CN102205722A - 液体喷射头、压电元件以及压电致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有含有钛酸铋、且难以产生裂缝的压电体的致动器以及液体喷射头。本发明涉及的液体喷射头(600)是具备包含压电体(30)以及对压电体(30)施加电压的电极的压电致动器的液体喷射头(600)，压电体(30)具有将以钛酸铋为主成分的层以及以铁锰酸铋镧为主成分的层层叠而成的构造。

Description

液体喷射头、压电元件以及压电致动器
技术领域
本发明涉及液体喷射头、压电元件以及压电致动器。
背景技术
液体喷射头作为液体喷射装置的构成，例如在喷墨打印机等中使用。该情况下，液体喷射头用于喷出墨水的小滴而使其飞翔，由此喷墨打印机能够使该墨水附着到纸等介质上而进行打印。
液体喷射头一般具有为了从喷嘴喷出液体而对液体施加压力的致动器。这样的致动器例如具有压电元件。作为致动器具有的压电元件，有用两个电极将压电体夹持而构成的结构，所述压电体由具有电气机械变换功能的压电材料、例如结晶化了的压电性陶瓷等构成。这样的压电元件能够通过由两个电极施加电压而变形，能够利用该变形来使致动器例如在挠曲振动模式下动作。
作为用于这样的用途的压电材料，电气机械变换效率等压电特性较高是优选的，该特性与其他的材料相比是优良的，所以进行锆钛酸铅(PZT)系的材料的研究开发。但是，近年来进一步提高压电材料的压电特性的要求增强，并且，要求使用对环境负担更小的材料，PZT系的材料难以满足这些要求，例如，进行不含有铅的钙钛矿型氧化物的压电材料的开发。作为非铅系陶瓷，例如提出化学组合由a[BiFeO3]-(1-x)[(BibK1-b)TiO3](其中，0.3≤a≤0.8，0.4＜b＜0.6)表示的BF-BKT系陶瓷(专利文献1)。
[专利文献1]特开2008-069051号公报
铋系氧化物中的钛酸铋被施加的单位电场的位移量较大，压电特性良好，有望作为替代PZT材料。但是，钛酸铋在由薄膜法形成时，或者被施加电场而变形时，有产生裂缝的情况。
发明内容
本发明的几个方式涉及的目的之一在于，提供具有对环境良好且难以产生裂缝的压电体的致动器以及液体喷射头。另外，本发明的几个方式涉及的目的之一在于，提供包含对环境良好且难以产生裂缝的压电体的压电元件。
本发明为了解决上述的课题的至少一部分而提出，能够作为以下的方式或者应用例而实现。
[应用例1]本发明涉及的液体喷射头的一个方式是一种液体喷射头，具备包含压电体以及对上述压电体施加电压的电极的压电致动器，上述压电体具有将以钛酸铋为主成分的层以及以铁锰酸铋镧为主成分的层层叠而成的构造。
本应用例的液体喷射头包含位移量较大且难以产生裂缝的压电体。因此，压电致动器的位移量较大，例如喷射液体的能力较高，并且可靠性较高。
[应用例2]在应用例1中，可以为，上述压电体的上述以铁锰酸铋镧为主成分的层与上述电极邻接配置。
本应用例的液体喷射头包含沿<100>优先取向的压电体。因此，本应用例的液体喷射头包含位移量更大的压电致动器，例如喷射液体的能力更高。
[应用例3]在应用例1或者应用例2中，可以为，具有上述以铁锰酸铋镧为主成分的层被上述以钛酸铋为主成分的层夹持的构造。
本应用例的液体喷射头包含<100>的优先取向度更高的压电体。因此，本应用例的液体喷射头包含位移量更大的压电致动器，例如喷射液体的能力更高。
[应用例4]在应用例1～应用例3中的任意一个例子中，上述以钛酸铋为主成分的层的合计厚度为上述以铁锰酸铋镧为主成分的层的合计厚度以上。
本应用例的液体喷射头包含<100>的优先取向度更高的压电体。因此，本应用例的液体喷射头包含位移量更大的压电致动器，例如喷射液体的能力更高。
[应用例5]本发明涉及的液体喷射装置的一个方式具有应用例1～应用例5中的任意一个例子所述的液体喷射头。
本应用例的液体喷射装置具有包含位移量较大且难以产生裂缝的压电体的液体喷射头。因此，例如喷射液体的能力较高，并且可靠性较高。
[应用例6]本发明涉及的压电元件的一个方式是一种压电元件，包含由薄膜法形成的压电体以及对上述压电体施加电压的电极，上述压电体具有将以钛酸铋为主成分的层、以及以铁锰酸铋镧为主成分的层层叠而成的构造。
本应用例的压电元件包含位移量较大且难以产生裂缝的压电体。因此，在例如用于压电致动器的情况下，能够使该压电致动器的位移量变大，并且使可靠性提高。
附图说明
图1是实施方式的压电元件100、压电致动器102的剖面的示意图。
图2是实施方式的液体喷射头600的剖面的示意图。
图3是示意性表示实施方式的液体喷射头600的分解立体图。
图4是示意性表示实施方式的液体喷射装置700的立体图。
图5是各实验例、参考例以及比较例的表面的金属显微镜观察结果。
图6是各实验例、参考例以及比较例的表面的金属显微镜观察结果。
图7是各实验例、参考例以及比较例的压电元件的XRD图案。
图8是各实验例、参考例以及比较例的压电元件的XRD图案。
图9是各实验例、参考例以及比较例的压电元件的XRD图案。
附图标记说明：
1...基板，1a...振动板，10...第1导电层，20...导电层，30...压电体，100...压电元件，102...压电致动器，600...液体喷射头，610...喷嘴板，612...喷嘴孔，620...压力室基板，622...压力室，624...贮存器，626...供给口，628...贯通孔，630...壳体，700...液体喷射装置，710...驱动部，720...装置主体，721...托盘，722...排出口，730...头单元，731...墨盒，732...滑架，741...滑架马达，742...往返运动机构，743...正时带，744...滑架导轴，750...进纸部，751...进纸马达，752...进纸辊，752a...从动辊，752b...驱动辊，760...控制部，770...操作面板。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施方式，参照附图进行说明。另外，以下的实施方式是对本发明的一个例子进行说明的。因此，本发明并不限于以下的实施方式，还包括在不变更要旨的范围内实施的各种变形例。此外，在下述的实施方式说明的构成的全部并不限于是本发明的必须构成要件。
1.压电元件以及压电致动器
图1是本实施方式涉及的压电元件100的剖面的示意图。
本实施方式涉及的压电元件100包含第1导电层10、第2导电层20、压电体30。
1.1.第1导电层
第1导电层10例如在基板1的上方形成。基板1为例如由导电体、半导体、绝缘体形成的平板。基板1可以是单层，也可以是将多层层叠而成的构造。另外，基板1只要是上表面为平面的形状即可，内部的构造并没有限定，例如可以是在内部形成有空间等的构造。另外，例如在如后述的液体喷射头那样，在基板1的下方形成有压力室等那样的情况下，也可以将在比基板1靠下方形成的多个构成集中看作一个基板1。另外，在第1导电层10与基板1之间，例如可以形成赋予两者紧贴性的层、或赋予强度或导电性的层。作为这样的层的例子，可以例示例如钛、镍、铱等各种金属、它们的氧化物的层。
第1导电层10的形状只要能够与第2导电层20对置即可，并没有限定，但如本实施方式那样，在压电体30以薄膜状形成的情况下，层状或薄膜状的形状是优选的。第1导电层10的厚度例如可以为50nm～300nm。另外，对于第1导电层10的平面形状，只要是在对置配置有第2导电层20时能够在两者之间配置压电体30的形状即可，没有特别限定，例如，可以为矩形、圆形等。
作为第1导电层10的功能之一，举出与第2导电层20成为一对，成为用于对压电体30施加电压的一方的电极(例如，在压电体30的下方形成的下部电极)。
第1导电层10可以由溅射法(包含DC溅射、离子溅射、磁控溅射)，蒸镀法、MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)法等形成。
基板1可以是具有挠性，能够由压电体30的动作而变形(弯曲)的振动板。该情况下，压电元件100成为包含振动板、第1导电层10、压电体30以及第2导电层20的压电致动器102。在此，所谓基板1具有挠性指基板1能够挠曲。在将基板1设为振动板的情况下，基板1的挠曲为在将压电致动器102用于液体喷射头的情况下，能够与喷出的液体的体积同程度地使压力室的容积变化的程度就足够。
在基板1为振动板的情况下，作为基板1的材质，例如可以例示氧化锆(ZrO2)、氮化硅、氧化硅等无机氧化物、不锈钢等合金。其中，作为基板1(振动板)的材质在化学的稳定性以及刚性方面，特别优选的是氧化锆。在这种情况下，基板1也可以是例示的物质的两种以上的层叠构造。
在本实施方式中，以下，例示基板1为振动板并且由氧化锆形成的情况。由此，压电元件100与具备具有挠性并且能够由压电体30的动作而变形(弯曲)的振动板的压电致动器102实际上是相同的。在以下的说明中，可以将压电元件100以及压电致动器102相互替换措词。
1.2.第2导电层
第2导电层20与第1导电层10对置而配置。第2导电层20可以整体与第1导电层10对置，也可以一部分与第1导电层10对置。第2导电层20的形状只要能与第1导电层10对置，并没有限定，但如本实施方式那样，在压电体30以薄膜状形成的情况下，层状或薄膜状的形状是优选的。第2导电层20的厚度例如可以为50nm～300nm。另外，对于第2导电层20的平面形状，只要是在对置配置有第1导电层10时能够在两者间配置压电体30的形状即可，没有特别限定，例如，可以为矩形、圆形等。
作为第2导电层20的功能之一，举出成为用于对压电体30施加电压的一方的电极(例如，在压电体30上形成的上部电极)。第2导电层20的材质例如可以例示镍、铱、铂等各种金属、它们的导电性氧化物(例如氧化铱等)、锶与钌的复合氧化物(SrRuOx:SRO)、镧与镍的复合氧化物(LaNiOx:LNO)等。第2导电层20可以是例示的材料的单层构造，也可以是将多个材料层叠而成的构造。
图1表示第1导电层10与第2导电层20相比平面上较大地形成的例子，但是也可以是第2导电层20与第1导电层10相比平面上较大地形成。该情况下，第2导电层20可以在压电体30的侧面形成，第2导电层20可以兼具保护压电体30以免受水分、氢等影响的功能。
1.3.压电体
压电体30配置在第1导电层10以及第2导电层20之间。压电体30可以与第1导电层10以及第2导电层20中的至少一方接触。在图1的例子中，压电体30与第1导电层20以及第2导电层20接触而设置。
压电体30可以由薄膜法形成。在此，所谓薄膜法指溅射法、蒸镀法、MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)法、MOD(Metal-Organic Decomposition)法、PLD(Pulsed Laser Deposition)(激光消融)法、水雾成膜法、旋涂法以及溶胶-凝胶法中的至少一种的方法。即，在本实施方式的压电体30的例子中，不是以整体状态形成，例如并不是在以整体状态形成后，通过研磨等来薄膜化。
压电体30的厚度只要由薄膜法形成，并没有限定，例如可以为100nm～3000nm。在由薄膜法形成厚度较大的压电体30的情况下，例如在溅射法、蒸镀法、MOCVD法等使物质堆积的各种方法中，可以通过延长堆积时间来形成，此外，例如，在MOD法或溶胶-凝胶法等进行涂敷-煅烧的各种方法中，可以通过重复该方法层叠而形成。进而，在层叠的情况下，可以以各层为单位使用不同薄膜法而层叠。
本实施方式的压电体30具有将以钛酸铋为主成分的层以及以铁锰酸铋镧为主成分的层层叠而成的构造。本说明书中，将以钛酸铋为主成分的层称为“BT层”，将以铁锰酸铋镧为主成分的层称为“BLFM层”。
1.3.1.以钛酸铋为主成分的层(BT层)
BT层是以钛酸铋为主成分的层。在此，“以钛酸铋为主成分”包含钛、氧以及铋以外的元素为20元素％以下的情况，另外，在各种分析中，包括钛、氧以及铋以外的元素被认为是极小量的情况以及不能检测的情况。
BT层在压电体30中，至少层叠1层。
钛酸铋是由BiTiO3(以下有将其略记为“BT”的情况)表示的复合氧化物，例如，可以表述为BixTi(1-x)O3···(式I)。
该BT作为通式是由ABO3表示的复合氧化物，即被分类成钙钛矿型氧化物，能够通过结晶化来取得钙钛矿型的结晶构造。BT被结晶化，而取得钙钛矿型的结晶构造，由此能够呈现压电性。由此，压电体30能够通过由第1导电层10以及第2导电层20施加电场而变形(电气机械变换)。可以通过该变形，例如使基板1挠曲或振动，可构成压电致动器102。
在本实施方式的压电体30具有的BT层的材料为由上述(式I)的型式记载的情况下，x能够取超过0而不足1的值。该值可以表现出形成BT层时的原料的装入量，另外，也可以表现形成后的BT层的组成。
BT层的厚度例如可以为20nm以上150nm以下。
作为BT层的功能之一，举出在对压电体30施加电场时，特别有助于压电元件100的位移量的增大。本实施方式的压电元件100含有具有BT层的压电体30，所以位移量较大。
1.3.2.以铁锰酸铋镧为主成分的层(BLFM层)
BLFM层在压电体30中，至少层叠1层。
BLFM层是以铁锰酸铋镧为主成分的层。在此，“以铁锰酸铋镧为主成分”包含铁、锰、铋、镧以及氧以外的元素包含为20元素％以下的情况，另外，在各种分析中，包含铁、锰、铋、镧以及氧以外的元素被认为是极小量的情况以及不能检测的情况。
铁锰酸铋镧是由(Bi，La)(Fe，Mn)O3(以下有将其略记为“BLFM”的情况)表示的复合氧化物，例如，可以记载为(Bi(1-y)Lay)(Fe(1-z)Mnz)O3···(式II)。
该BLFM是由通式ABO3表示的复合氧化物，被分类成所谓的钙钛矿型氧化物，可以通过结晶化而取得钙钛矿型的结晶构造。BLFM被结晶化，而取得钙钛矿型的结晶构造，能够呈现压电性。由此，压电体30能够通过由第1导电层10以及第2导电层20施加电场而变形(电气机械变换)。可以通过该变形，例如能够通过使基板1挠曲或振动，来构成压电致动器102。
在本实施方式的BLFM由上述(式II)的型式记载的情况下，y以及z都能够取0以上1以下的值。这些的值可以表现出形成BLFM层时的原料的装入量，另外，也可以表现形成后的BLFM层的组成。
BLFM层的厚度例如可以为20nm～150nm。
作为BLFM层的功能之一，举出在压电体30中难以产生裂缝产生的情况。如上述那样，BT层虽然位移量较大，但用于压电体30的情况下有产生裂缝(破坏)的情况。即，BT层在单独制造时(煅烧)或者在施加电场而变形时，容易产生裂缝。本实施方式的压电体30通过使BLFM层层叠在BT层上，来缓和压电体30内部的应力，从而使层叠了BT层以及BLFM层的压电体30难以产生裂缝。
另外，作为BLFM层的功能之一，可举出BT层的结晶取向。即，BT层在被成膜而结晶化时，容易随机地形成结晶的取向，但通过与容易沿<100>优先取向的BLFM层一起层叠，能够使所有层都沿<100>优先取向。因此，可通过层叠BT层与BLFM层来形成压电体30，例如可使BT层的较大的位移量进一步变大。
1.3.3.BLFM层与BT层的层叠构造
本实施方式的压电体30中的BLFM层与BT层的层叠构造中的、各层的数量、顺序等的方式并没有特别限定，可将压电体30层叠到想要的膜厚。另外，BLFM层具有容易沿<100>优先取向的性质以及使BT层的结晶取向沿<100>优先取向的功能。因此，可通过改变层叠的方式，形成进一步优选的压电体30以及压电元件100。
在本说明书中，所谓优先取向指在形成层的材料采用多晶构造的情况下，沿所形成的层的法线方向朝向特定的轴的微结晶的比例较大。即，在本说明书中，例如“<100>优先取向”这种情况是指沿层的法线方向，顺沿结晶轴的[100]方向的微结晶的比例较多的状态。
另一方面，呈现压电性的陶瓷一般在由薄膜法形成时，使其结晶化而取得钙钛矿型的结晶构造的情况较多。这是因为了解在钙钛矿型的结晶的取向沿<100>优先取向的情况下，压电元件的位移较大，例如，在压电体为PZT的情况下，为了使PZT沿<100>优先取向，而进行电极的材质、取向、表面的改质等，使PZT自发地沿<100>优先取向的情况较多。
本实施方式的压电体30层叠有BT层与BLFM层。BLFM层在形成时，容易自发地<100>优先取向，但BT层不具有这样的性质。因此，通过使BLFM层与BT层层叠，可通过BLFM层的影响，使BT层沿<100>优先取向。
由此，本实施方式的压电元件100难以在压电体30上产生裂缝，并且，可提高位移等压电特性。
作为压电体30的层叠的方式之一，可使BLFM层与电极邻接配置而形成。即，可取下述方式：在第1导电层10上，形成BLFM层，然后层叠至少1层BT层，以及根据必要至少1层BLFM层，在BLFM层成为最上层的状态下在其上形成第2导电层20。这样，压电体30难以产生裂缝，并且，结晶的取向为<100>优先取向，可使位移量变大。
另外，作为压电体30的层叠的方式之一，BLFM层可以层叠成具有被BT层夹持的构造。这样，压电体30难以产生裂缝，并且可使压电元件100的位移量更大。
另外，作为压电体30的层叠的方式之一，也能使BT层的合计厚度为BLFM层的合计厚度以上。这样，可兼得BT层具有的位移量的提高效果、和BLFM层具有的裂缝抑制效果。
进而，作为压电体30的层叠的方式之一，在压电体30的层叠构造中，在形成一对的BLFM层夹持至少1层的BT层的构造的情况下，可以使该一对BLFM层之间的距离为250nm以下。另外，在形成一对BLFM层夹持至少1层的BT层的构造的情况下，可以使被该一对BLFM层夹持的BT层的合计厚度为250nm以下。这样，可加强BLFM层对BT层的结晶取向带来的作用，所以可进一步提高BT层的位移量。
以上例示的压电体30的层叠的各种的方式可以相互组合。
1.4.作用效果等
如上所述，本实施方式的压电体30难以产生裂缝且位移量较大。即，本实施方式的压电体30层叠有BT层与BLFM层，所以兼具有使BT层的位移较大、和由BLFM层抑制BT层的裂缝的产生效果。因此，可通过压电元件100的第1导电层10以及第2导电层20，来施加电场，从而可提高例如使基板1挠曲或振动的效率，难以产生破坏等，可靠性较高。
本实施方式涉及的压电元件100(压电致动器102)包含上述压电体30，所以至少具有压电体30难以产生裂缝、可靠性较高这一特征，以及位移量较大这一特征。
本实施方式的压电元件100可在广泛的用途中使用。作为压电致动器102的用途，例如有液体喷射头、喷墨打印机等液体喷射装置等，作为压电元件100的用途，可适当地用于陀螺传感器、加速度传感器等各种传感器类，音叉型振子等定时设备类、超声波马达等超声波设备类。
2.压电元件的制造方法
本发明的压电元件100例如可如以下那样制造。
首先，准备基板1，在基板1上形成第1导电层10。第1导电层20例如可由溅射法、镀敷法、真空蒸镀法等形成。第1导电层10可根据需要而被图案化。
接下来，在第1导电层20上，形成压电体30。压电体30如上述那样，例如可通过溅射法、蒸镀法、MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)法、MOD(Metal-Organic Decomposition)法、PLD(Pulsed Laser Deposition)(激光消融)法、水雾成膜法、旋涂法、以及溶胶-凝胶法中的至少一种方法或者这些多个方法组合而形成。压电体30的结晶化例如可在500℃以上800℃以下，在氧气环境以及氮气环境气的至少一个环境中进行。由此，可使压电体30结晶化。此外，结晶化可在对压电体30进行图案后进行。然后，可根据需要，反复多次上述操作，来得到想要的厚度的压电体30。
在将压电体30由溶胶-凝胶法、或者MOD法等化学溶液法形成的情况下，可通过由旋涂等将具有BLFM层以及BT层的元素组成的前体溶液涂覆，煅烧而形成。作为这样的前体溶液，举出将以下那样的金属化合物例如与溶剂正丁醇混合以成为想要的组成的物质。
作为包含Bi的金属化合物，可例示三乙氧基铋、三丙氧基铋、乙酰丙酮铋、硝酸铋、酢酸铋、枸橼酸铋、草酸铋、酒石酸铋、2-乙基己酸铋等。
作为包含Fe的金属化合物，可例示四乙氧基铁、三异丙氧基铁、三个(乙酰丙酮配基)铁、硝酸铁、酢酸铁、草酸铁、酒石酸铁、枸橼酸铁、2-乙基己酸第二铁等。
作为包含Ti的金属化合物，可例示四甲氧基钛、四乙氧基钛、四异丙氧基钛、四正丁氧基钛、四异丁基钛、四正丁基钛、四叔丁基钛、乙酰丙酮钛、硝酸钛、酢酸钛、草酸钛、酒石酸钛、枸橼酸钛、钛酸四异辛酯等。
作为包含La的金属化合物，可例示2-乙基己酸镧等。
作为包含Mn的金属化合物，可例示二异丙氧基锰、乙酰丙酮锰(III)、硝酸锰、酢酸锰、枸橼酸锰、草酸锰、酒石酸锰、2-乙基己酸锰等。
接着，在压电体30上形成第2导电层20。第2导电层20例如可通过溅射法、镀敷法、真空蒸镀法等形成。然后，以想要的形状对第2导电层20以及压电体30进行图案化，来形成压电元件。另外，可根据需要同时对第2导电层20以及压电体30进行图案化。可通过以上例示的工序，制造本实施方式的压电元件100。
3.液体喷射头
接下来，作为本实施方式涉及的压电元件(压电致动器)的用途的一个例子，对于具有这些的液体喷射头600，参照附图进行说明。图2是示意性表示液体喷射头600的主要部分的剖视图。图3是液体喷射头600的分解立体图，与通常使用的状态上下相反地表示。
液体喷射头600可具有上述压电元件(压电致动器)。以下对在基板1(在上部包含振动板1a的构造体)上形成压电元件10、压电元件100与振动板1a构成压电致动器102的液体喷射头600进行例示而说明。
液体喷射头600如图2以及图3所示，包含具有喷嘴孔612的喷嘴板610、用于形成压力室622的压力室基板620、压电元件100。进而，液体喷射头600如图3所示，可具有壳体630。此外，图3中将压电元件100简单化而图示。
喷嘴板610如图2以及图3所示，具有喷嘴孔612。可从喷嘴孔612喷出墨水。在喷嘴板610上例如将多个喷嘴孔612设为一列。作为喷嘴板620的材质，例如可举出硅、不锈钢(SUS)等。
压力室基板620设置在喷嘴板610上(在图3的例子中是下方)。作为压力室基板620的材质，例如可例示硅等。通过压力室基板620来划分喷嘴板610与振动板1a之间的空间，图3所示，设有贮存器(液体存积部)624、与贮存器624连通的供给口626、与供给口626连通的压力室622。在该例子中，将贮存器624、供给口626、压力室622区别而进行说明，但是这些都是液体的流路，这样的流路怎样设计都可以。此外，例如，供给口626在图示的例子中具有流路的一部分狭窄的形状，但可按照设计任意地形成，并不是必须的构成。贮存器624、供给口626以及压力室622被喷嘴板610、压力室基板620与振动板1a划分。贮存器624可暂时存积从外部(例如墨盒)通过设在振动板1a上的贯通孔628而供给的墨水。可使贮存器624内的墨水经由供给口626供给压力室622。压力室622由于振动板1a的变形而容积变化。压力室622与喷嘴孔612连通，由于压力室622的容积变化而从喷嘴孔612喷出墨水等。
压电元件100设在压力室基板620上(在图3的例子中是下方)。压电元件100与压电元件驱动电路(未图示)电连接，可基于压电元件驱动电路的信号而动作(振动、变形)。振动板1a可通过压电体30的动作而变形，使压力室622的内部压力适当地变化。
壳体630图3所示，可收纳喷嘴板610、压力室基板620以及压电元件100。作为壳体630的材质，例如可举出树脂、金属等。
液体喷射头600包含上述至少耐压方面优良的压电元件100。由此液体喷射头600耐压高，与以往相比能够进行更高电压的动作，液体等的喷出能力高。
此外，在此，对液体喷射头600为喷墨式记录头的情况进行了说明。然而，本实施方式的液体喷射头例如也可作为液晶显示器等彩色过滤器的制造中使用的色材喷射头、有机EL显示器、FED(面发光显示器)等的电极形成中使用的电极材料喷射头、生物芯片制造中使用的生物体有机物喷射头等使用。
4.液体喷射装置
接下来，对于本实施方式涉及的液体喷射装置，参照附图进行说明。液体喷射装置具有上述液体喷射头。以下，对于液体喷射装置为具有上述液体喷射头的喷墨打印机的情况进行说明。图4是示意性表示本实施方式涉及的液体喷射装置700的立体图。
液体喷射装置700如图4所示，包括头单元730、驱动部710、控制部760。液体喷射装置700可以还包括装置主体720、进纸部750、设置记录用纸P的托盘721、将记录用纸P排出的排出口722、配置在装置主体720的上表面的操作面板770。
头单元730具有由上述液体喷射头600构成的喷墨式记录头(以下也简单称作“头”)。头单元730还具有向头供给墨水的墨盒731、搭载了头以及墨盒731的搬运部(滑架)732。
驱动部710可使头单元730往返运动。驱动部710具有成为头单元730的驱动源的滑架马达741、受滑架马达741的旋转来使头单元730往返运动的往返运动机构742。
往返运动机构742具有其两端被框架(未图示)支承的滑架导轴744、与滑架导轴744平行地延伸的正时带743。滑架导轴744能够使滑架732自如地往返运动，并且支承滑架732。进而，滑架732固定在正时带743的一部分上。如果通过滑架马达741的工作，使正时带743行进，则头单元730被滑架导轴744引导而往返运动。在该往返运动时，从头适当地喷出墨水，进行向记录用纸P的打印。
此外，在本实施方式中，表示液体喷射头600以及记录用纸P都移动并且进行打印的液体喷射装置的例子，但本发明的液体喷射装置只要是液体喷射头600以及记录用纸P相互相对地改变位置而向记录用纸P打印的机构即可。另外，在本实施方式中，表示向记录用纸P进行打印的例子，但作为可由本发明的液体喷射装置实施打印的记录介质，没有限定，可以举出布、薄膜、金属等广泛的介质，可适当地变更构成。
控制部760能够控制头单元730、驱动部710以及进纸部750。
进纸部750能够将记录用纸P从托盘721向头单元730侧送入。进纸部750具有成为其驱动源的进纸马达751、通过进纸马达751的工作而旋转的进纸辊752。进纸辊752具有夹着记录用纸P的供送路径而上下对置的从动辊752a以及驱动辊752b。驱动辊752b与进纸马达751连结。如果由控制部760驱动进纸部750，则记录用纸P通过头单元730的下方而供送。
头单元730、驱动部710、控制部760以及进纸部750设置在装置主体720的内部。
液体喷射装置700具有耐压较高的液体喷射头600。由此，液体喷射装置700的液体的喷出能力较高。
此外，上述例示的液体喷射装置700具有一个液体喷射头600，可由该液体喷射头600对记录介质进行打印，但也可具有多个液体喷射头。在液体喷射装置具有多个液体喷射头的情况下，可以使多个液体喷射头分别独立而如上述那样动作，也可使多个液体喷射头相互连结，成为一个集合的头。作为这样的集合的头，例如可举出多个头的各自的喷嘴孔作为整体具有均匀的间隔那样的、行式头。
以上，作为本发明涉及的液体喷射装置的一个例子，说明了喷墨打印机的液体喷射装置700，但本发明涉及的液体喷射装置也可以在工业上利用。作为在这种情况下喷出的液体(液状材料)，可使用通过溶剂或分散介质将各种功能性材料调节为适当的粘度的物质等。本发明的液体喷射装置除了利用在例示的打印机等图像记录装置以外，也可以作为液晶显示器等彩色过滤器的制造中使用的色材喷射装置、有机EL显示器、FED(面发光显示器)、电泳显示器等的电极及彩色过滤器的形成中使用的液体材料喷射装置、生物芯片制造中使用的生物体有机材料喷射装置，适当地使用。
5.实验例以及参考例
以下表示实验例、参考例以及比较例，对本发明更具体地进行说明。此外，本发明并不受以下的实验例等任何限定。
5.1.压电体的制成
实验例1～实验例8、参考例1、参考例2、比较例1、以及比较例2的压电体如以下那样制成。
首先，在所有的例子中，都准备共用的基板(带铂层)。各例的基板是单晶硅基板，使用下述结构，在单晶硅基板上通过热氧化制成绝缘膜二氧化硅，在其上由溅射法堆积铂。
各实验例、各参考例以及各比较例的压电体都在上述基板上，通过化学溶液法层叠BT层以及BLFM层而制成。
在BT层的形成中使用的前体溶液是将2-乙基己酸铋以及四乙氧基钛混合到溶剂正丁醇中而成的物质，使用将前体溶液中包含的铋以及钛的组成设为化学计量组成的物质。
在BLFM层的形成中使用的前体溶液是将2-乙基己酸铋、2-乙基己酸镧、三乙氧基铁、以及2-乙基己酸锰混合到溶剂正丁醇中而成的物质，使用将在前体溶液中包含的各元素的组成设为化学计量组成的物质。
BT层以及BLFM层都由旋涂法涂敷各自的前体溶液，如以下那样，进行干燥、脱脂、结晶化而形成。旋涂的旋转速度以及时间最初设为500rpm·10sec，接着设为3000rpm·30sec。
然后，将涂覆后的前体膜在大气中以150℃～200℃干燥2分钟，除去溶剂。接着，在大气中，以400℃热处理4分钟，将前体膜中的有机成分除去(脱脂)。在各例中，通过一次的上述操作形成的BT层或者BLFM层的厚度为80nm。
在实验例1、2、以及参考例1中，都在将BLFM层叠在第1层的时刻，导入到煅烧炉(Rapid Thermal Annealing(RTA)：快速热退火)中，流动0.5L/min的氮气，并且从600℃到800℃煅烧3分钟。
在实验例3、4、以及比较例1中，都在将BT层层叠在第1层的时刻，导入到煅烧炉(RTA)，流动0.5L/min的氧，并且，从600℃到800煅烧2分钟。
在实验例1～4、参考例1、以及比较例1中，都是层叠7层BT层或者BLFM层的结构，都在层叠第4层、第7层的时刻，导入到煅烧炉(RTA)中，流动0.5L/min的氮气，并且从600℃到800℃，第4层煅烧3分钟，第7层煅烧5分钟。
在实验例5、6以及参考例2中，都在层叠2层BLFM层的时刻，导入到煅烧炉(RTA)中，流动0.5L/min的氮气，并且从600℃到800℃，煅烧3分钟。
在实验例7、8、以及比较例2中，都在层叠2层BT层的时刻，导入到煅烧炉(RTA)中，流动0.5L/min的氧，并且从600℃到800℃煅烧2分钟。
在实验例5～8、参考例2、以及比较例2中，都层叠了8层BLFM层或者BT层，都在层叠第5层、第8层的时刻，导入到煅烧炉(RTA)中，流动0.5L/min的氮气，并且从600℃到800℃，第5层煅烧3分钟，第8层煅烧5分钟。
实验例9～实验例11的压电体如以下那样制成。
在实验例9以及实验例10中，都在BLFM层上层叠2层以及3层BT层，都在层叠第3层、第4层的时刻，导入到煅烧炉(RTA)中，进行氧流动，并且，从600℃到800℃煅烧3分钟。
在实验例11中，在BLFM层层叠2层BT层，在层叠第1层(BLFM层)的时刻，以及层叠第3层的时刻，导入到煅烧炉(RTA)中，进行氧流动，并且从600℃到800℃煅烧3分钟。
在参考例3以及比较例3中，都使BLFM层或者BT层连续而层叠3层，在层叠第3层的时刻，导入到煅烧炉(RTA)中，进行氧流动，并且从600℃到800℃煅烧3分钟。
在图5以及图6中附有表示实验例1～实验例8、参考例1、参考例2、比较例1以及比较例2的层叠的顺序的示意图。在图9中附有表示实验例9～实验例11、参考例3、以及比较例3的层叠的顺序以及煅烧位置的示意图。
5.2.压电体的评价
5.2.1.金属显微镜观察
通过金属显微镜观察各例的压电体的表面。
5.2.2.X射线衍射(XRD)
对于X射线衍射(XRD)图案，在各实验例、参考例以及比较例中，不对各样品的压电体进行图案化，而是导入到Bruker AXS公司制的型号D8 Discover中，使用X射线源Cu-Kα线，在室温下测定。
5.3.评价结果
图5表示实验例1～4、参考例1以及比较例1的压电体的表面观察结果。图6表示实验例5～8、参考例2以及比较例2的压电体的表面观察结果。
如图5以及图6清楚地表示出的那样，明确了各实施例以及参考例的在层叠构造中包含BLFM层的压电体都不产生裂缝地煅烧而成。与此相对，明确了作为仅是BT层的层叠体的各比较例的压电体，在观察结果中都观察到白色的条，产生有裂缝。
由这些可知，层叠了BT层与BLFM层的压电体与仅是BLFM层的压电体相同，难以产生裂缝。
图7表示实验例1～8、参考例1以及2、比较例1以及2的压电体的XRD图案。图7是在实验例1～4、参考例1、以及比较例1中层叠了合计7层的BT层或者BLFM层的状态、在实验例5～8、参考例2、以及比较例2中层叠了合计8层BT层或者BLFM层的状态下进行测定而得到的图。图8表示实验例1～8、参考例1以及2、比较例1以及2的压电体的XRD图案。图8是在实验例1～4、参考例1、以及比较例1中层叠了合计4层BT层或者BLFM层的状态、在实验例5～8、参考例2、以及比较例2中层叠了合计5层BT层或者BLFM层的状态下进行测定而成的图。
观察图7以及图8，实验例2、实验例6以及各参考例的压电体的XRD图案不会观察到出自在钙钛矿型的结晶构造的(110)面上的峰值，明确了具有极其良好的<100>优先取向的构造。与此相对，明确了各比较例的压电体不包含BLFM层，所以产生裂缝，并且，结晶随机取向。
另外，实验例1以及实验例5的压电体在图8所示的层叠数较少的状态(在实验例1中是合计4层，在实验例5中是合计5层)下，与层叠数较多的状态(在实验例1中是合计7层，在实验例5中是合计8层)相比出自在(110)面上的峰值变小的程度与其他的例子相比显著。
由这些的结果可知，如果至少与基板(电极)接触形成BLFM层，则在压电体整体中容易进行<100>优先取向、BT层越接近BLFM层，越容易进行<100>优先取向。
图9表示实验例9～13的压电体的XRD图案。参考例3以及比较例3的样品表示与上述各参考例以及各比较例相同的结果。
根据实验例9以及实验例10的结果，明确了如果在BLFM层上层叠了BT层的状态下进行煅烧则结晶随机取向。另外，根据实验例11的结果，明确了BLFM层可通过在第1层层叠的时刻煅烧，在BT层上取得极其良好的<100>优先取向的构造。根据该结果，明确了通过在BT层的煅烧前，将BLFM层作为种子层煅烧，可加强BLFM层对结晶取向的作用。
以上叙述的实施方式以及变形实施方式可将任意的多个形态适当地组合。由此，组合后的实施方式可起到各个实施方式具有的效果或者叠加的效果。
本发明并不限定于上述实施方式，进而可进行各种变形。例如，本发明包含与实施方式中说明的构成实际上相同的构成(例如，功能、方法以及结果相同的构成、或者目的以及效果相同的构成)。另外，本发明包换置换了实施方式中说明的构成的不是本质部分的构成。另外，本发明包含起到与实施方式中说明的构成相同的作用效果的构成或者实现相同的目的的构成。另外，本发明包含在实施方式中说明的构成中附加了公知技术的构成。

Claims (6)

1.一种液体喷射头，其特征在于，具备包含压电体以及对上述压电体施加电压的电极的压电致动器，
上述压电体具有将以钛酸铋为主成分的层以及以铁锰酸铋镧为主成分的层层叠而成的构造。
2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，
上述压电体的上述以铁锰酸铋镧为主成分的层与上述电极邻接配置。
3.根据权利要求1或2所述的液体喷射头，其特征在于，
具有上述以铁锰酸铋镧为主成分的层被上述以钛酸铋为主成分的层夹持的构造。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的液体喷射头，其特征在于，
上述以钛酸铋为主成分的层的合计厚度为上述以铁锰酸铋镧为主成分的层的合计厚度以上。
5.一种液体喷射装置，其特征在于，
具备权利要求1～4中的任一项所述的液体喷射头。
6.一种压电元件，其特征在于，包含由薄膜法形成的压电体以及对上述压电体施加电压的电极，
上述压电体具有将以钛酸铋为主成分的层、以及以铁锰酸铋镧为主成分的层层叠而成的构造。
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