Mnb)O3}-x{BaTiO3}]    (1)
(0.09≤x≤0.29，0.10≤a≤0.39，0.01≤b≤0.09)
这样，当使构成压电体层70的压电材料作为具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物，并且钛酸钡相对于铁锰酸铋镧与钛酸钡的总量的摩尔比为0.09～0.29时，如下面说明的实施例那样，与没添加钛酸钡系的压电材料，即含有Bi以及Fe的BiFeO3系的压电材料相比，能够提高相对介电常数。
这里，对作为压电体层70的主成分的具有钙钛矿构造的铁锰酸铋镧进行详细说明。具有钙钛矿构造的铁锰酸铋镧是具有含有Bi、La、Fe以及Mn的钙钛矿构造的复合氧化物，Bi以及La位于所述A位置，Fe以及Mn位于B位置。并且，优选铁锰酸铋镧是下述通式(2)表示的组分比。此外，具有含有Bi、La、Fe以及Mn的钙钛矿型构造的复合氧化物根据其组分比的不同，呈现铁电体、反铁电体、顺电体(paraelectric material)等不同特性。作成改变了下述通式(2)的组分比的压电元件(样本1～18)，施加25V或者30V的三角波，来求出P(极化量)-V(电压)的关系。作为结果的一个例子，将样本2表示在图4中，将样本11表示在图5中，将样本14表示在图6中，将样本15表示在图7中。另外，将组成表示在表1中。此外，由于样本16～18漏电过大而无法测量，其不能作为压电材料使用。
(Bi1-m，Lam)(Fe1-n，Mnn)O3            (2)
(0.10≤m≤0.38，0.01≤n≤0.09)
如图4以及5所示那样，在样本2以及样本11中观测到了铁电体特征性的磁滞回线形状。对于样本1、3～10也观测到了同样的滞后。另一方面，在样本14中，如图6所示，观测到了反铁电体特征性的在正电场方向和负电场方向带有2个的磁滞回线形状的双滞后。关于样本12～13也观测到了同样的双滞后。在样本15中，如图7所示，为顺电体。
接下来，如作为表示衍射强度-衍射角2θ的相关关系的图的X线衍射图案(图8以及图9)所示那样，在测量粉末X线衍射时，在样本4中，观测到了属于表示铁电性的相(铁电相)的衍射峰，在样本14中，观测到了属于表示反铁电性的相(反铁电相)的衍射峰。并且，在样本11中，观测到了上述两方的峰。由此，可知样本11是铁电相与反铁电相的相界(M.P.B.)。另外，图9是图8的放大图。
[表1]
  m   n   相
  样本1   0.10   0.03   铁电体
  样本2   0.10   0.05   铁电体
  样本3   0.10   0.09   铁电体
  样本4   0.14   0.05   铁电体
  样本5   0.17   0.03   铁电体
  样本6   0.18   0.03   铁电体
  样本7   0.20   0.01   铁电体
  样本8   0.20   0.02   铁电体
  样本9   0.19   0.03   铁电体
  样本10   0.19   0.04   铁电体
  样本11   0.19   0.05   铁电体
  样本12   0.21   0.03   反铁电体
  样本13   0.24   0.05   反铁电体
  样本14   0.29   0.05   反铁电体
  样本15   0.48   0.05   顺电体
  样本16   0.20   0.00   -
  样本17   0.10   0.00   -
  样本18   0.00   0.00   -
这种作为各压电元件300的个别电极的各第2电极80连接着例如由金(Au)等构成的引脚电极90，该引脚电极90从墨水供给路14侧的端部附近被引出并且延伸设置到弹性膜50上或根据需要而设置的绝缘体膜上。
在形成有这样的压电元件300的流路形成基板10上，即在第1电极60、弹性膜50或根据需要而设置的绝缘体膜及引脚电极90上，通过粘接剂35接合保护基板30，该保护基板30具有构成贮存器100的至少一部分的贮存部31。在本实施方式中，该贮存部31在厚度方向贯通保护基板30并形成在压力发生室12整个宽度方向，如上述那样与流路形成基板10的连通部13连通来构成成为各个压力发生室12共用的墨水室的贮存器100。此外，也可以按压力发生室12将流路形成基板10的连通部13分割成多个，仅将贮存部31作为贮存器。并且，也可以例如在流路形成基板10中只设置压力发生室12，在介于流路形成基板10与保护基板30之间的部件(例如弹性膜50、根据需要设置的绝缘体膜等)上设置连通贮存器100与各个压力发生室12的墨水供给路14。
此外，在保护基板30的与压电元件300对置的区域，设有具有不损害压电元件300运动的程度的空间的压电元件保持部32。压电元件保持部32具有不损害压电元件300运动的程度的空间即可，该空间可以被密闭，也可以不被密闭。
作为这样的保护基板30，优选使用与流路形成基板10的热膨胀率大致相同的材料，例如玻璃、陶瓷材料等，在本实施方式中，使用与流路形成基板10相同材料的单晶硅基板来形成。
另外，在保护基板30中设有在厚度方向贯通保护基板30的贯通孔33。并且，从各压电元件300引出的引脚电极90的端部附近被设置成露出到贯通孔33内。
而且，在保护基板30上固定有用于驱动排列设置的压电元件300的驱动电路120。作为该驱动电路120，可以使用例如电路基板或半导体集成电路(IC)等。并且，驱动电路120与引脚电极90通过由焊线等导电性导线构成的连接布线121而电连接。
此外，在这样的保护基板30上接合有由密封膜41及固定板42构成的塑性(compliance)基板40。这里，密封膜41由刚性低且具有挠性的材料构成，并利用该密封膜41来密封贮存部31的一面。并且，固定板42由相对硬质的材料形成。该固定板42的与贮存器100对置的区域成为在厚度方向被完全除去的开口部43，所以贮存器100的一个面仅被具有挠性的密封膜41密封。
在这样的本实施方式的喷墨式记录头I中，从与未图示的外部墨水供应单元连接的墨水导入口导入墨水，在墨水从贮存器100到喷嘴开口21为止填满内部以后，根据来自驱动电路120的记录信号，对与压力发生室12对应的每个第1电极60与第2电极80之间施加电压，使弹性膜50、紧贴层56、第1电极60以及压电体层70发生挠曲变形，从而提高各个压力发生室12内的压力来从喷嘴开口21喷出墨水滴。
下面，对本实施方式的喷墨式记录头的制造方法的一个例子，参照图10～图14进行说明。其中，图10～图14是压力发生室的长度方向的截面图。
首先，如图10(a)所示那样，在作为硅晶片的流路形成基板用晶片110的表面，通过热氧化形成由构成弹性膜50的二氧化硅(SiO2)等构成的二氧化硅膜。接着，如图10(b)所示，在弹性膜50(二氧化硅膜)上，利用反应性溅射法或热氧化等形成由氧化钛等构成的紧贴层56。
接下来，如图11(a)所示，在紧贴层56上，利用溅射法等在整个面上形成第1电极60，该第1电极60是使用铂、铱、氧化铱或者由它们的层叠构造等构成的。
接着，在第1电极60上层叠压电体层70。压电体层70的制造方法没有特别的限定，例如能够利用例如涂布将有机金属化合物溶解、分散在溶剂中而成的溶液并进行干燥，进一步地在高温下煅烧得到由金属氧化物构成的压电体层70的MOD(Metal-Organic Decomposition)法、溶胶-凝胶法等化学溶液法来形成压电体层70。另外，还可以使用激光切除法，溅射法，脉冲激光淀积法(PLD法)，CVD法，气浮沉积(AerosolDeposition)法等、液相法或固相法。
作为压电体层70的具体形成工序例，首先，如图11(b)所示在第1电极60上，利用旋涂法等进行涂布胶体、MOD溶液(前体溶液)，来形成压电体前体膜71(涂布工序)，所述胶体包含有机金属化合物，具体而言包含以目标组分比的比例来含有Bi、Fe、La、Mn、Ti、Ba等有机金属化合物。
涂布的前体溶液是通过将分别含有Bi、Fe、La、Mn、Ti、Ba的有机金属化合物混合成各金属想要的摩尔比，并使用乙醇等有机溶剂来溶解或者分散该混合物而成。作为分别含有Bi、Fe、La、Mn、Ti、Ba的有机金属化合物，例如可以使用金属烷氧化物、有机酸盐、β双酮络合物等。作为含有Bi的有机金属化合物，例如能够举出2-乙基己酸铋等。作为含有Fe的有机金属化合物，例如能够举出2-乙基己酸铁等。作为含有La的有机金属化合物，例如能够举出2-乙基己酸镧等。作为含有Mn的有机金属化合物，例如能够举出2-乙基己酸锰等。作为含有Ti的有机金属化合物，例如能够举出2-乙基己酸钛、异丙氧基钛、二异丙氧基双乙酰丙酮钛等。作为含有Ba的有机金属化合物，例如能够举出2-乙基己酸钡、异丙氧基钡、乙酰丙酮钡等。
接着，将该压电体前体膜71加热到规定温度使其干燥一定时间(干燥工序)。接下来，通过将干燥后的压电体前体膜71加热到规定温度并保持一定时间来进行脱脂(脱脂工序)。其中，这里所说的脱脂是使包含在压电体前体膜71中的有机成分作为例如NO2、CO2、H2O等而脱离。干燥工序和脱脂工序的气氛没有限定，可以在大气中也可以在惰性气体中。
接下来，如图11(c)所示，通过将压电体前体膜71加热到规定温度，例如600～700℃左右并保持一定时间使其结晶化，从而形成压电体膜72(煅烧工序)。在该煅烧工序中，气氛也没有限定，可以在大气中也可以在惰性气体中。
并且，作为干燥工序、脱脂工序以及煅烧工序中所使用的加热装置，例如能够举出利用红外线灯的照射而进行加热的RTA(RapidThermal Annealing)装置或热板等。
接下来，如图12(a)所示，在压电体膜72上，以规定形状的抗蚀剂(未图示)作为掩模，并且对第1电极60以及压电体膜72的第1层进行图案化，以使其侧面发生倾斜。
接着，在将抗蚀剂剥离后，根据想要的膜厚等来反复进行多次上述涂布工序、干燥工序以及脱脂工序，或者涂布工序、干燥工序、脱脂工序以及煅烧工序，来形成由多层压电体膜72构成的压电体层70，从而如图12(b)所示那样，形成由多层压电体膜72构成的规定厚度的压电体层70。例如，例如在涂布溶液的平均一次的膜厚为0.1μm左右的情况下，例如，由10层压电体膜72构成的压电体层70整体的膜厚约为1.1μm左右。此外，在本实施方式中，层叠设置了压电体膜72，但还可以只有1层。
在这样形成了压电体层70后，如图13(a)所示，在压电体层70上利用溅射法等形成由铂等构成的第2电极80，在与各个压力发生室12对置的区域，同时对压电体层70以及第2电极80进行图案化，来形成由第1电极60、压电体层70以及第2电极80构成的压电元件300。另外，对于压电体层70和第2电极80的图案化，能够隔着形成规定形状的抗蚀剂(无图示)进行干蚀刻而一并进行。其后，也可以根据需要，在600℃～700℃的温度区域进行后期退火。从而，能够形成压电体层70与第1电极60或第2电极80的良好界面，并且，能够改善压电体层70的结晶性。
接下来，如图13(b)所示，在流路形成基板用晶片110的整个面上，例如在形成由金(Au)等构成的引脚电极90后，通过例如由抗蚀剂等构成的掩模图案(未图示)，对各压电元件300进行图案化。
接下来，如图13(c)所示，在流路形成基板用晶片110的压电元件300侧，在通过粘接剂35接合了作为硅晶片并形成多个保护基板30的保护基板用晶片130以后，使流路形成基板用晶片110减薄至规定厚度。
接下来，如图14(a)所示，在流路形成基板用晶片110上，重新形成掩模膜52，并图案化成规定形状。
然后，如图14(b)所示，通过利用掩模52对流路形成基板用晶片110进行使用了KOH等碱性溶液的各向异性蚀刻(湿蚀刻)，形成与压电元件300对应的压力发生室12、连通部13、墨水供给路14以及连通路15等。
然后，例如通过切割(dicing)等切断除去流路形成基板用晶片110以及保护基板用晶片130的外周边部的不需要的部分。然后，在除去了流路形成基板用晶片110的与保护基板用晶片130相反一侧的面的掩模膜52以后，接合穿设有喷嘴开口21的喷嘴板20，并且将塑性基板40与保护基板用晶片130接合，并将流路形成基板用晶片110等分割成图1所示的那种一个芯片大小的流路形成基板10等，由此形成本实施方式的喷墨式记录头I。
(实施例)
下面，表示实施例，进一步对本发明进行具体说明。另外，本发明不限于下面的实施例。
(实施例1)
首先，在(100)取向的硅基板的表面利用热氧化形成膜厚400nm的二氧化硅膜。其次，在二氧化硅膜上通过RF溅射法形成膜厚40nm的钛膜，并通过热氧化形成氧化钛膜。接下来，在氧化钛膜上通过离子溅射和蒸镀法这2个阶段形成膜厚150nm的铂膜，从而形成在(111)取向的第1电极。
接着，在第1电极上利用旋涂法形成压电体层。其方法如下。首先，按规定之比例混合2-乙基己酸铋、2-乙基己酸镧、2-乙基己酸铁、2-乙基己酸锰、2-乙基己酸钡、以及2-乙基己酸钛的二甲苯以及辛烷溶液，调制出前体溶液。然后，将该前体溶液滴在形成有氧化钛膜以及第1电极的所述基板上，并使基板以1500rpm(转速)旋转，从而形成压电体前体膜(涂布工序)。接着，在350℃下进行3分钟的干燥及脱脂(干燥以及脱脂工序)。反复进行3次该涂布工序、干燥以及脱脂工序后，使用Rapid Thermal Annealing(RTA)进行了650℃下3分钟的煅烧(煅烧工序)。在反复进行3次该涂布工序、干燥以及脱脂工序后，反复进行3次一并煅烧的煅烧工序，通过共9次的涂布在整体上形成厚度345nm的压电体层。
然后，在压电体层70上，在利用DC溅射法形成膜厚100nm的铂膜作为第2电极80后，使用RTA进行650℃、5分钟的煅烧，从而形成压电元件300，该压电元件300将具有由x＝0.09、a＝0.19、b＝0.03的上述通式(1)表示的钙钛矿构造的复合氧化物作为压电体层70。
(实施例2～9)
除了变更2-乙基己酸铋、2-乙基己酸镧、2-乙基己酸铁、2-乙基己酸锰、2-乙基己酸钡、以及2-乙基己酸钛的二甲苯以及辛烷溶液的混合比例，将表1所示的x、a以及b的上述通式(1)所表示的复合氧化物作为压电体层70以外，与实施例1同样地形成压电元件300。
(比较例1)
不使前体溶液含有2-乙基己烷酸钡、以及2-乙基己烷酸钛，将表2所示的x，a以及b的上述通式(1)表示的复合氧化物作为压电体层70以外，与实施例1同样，形成了压电元件300。
[表2]
  x   a   b
  实施例1   0.09   0.19   0.03
  实施例2   0.13   0.19   0.03
  实施例3   0.17   0.19   0.03
  实施例4   0.23   0.19   0.03
  实施例5   0.29   0.19   0.03
  实施例6   0.09   0.10   0.03
  实施例7   0.09   0.15   0.03
  实施例8   0.09   0.29   0.03
  实施例9   0.09   0.39   0.03
  比较例1   0   0.19   0.03
(试验例1)
对实施例1～9以及比较例1的压电元件，使用Bruker AXS公司制造的“D8 Discover”，并使用CuKα线作为X线源，求出在室温中压电体层的粉末X线衍射图案。其结果，在全部实施例1～9以及比较例1中，仅观测到基于ABO3型构造的峰和基于基板的峰，没有观测到基于其他异相的峰。并且，作为结果的一个例子，对实施例1，图15表示作为表示衍射强度-衍射角2θ的相关关系的图的X线衍射图案的图。
(试验例2)
对实施例1～9以及比较例1的各压电元件，使用东阳技术公司(東陽テクニカ社)制造的“FCE-1A”、且使用的电极图案，在室温下施加频率1kHz的三角波，求出施加电场800kVcm-1中的极化量与电场的关系(P-E曲线)。将比较例1的结果表示在图16(a)中，将实施例1的结果表示在图16(b)中，将实施例2的结果表示在图16(c)中，将实施例3的结果表示在图16(d)中，将实施例4的结果表示在图16(e)中，将实施例5的结果表示在图16(f)中。另外，将实施例6的结果表示在图17(a)中，将实施例7的结果表示在图17(b)中，将实施例8的结果表示在图17(d)中，将实施例9的结果表示在图17(e)中，将实施例1的结果表示在图17(c)中。
其结果，如图16以及图17所示，实施例1～实施例9以及比较例1为铁电体。具体而言，如图16所示，当a＝0.19时，在比较例1中，Pr＝52μCcm-2，而在实施例2～5中Pr＝27～4μCcm-2，其小于比较例，表现出随着x的增加而Pr降低的趋势。并且，表现出在x＝0.29处接近于顺电体的P-E曲线(loop)。从上述可以知道，至少在0≤x≤0.29的情况下，表现出作为铁电体的特性。另外，如图17所示，在x＝0.09中，表现出随着a的增加而Pr降低的趋势。然后，在a＝0.39中，Pr降低，表现出接近于顺电体的P-E曲线。从上述可以知道，至少在0≤a≤0.39的情况下，表现出铁电体的特性。
(试验例3)
对实施例1～9以及比较例1的各压电元件，使用惠普(Hewlett-Packard)制造的4294A，且使用
Figure BSA00000451329200151
的电极图案，测量在室温(25℃)下、频率为1kHz的压电体层的相对介电常数。实施例1～4以及比较例1的结果表示在图18中，另外，实施例1以及6～8的结果表示在图19中。
结果，如图18所示，在0.05≤x≤0.23的范围，表现出大于比较例1的相对介电常数。并且，可以知道在x＝0.17附近，相对介电常数有极大值。同样地如图19所示，在0.10≤a≤0.29的范围，表现出比比较例1大的相对介电常数。
(其它实施方式)
以上对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明的基本结构不限定于所述内容。例如在所述的实施方式中，作为流路形成基板10例示了单晶硅基板，但不限于此，也可以使用例如SOI基板、玻璃等材料。
并且，在上述实施方式中，例示了在基板(流路形成基板10)上依次层叠第1电极60、压电体层70以及第2电极80而成的压电元件300，但不限于此，例如使压电材料与电极形成材料交替层叠并使其在轴方向伸缩的纵振动型的压电元件也能够适用本发明。
另外，这些实施方式的喷墨式记录头构成具备与墨水盒连通的墨水流路的记录头单元的一部分，搭载于喷墨式记录装置。图20是表示该喷墨式记录装置的一个例子的概略图。
在如图20所示的喷墨式记录装置II中，具有喷墨式记录头的记录头单元1A和1B可装卸地设有构成墨水供给单元的盒2A和2B，搭载有该记录头单元1A和1B的滑架3以在轴方向可自由移动的方式设置在安装于装置本体4的滑架轴5上。该记录头单元1A和1B用于分别喷出例如黑色墨水组成物和彩色墨水组成物。
并且，驱动电机6的驱动力经由未图示的多个齿轮和正时带7传递到滑架3，从而搭载了记录头单元1A和1B的滑架3沿滑架轴5移动。另一方面，在装置本体4中沿滑架轴5设有滚筒8，作为由未图示的进纸辊等进纸的纸等记录介质的记录片S被挂卷到滚筒8上运送。
此外，在所述的实施方式中，例举喷墨式记录头作为液体喷射头的一个例子进行了说明，但本发明以广义的全部液体喷射头为对象，当然也能够适用于喷射墨水以外的液体的液体喷射头。作为其它液体喷射头，可举出例如用于打印机等图像记录装置的各种记录头、用于液晶显示器等的彩色滤光片的制造的色材喷射头、用于有机EL显示器、FED(场致发射显示器)等的电极形成的电极材料喷射头、用于生物芯片制造的生体有机物喷射头等。
另外，本发明不限于搭载于以喷墨式记录头搭载代表的液体喷射头的压电元件，还可以用于搭载在超声波发信机等超声波器件、超声波马达、压力传感器、IR传感器等焦电元件等其他装置的压电元件。另外，本发明还可以同样用于铁电体存储器等铁电体元件。

Claims (4)

1.一种液体喷射头，其特征在于，
具备：
压力发生室，其与喷嘴开口连通；和
压电元件，其具备压电体层和设置于所述压电体层的电极，
所述压电体层是具有含有铁锰酸铋镧与钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物，
所述钛酸钡相对于所述铁锰酸铋镧和所述钛酸钡的总量的摩尔比为0.09～0.29。
2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，
在所述铁锰酸铋镧中，镧与铋的摩尔比La/Bi为0.11～0.67。
3.一种液体喷射装置，其特征在于，
具备权利要求1或2所述的液体喷射头。
4.一种压电元件，其特征在于，具备压电体层和设置于所述压电体层的电极，
所述压电体层是具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物，所述钛酸钡相对于所述铁锰酸铋镧和所述钛酸钡的总量的摩尔比为0.09～0.29。
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