CN112721450B - 压电元件、液体喷出头以及打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不使用镍酸镧作为取向控制层便能够控制包含钾、钠以及铌的压电体层的取向的压电元件、液体喷出头以及打印机。压电元件包括被设置在基体上的第一电极、被设置在所述第一电极上且包括包含钾、钠以及铌的钙钛矿结构的复合氧化物的压电体层、以及被设置在所述压电体层上的第二电极，所述第一电极是铂层，所述第一电极是(111)择优取向，所述第一电极的平均结晶粒径是200nm以上。

Description

压电元件、液体喷出头以及打印机
技术领域
本发明涉及一种压电元件、液体喷出头以及打印机。
背景技术
从减轻环境负担的观点出发，正在开发不使用铅等有害物质的无铅压电材料。作为像这样的无铅压电材料，铌酸钠钾((K,Na)NbO3：KNN)被认为是有前景的。
例如，在专利文献1中，记载了使用由镍酸镧构成的取向控制层且使由KNN构成的压电体层择优取向于(100)的技术。
但是，在专利文献1中，存在有作为取向控制层的镍酸镧向压电体层中扩散的情况。由此，存在有压电元件的漏电流増加的情况。因此，谋求不将镍酸镧作为取向控制层来使用，而控制包含钾、钠以及铌的压电体层的取向的情况。
专利文献1：日本特开2011-155272号公报
发明内容
本发明所涉及的压电元件的一个方式包括：第一电极，其被设置在基体上；压电体层，其被设置在所述第一电极上，且包括包含钾、钠以及铌的钙钛矿结构的复合氧化物；第二电极，其被设置在所述压电体层上，所述第一电极是铂层，所述第一电极是(111)择优取向，所述第一电极的平均结晶粒径是200nm以上。
在所述压电元件的一个方式中，优选为，所述第一电极的表面粗糙度Rq是2.20nm以上。
在所述压电元件的任意一个方式中，优选为，所述基体包括氧化锆层，所述第一电极被设置在所述氧化锆层上。
本发明所涉及的液体喷出头的一个方式包括：所述压电元件的任意一个方式和设置有喷出液体的喷嘴孔的喷嘴板，所述基体具有流道形成基板，该流道形成基板设置有通过所述压电元件而使容积发生变化的压力产生室，所述喷嘴孔与所述压力产生室连通。
本发明所涉及的打印机的一个方式包括：所述液体喷出头的一个方式；输送机构，其使被记录介质相对于所述液体喷出头进行相对移动；控制部，其对所述液体喷出头以及所述输送机构进行控制。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式所涉及的压电元件的剖视图。
图2是示意性地示出本实施方式所涉及的液体喷出头的分解立体图。
图3是示意性地示出本实施方式所涉及的液体喷出头的俯视图。
图4是示意性地示出本实施方式所涉及的液体喷出头的剖视图。
图5是示意性地示出本实施方式所涉及的打印机的立体图。
图6是实施例1的第一电极的SEM像。
图7是实施例2的第一电极的SEM像。
图8是比较例1的第一电极的SEM像。
图9是表示第一电极的成膜温度及平均结晶粒径、以及压电体层的比I(100)/I(111)的表。
图10是实施例1的第一电极的AFM表面形貌像。
图11是实施例2的第一电极的AFM表面形貌像。
图12是比较例1的第一电极的AFM表面形貌像。
图13是表示第一电极的成膜温度与表面粗糙度Rq的关系的图表。
图14是ψ＝0°下的XRD测量结果。
图15是ψ＝54.74°下的XRD测量结果。
具体实施方式
以下，利用附图，对本发明的优选的实施方式详细地进行说明。另外，在下文中所说明的实施方式并不是对权利要求书中所记载的本发明的内容不当地进行限定的实施方式。此外，在下文中所说明的全部结构并不一定都是本发明的必要构成要件。
1.压电元件
首先，参照附图，对本实施方式所涉及的压电元件进行说明。图1是示意性地示出本实施方式所涉及的压电元件100的剖视图。
如图1所示，压电元件100包括第一电极10、压电体层20、第二电极30。压电元件100被设置在基体2上。
基体2是例如由半导体、绝缘体等而形成的平板。基体2既可以是单层，又可以是层压了多个层的层压体。对于基体2，只要其上表面是平面的形状，则其内部的结构不被限定，也可以是在内部形成有空间等的结构。
在图示的例子中，基体2具有振动板230。振动板230具有可挠性，且通过压电体层20的动作而发生变形。振动板230具有氧化硅层232和被设置在氧化硅层232上的氧化锆层234。氧化硅层232例如是SiO2层。氧化锆层234例如是ZrO2层。
第一电极10被设置在基体2上。在图示的例子中，第一电极10被设置在基体2的氧化锆层234上。第一电极10被设置在基体2与压电体层20之间。第一电极10的形状是层状。第一电极10的厚度例如是3nm以上且200nm以下，优选为10nm以上且100nm以下。第一电极10是铂层。第一电极10的材质是铂。
第一电极10是(111)择优取向。此处，“第一电极10是(111)择优取向”是指，在通过XRD(X-ray diffraction，X射线衍射)测量而得到的X射线衍射强度曲线中，源自第一电极10的(111)面的峰值强度I(111)相对于源自第一电极10的所有的峰值强度的总和IALL之比、即I(111)/IALL为0.70以上。
第一电极10是多晶。第一电极10的平均结晶粒径是200nm以上，优选为210nm以上且300nm以下。第一电极10的平均结晶粒径能够根据通过扫描型电子显微镜(SEM：ScanningElectron Microscope)得到的第一电极10的SEM像来求得。
第一电极10的表面粗糙度Rq例如是2.20nm以上，优选为2.30nm以上且3.5nm以下。“第一电极10的表面粗糙度Rq”是指第一电极10的上表面12的均方根。第一电极10的表面粗糙度Rq能够通过利用原子力显微镜(AFM：Atomic Force Microscope)对上表面12进行测量来求得。
第一电极10是用于向压电体层20施加电压的一个电极。第一电极10是被设置在压电体层20之下的下部电极。
压电体层20设置在第一电极10上。在图示的例子中，压电体层20被设置在第一电极10上以及基体2上。压电体层20被设置在第一电极10与第二电极30之间。压电体层20的厚度例如是200nm以上且2μm以下。通过电压被施加于第一电极10与第二电极30之间，从而压电体层20能够进行变形。
压电体层20包括包含钾(K)、钠(Na)以及铌(Nb)的钙钛矿结构的复合氧化物。压电体层20是例如由KNN构成的KNN层。压电体层20也可以进一步包含有锰(Mn)。即，压电体层20也可以是添加有锰的KNN层。通过压电体层20包括锰，从而能够减少压电元件100的漏电流。如此，压电体层20也可以包含除了钾、钠、铌以及氧(O)之外的添加物。
压电体层20的峰值强度的比I(100)/I(111)例如是100以上。另外，“比I(100)/I(111)”的I(100)是，在X射线衍射强度曲线中，从源自压电体层20的(100)面的峰值强度减去背景强度而得到的值。此外，“比I(100)/I(111)”的I(111)是，在X射线衍射强度曲线中，从源自压电体层20的(111)面的峰值强度减去背景强度而得到的值。以下，还将“压电体层20的比I(100)/I(111)”称为“压电体层20的(100)取向率”。
此处，关于面取向，将压电体层20的结晶结构设为准立方晶体来处理。这是由于难以正确地识别薄膜状的压电体层20的结晶结构，而为了简化说明。但是，关于面取向将压电体层20的结晶结构设为准立方晶体来处理，并不是对压电体层20的结晶结构是例如四方晶、正交晶、单斜晶、菱形体晶等与准立方晶体相比对称性较低的ABO3的结构进行否定。
在压电元件100中，在压电体层20与第一电极10之间并未设置有氧化钛层、钛层、镍酸镧层等层(以下，也称为“氧化钛层等”)。在氧化钛层被设置在压电体层20与第一电极10之间时，通过用于使压电体层20结晶化的烧成，氧化钛层等成分会向压电体层20扩散，从而压电体层20的(100)取向率降低。
进一步而言，在压电元件100中，氧化钛层等并未被设置在第一电极10与基体2之间。在氧化钛层等被设置在第一电极10与基体2之间时，与氧化钛层等被设置在压电体层20与第一电极10之间的情况同样地，压电体层20的(100)取向率降低。在图示的例子中，压电体层20与第一电极10相接，第一电极10与基体2相接。
第二电极30被设置在压电体层20上。在图示的例子中，第二电极30被设置在压电体层20上。另外，虽然未进行图示，但是只要第二电极30与第一电极10电隔离，还可以被设置在压电体层20的侧面以及基体2上。
第二电极30的形状例如是层状。第二电极30的厚度例如是15nm以上且300nm以下。第二电极30是例如铱层、铂层、钌层等金属层、这些金属的导电性氧化物层、钌酸锶层(SrRuO3：SRO)、镍酸镧(LaNiO3：LNO)层等。第二电极30也可以具有将多个上述所例示的层进行层压而得的结构。
第二电极30是，用于向压电体层20施加电压的另一个电极。第二电极30是被设置在压电体层20上的上部电极。
压电元件100例如具有以下的特征。
在压电元件100中，第一电极10是铂层，第一电极10是(111)择优取向，且第一电极10的平均结晶粒径是200nm以上。因而，在压电元件100中，如后述的“5.实施例以及比较例”所示的那样，与第一电极的平均结晶粒径是小于200nm的情况相比，能够提高压电体层20的(100)取向率。以此方式，在压电元件100中，不使用取向控制层，便能够控制压电体层20的取向。
在此，根据本发明人的迄今为止的经验，已知KNN层的(100)取向的部分与KNN层的未(100)取向的部分(例如(111)取向的部分)相比，难以产生裂纹。在压电元件100中，由于压电体层20的(100)取向率较高，所以在压电体层20中难以产生裂纹。
在压电元件100中，第一电极10的表面粗糙度Rq是2.20nm以上。因而，在压电元件100中，如后述的“5.实施例以及比较例”所示的那样，与第一电极的表面粗糙度Rq小于2.20nm的情况相比，能够提高压电体层20的(100)取向率。
2.压电元件的制造方法
接下来，参照附图，对本实施方式所涉及的压电元件100的制造方法进行说明。
如图1所示，准备基体2。具体而言，通过对硅基板进行热氧化而形成氧化硅层232。接下来，在氧化硅层232上通过溅射法等而形成锆层，且通过对该锆层进行热氧化而形成氧化锆层234。由此，能够形成由氧化硅层232以及氧化锆层234构成的振动板230。通过以上的工序，能够准备基体2。
接下来，在基体2上形成第一电极10。第一电极10通过溅射法而被形成。在溅射法中，成膜温度是300℃以上且500℃以下，优选为350℃以上且450℃以下。电压例如是直流且在100W以上且200W以下。导入气体例如是氩气(Ar)。导入气体的流量例如是10sccm以上且以上100sccm以下。导入气体的压力例如是0.1Pa以上且1.0Pa以下。接下来，例如通过光刻以及蚀刻来对第一电极10进行图案形成。
接下来，在第一电极10上形成压电体层20。压电体层20通过溶胶凝胶法或MOD(Metal Organic Deposition：金属有机沉积)等CSD(Chemical Solution Deposition：化学溶液沉积)法而形成。以下，对压电体层20的形成方法进行说明。
首先，通过使例如包含钾的金属络合物、包含钠的金属络合物、包含铌的金属络合物以及包含锰的金属络合物溶解或者是分散在有机溶剂中，从而对前驱体溶液进行调节。
作为包含钾的金属络合物，例如可以列举出2-乙基己酸钾、乙酸钾等。作为包含钠的金属络合物，例如可以列举出2-乙基己酸钠、乙酸钠等。作为包含铌的金属络合物，例如可以列举出2-乙基己酸铌、乙醇铌、五乙氧基铌、五丁氧基铌等。作为包含锰的金属络合物，例如可以列举出2-乙基己酸锰、乙酸锰等。另外，还可以并用两种以上的金属络合物。例如，作为包含钾的金属络合物，也可以并用2-乙基己酸钾和乙酸钾。
作为溶剂，例如可以列举出丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、乙二醇、丙二醇、辛烷、癸烷、环己烷、二甲苯、甲苯、四氢呋喃、乙酸、辛酸、2-正丁氧基乙醇、正辛烷、2-正乙基己烷或者它们的混合溶剂等。
接下来，将被调节成的前驱体溶液利用旋涂法等而涂敷在第一电极10上，从而形成前驱体层。接下来，将前驱体层在例如130℃以上且250℃以下的条件下进行加热并使其干燥固定时间，进一步将干燥后的前驱体层在例如300℃以上且450℃以下的条件下进行加热并保持固定时间，从而进行脱脂。接下来，通过使脱脂后的前驱体层在例如550℃以上且800℃以下的条件下进行烧成，从而使之结晶化。
然后，将上述的从前驱体溶液的涂敷到前驱体层的烧成为止的一系列的工序重复多次。由此，能够形成压电体层20。接下来，例如通过光刻以及蚀刻来对压电体层20进行图案形成。
在前驱体层的干燥以及脱脂中所使用的加热装置是例如加热板。在前驱体层的烧成中所使用的加热装置是红外灯退火装置(Rapid Thermal Annealing，RTA：快速热退火)装置。
接下来，在压电体层20之上形成第二电极30。第二电极30通过例如溅射法或真空蒸镀法等而形成。接下来，例如通过光刻以及蚀刻来对第二电极30进行图案形成。另外，也可以通过相同工序而对第二电极30和压电体层20进行图案形成。
根据以上的工序，能够制造压电元件100。
另外，也可以在形成压电体层20之前，通过氧等离子体灰化装置对第一电极10的上表面12进行氧等离子体灰化。由此，能够去除附着在上表面12上的碳(C)等杂质，从而能够提高压电体层20的(100)取向率。氧等离子体灰化的处理时间是例如0.5分钟以上，优选为0.5分钟以上且5分钟以下。
此外，也可以代替氧等离子体灰化，而通过UV(ultraviolet：紫外线)灯对第一电极10的上表面12以172nm的UV进行照射。UV的照射时间是例如5分钟以上且15分钟以下。
3.液体喷出头
接下来，参照附图，对本实施方式所涉及的液体喷出头进行说明。图2是示意性地示出本实施方式所涉及的液体喷出头200的分解立体图。图3是示意性地示出本实施方式所涉及的液体喷出头200的俯视图。图4是示意性地示出本实施方式所涉及的液体喷出头200的图3的Ⅳ-Ⅳ线剖视图。另外，在图2～图4中，作为相互正交的三个轴，图示了X轴、Y轴以及Z轴。此外，在图2以及图4中，以简化的方式而图示了压电元件100。
如图2～图4所示，液体喷出头200包括例如基体2、压电元件100、喷嘴板220、保护基板240、电路基板250和可塑性基板260。基体2具有流道形成基板210和振动板230。另外，为了便于说明，在图3中，省略了电路基板250的图示。
流道形成基板210例如是硅基板。在流道形成基板210上设置有压力产生室211。压力产生室211通过多个隔壁212而被划分出。压力产生室211通过压电元件100而使容积发生变化。
在流道形成基板210的、压力产生室211的+X轴方向的端部处，设置有第一连通通道213以及第二连通通道214。第一连通通道213被构成为，通过从Y轴方向缩小压力产生室211的+X轴方向的端部，从而使其开口面积变小。第二连通通道214的Y轴方向的宽度例如与压力产生室211的Y轴方向的宽度相同。在第二连通通道214的+X轴方向上设置有与多个第二连通通道214连通的第三连通通道215。第三连通通道215构成歧管216的一部分。歧管216成为各压力产生室211的共用的液室。以此方式，在流道形成基板210上设置有由第一连通通道213、第二连通通道214以及第三连通通道215构成的供给流道217和压力产生室211。供给流道217与压力产生室211连通，且向压力产生室211供给液体。
喷嘴板220被设置在流道形成基板210的一侧的面上。喷嘴板220的材质例如是SUS(Steel Use Stainless：不锈钢)。喷嘴板220通过例如粘合剂或热熔覆膜等而与流道形成基板210接合在一起。在喷嘴板220上沿着Y轴而设置有多个喷嘴孔222。喷嘴孔222与压力产生室211连通，并喷出液体。
振动板230被设置于流道形成基板210的另一侧的面上。振动板230由例如被设置在流道形成基板210上的氧化硅层232和被设置在氧化硅层232上的氧化锆层234构成。
压电元件100被设置于例如振动板230上。压电元件100被设置有多个。压电元件100的数量并未被特别地限定。
在液体喷出头200中，通过具有机电转换特性的压电体层20的变形，从而使振动板230以及第一电极10发生位移。即，在液体喷出头200中，振动板230以及第一电极10实际上具有作为振动板的功能。
第一电极10作为针对每个压力产生室211而独立的单独电极而构成。第一电极10的Y轴方向的宽度小于压力产生室211的Y轴方向的宽度。第一电极10的X轴方向的长度大于压力产生室211的X轴方向的长度。在X轴方向上，第一电极10的两端以夹着压力产生室211的两端的方式而设置。在第一电极10的-X轴方向的端部上连接有引线电极202。
压电体层20的Y轴方向的宽度例如大于第一电极10的Y轴方向的宽度。压电体层20的X轴方向的长度例如大于压力产生室211的X轴方向的长度。第一电极10的+X轴方向的端部例如位于压电体层20的+X轴方向的端部与压力产生室211的+X轴方向的端部之间。第一电极10的+X轴方向的端部被压电体层20覆盖。另一方面，压电体层20的-X轴方向的端部例如位于第一电极10的-X轴方向侧的端部与压力产生室211的+X轴方向的端部之间。第一电极10的-X轴方向侧的端部并未被压电体层20覆盖。
第二电极30例如被连续地设置在压电体层20以及振动板230上。第二电极30作为多个压电元件100所共用的共用电极而构成。
保护基板240通过粘合剂203而与流道形成基板210接合在一起。在保护基板240上设置有贯穿孔242。在图示的例子中，贯穿孔242于Z轴方向上贯穿保护基板240，且与第三连通通道215连通。贯穿孔242以及第三连通通道215构成了成为各压力产生室211的共用的液室的歧管216。进一步而言，在保护基板240上设置有于Z轴方向上贯穿保护基板240的贯穿孔244。引线电极202的端部位于贯穿孔244中。
在保护基板240上设置有开口部246。开口部246是用于不阻碍压电元件100的驱动的空间。开口部246既可以被密封，也可以不被密封。
电路基板250被设置于保护基板240上。电路基板250中包括，用于驱动压电元件100的半导体集成电路(IC：Integrated Circuit)。电路基板250和引线电极202经由连接配线204而被电连接。
可塑性基板260被设置于保护基板240上。可塑性基板260具有，被设置于保护基板240上的密封层262和被设置于密封层262上的固定板264。密封层262是用于对歧管216进行密封的层。密封层262例如具有可挠性。在固定板264上设置有贯穿孔266。贯穿孔266于Z轴方向上贯穿固定板264。贯穿孔266在从Z轴方向进行观察时，被设置在与歧管216重叠的位置处。
4.打印机
接下来，参照附图，对本实施方式所涉及的打印机进行说明。图5是示意性地示出本实施方式所涉及的打印机300的立体图。
打印机300是喷墨式打印机。如图5所示，打印机300包括头单元310。头单元310例如具有液体喷出头200。液体喷出头200的数量并未被特别地限定。头单元310以可拆装的方式而设置有构成供给单元的盒312、314。搭载有头单元310的滑架316以轴向移动自如的方式被设置在滑架轴322上，且喷出从液体供给单元被供给的液体，其中，所述滑架轴322被安装于装置主体320上。
此处，液体只需是物质处于液相时的状态的材料即可，溶胶、凝胶等这样的液状状态的材料也被包含在液体中。此外，除了作为物质的一种状态的液体之外，由颜料或金属粒子等固体物构成的功能材料的粒子被溶解、分散或者是混合在溶剂中而成的物质也被包含在液体中。作为液体的代表性的示例可以列举出油墨或液晶乳化剂等。油墨是指，一般性的水性油墨以及油性油墨和胶状油墨、热溶性油墨等的包含各种液状组合物在内的物质。
在打印机300中，通过经由未图示的多个齿轮以及同步带332而向滑架316传递驱动电机330的驱动力，从而使搭载了头单元310的滑架316沿着滑架轴322进行移动。另一方面，在装置主体320上设置有作为输送机构的输送辊340，该输送辊340使作为纸张等被记录介质的薄片S相对于液体喷出头200而进行相对移动。对薄片S进行输送的输送机构并不限于输送辊，也可以是带或滚筒等。
打印机300包括，作为对液体喷出头200以及输送辊340进行控制的控制部的打印机控制器350。打印机控制器350与液体喷出头200的电路基板250电连接。打印机控制器350具备例如对各种数据临时性地进行存储的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、对控制程序等进行存储的ROM(Read Only Memory：只读存储器)、CPU(Central ProcessingUnit：中央处理器)以及产生用于向液体喷出头200进行供给的驱动信号的驱动信号产生电路等。
另外，压电元件100并不限于液体喷出头以及打印机，能够被应用于广泛的用途。压电元件100被适当地用作例如超声波电机、振动式除尘装置、压电变压器、压电扬声器、压电泵、压力-电气转换设备等的压电致动器。此外，压电元件100被适当地用作例如超声波检测器、角速度传感器、加速度传感器、振动传感器、倾斜传感器、压力传感器、碰撞传感器、人体感应传感器、红外线传感器、太赫兹传感器、热量检测传感器、热释电传感器、压电传感器等的压电方式的传感器元件。此外，压电元件100被适当地用作铁电体存储器(FeRAM)、铁电体晶体管(FeFET)、铁电体运算电路(FeLogic)、铁电体电容器等的铁电体元件。此外，压电元件100被适当地用作波长转换器、光导波路、光路调制器、折射率控制元件、电子快门机构等的电压控制式的光学元件。
5.实施例以及比较例
5.1.试样的制作
5.1.1.实施例1
在实施例1中，通过对6英寸的硅基板进行热氧化，从而在硅基板上形成氧化硅层。接下来，通过溅射法，而在氧化硅层上形成锆层，且通过使其热氧化，从而形成氧化锆层。
接下来，通过溅射法，在氧化锆层上形成厚度50nm的铂层作为第一电极。在溅射法中，设成膜温度为450℃、电压以直流而为150W、Ar气体的流量为40sccm、Ar气体的压力为0.4Pa。
接下来，通过以下的顺序，从而在第一电极上形成压电体层。
以使由2-乙基己酸钾、2-乙基己酸钠、2-乙基己酸铌、2-乙基己酸锰构成的前驱体溶液成为(K0.4Na0.6)(Nb0.995Mn0.005)O3。的方式进行调合。接下来，通过旋涂法，将前驱体溶液涂敷在第一电极上。之后，以180℃的条件实施干燥，以350℃的条件实施脱脂，且利用RTA装置的方式在750℃的条件实施3分钟加热处理。
将上述的工序重复三次，从而形成厚度250nm的压电体层。
5.1.2.实施例2
在实施例2中，除了将形成第一电极时的溅射法中的成膜温度设为350℃之外，与实施例1同样地制作。
5.1.3.比较例1
在比较例1中，除了将形成第一电极时的溅射法中的成膜温度设为250℃之外，与实施例1同样地制作。
5.2.SEM观察
在实施例1、实施例2以及比较例1中，对于形成压电体层之前的第一电极的表面进行SEM观察。SEM观察使用ZEISS(蔡司)公司制的“ULTRA55”。设为加速电压：1kV，孔径：30μm。
图6是实施例1的第一电极的SEM像。图7是实施例2的第一电极的SEM像。图8是比较例1的第一电极的SEM像。
根据图6～图8的SEM像而计算出第一电极的平均结晶粒径。在下文中，对第一电极的平均结晶粒径的计算方法进行说明。
利用SEM(扫描型电子显微镜)对被平面地形成的第一电极进行观察。此时，从第一电极的大致铅直上方进行观察。也就是对第一电极进行俯视观察。然后，随机选择2000nm×2000nm见方的视场，并将其设为用于测量平均粒径的视场。以能够在该视场内观察到结晶粒的轮廓的程度的分辨率(分辨力)而取得图像(数据)。另外，一般而言，由于在结晶粒和结晶粒边界处具有不同的二次电子发射效率，因此能够在观测结晶粒的同时以适当的倍率获取数据。此外，在难以观测结晶粒边界的情况下，也可以以不损伤第一电极的结晶粒的程度例如进行蚀刻或研磨的方法来进行观察。接下来，随机选择五个以上完全包含在所获得的2000nm×2000nm见方的图像内的结晶粒。即使完全包含在图像内的结晶粒为一个以上且四个以下，也能够执行平均粒径的计算。此外，当在图像内完全包含的结晶粒一个都没有(0个)的情况下，将平均粒径视为1000nm而不取平均值。关于被选择的各结晶粒，分别测量最大直径长度。最大直径定义为，确定结晶粒的轮廓且以不超出该轮廓的方式而能够在内侧画出的最长的直线线段的长度。然后，将所获得的各结晶粒的最大直径长度的平均值设为第一电极的结晶粒的平均粒径。
图9是表示第一电极的平均结晶粒径的表。根据图9可知，形成第一电极时的溅射法中的成膜温度越高，第一电极的结晶粒径越大。
5.3.AFM观察
在实施例1、实施例2以及比较例1中，对于形成压电体层之前的第一电极的表面进行了AFM观察。AFM观察利用Digital Instruments(数字仪器)公司制的“NanoscopeⅢ”。
图10是实施例1的第一电极的AFM表面形貌像。图11是实施例2的第一电极的AFM表面形貌像。图12是比较例1的第一电极的AFM表面形貌像。图10～图12的AFM表面形貌像的视场是1μm×1μm。
根据图10～图12的AFM表面形貌像而计算出第一电极的表面粗糙度Rq。在图9中，示出第一电极的表面粗糙度Rq。此外，图13是表示形成第一电极时的溅射法中的成膜温度与第一电极的表面粗糙度Rq的关系的图表。
根据图9以及图13可知，形成第一电极时的溅射法中的成膜温度越高，第一电极的表面粗糙度Rq越大。
5.4.XRD测量
在实施例1、实施例2以及比较例1中，对于被设置于第一电极上的压电体层进行XRD测量。XRD测量使用Bruker(布鲁克)公司制的“D8 DISCOVER with GADDS”。以管电压：50kV、管电流：100mA、检测器距离：15cm、准直管径：0.3mm的条件来对ψ＝0°以及54.74°下的二维数据进行测量。关于ψ＝0°，将测量时间设为240sec，关于ψ＝54.74°，将测量时间设为480sec。对于所获得的二维数据，通过附属的软件，设为2θ范围：20°～50°、χ范围：-100°～-80°、步进宽度：0.02°、强度标准化法：Bin normalized，而转换为X射线衍射强度曲线。
图14是ψ＝0°下的XRD测量结果。图15是ψ＝54.74°下的XRD测量结果。根据ψ＝0°下的XRD测量，能够确认源自压电体层的(100)面的峰值。根据ψ＝54.74°下的XRD测量，能够确认源自压电体层的(111)面的峰值。
在图9示出了压电体层的I(100)、I(111)、以及比I(100)/I(111)。另外，在图9中，“I(100)”是从在图14所测量出的源自压电体层的(100)面的峰值强度中减去作为背景强度的“55”而得到的值。此外，“I(111)”是从在图15所测量出的源自压电体层的(111)面的峰值强度中减去作为背景强度的“200”而得到的值。
如图9所示，第一电极的平均结晶粒径是200μm以上的实施例1、实施例2，与第一电极的平均结晶粒径小于200μm的比较例1相比，压电体层的I(100)/I(111)强度较高。由此可知，通过使第一电极的平均结晶粒径为200μm以上，能够提高压电体层的(100)取向率的情况。
进一步而言，如图9所示，第一电极的表面粗糙度Rq是2.20nm以上的实施例1、实施例2，与第一电极的表面粗糙度Rq小于2.20nm的比较例1相比，压电体层的I(100)/I(111)强度较高。
本发明并不被限定于上述的实施方式，其能够进行各种各样的变形。例如，本发明包括实质上与实施方式中所说明的结构相同的结构。实质上相同的结构是指，例如功能、方法以及结果相同的结构，或者目的以及效果相同的结构。此外，本发明包括对实施方式中所说明的结构的非本质性的部分进行了置换的结构。此外，本发明包括能够获得与实施方式中所说明的结构相同的作用效果的结构，或者是能够达成相同的目的的结构。此外，本发明包括在实施方式中所说明的结构中附加了公知技术的结构。
符号说明
2…基体；10…第一电极；12…上表面；20…压电体层；30…第二电极；100…压电元件；200…液体喷出头；202…引线电极；203…粘合剂；204…连接配线；210…流道形成基板；211…压力产生室；212…隔壁；213…第一连通通道；214…第二连通通道；215…第三连通通道；216…歧管；217…供给流道；220…喷嘴板；222…喷嘴孔；230…振动板；232…氧化硅层；234…氧化锆层；240…保护基板；242、244…贯穿孔；246…开口部；250…电路基板；260…可塑性基板；262…密封层；264…固定板；266…贯穿孔；300…打印机；310…头单元；312、314…盒；316…滑架；320…装置主体；322…滑架轴；330…驱动电机；332…同步带；340…输送辊；350…打印机控制器。

Claims (4)

1.一种压电元件，包括：
第一电极，其被设置在基体上；
压电体层，其被设置在所述第一电极上，且包括包含钾、钠以及铌的钙钛矿结构的复合氧化物；
第二电极，其被设置在所述压电体层上，
所述第一电极是铂层，
所述第一电极是(111)择优取向，
所述第一电极的平均结晶粒径是200nm以上，
所述第一电极的表面粗糙度Rq是2.20nm以上且3.5nm以下。
2.如权利要求1所述的压电元件，其中，
所述基体包括氧化锆层，
所述第一电极被设置在所述氧化锆层上。
3.一种液体喷出头，包括：
权利要求1或2所述的压电元件；
喷嘴板，其设置有喷出液体的喷嘴孔；
所述基体具有流道形成基板，该流道形成基板设置有通过所述压电元件而使容积发生变化的压力产生室，
所述喷嘴孔与所述压力产生室连通。
4.一种打印机，包括：
权利要求3所述的液体喷出头；
输送机构，其使被记录介质相对于所述液体喷出头进行相对移动；
控制部，其对所述液体喷出头以及所述输送机构进行控制。
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