本發(fā)明涉及壓電元件、壓電致動器裝置、液體噴射頭、液體噴射裝置以及超聲波測定裝置。

背景技術(shù)：
在相關(guān)技術(shù)中，作為壓電元件，其中由壓電材料形成的壓電體層介于兩個電極之間的元件是常見的，并且壓電元件被廣泛用作超聲波測定裝置中的超聲波傳輸元件和超聲波接收元件以及液體噴射頭中的彎曲振動模式致動器裝置。可以包括鋯鈦酸鉛(PZT)作為在這種類型的壓電體層中所使用的壓電材料的代表性示例(參見PTL1)。PZT根本上具有菱面體晶體結(jié)構(gòu)，并且被構(gòu)造成通過作為施加電場的結(jié)果誘導(dǎo)電偶極矩而顯示壓電特性(應(yīng)變的量)。同時，在壓電材料中，利用不同于上述理論的所謂的90度疇旋轉(zhuǎn)的壓電材料是公知的。例如，這種壓電材料向四方的且a軸分量、b軸分量和c軸分量是混合的晶體施加電場，并且這種壓電材料被構(gòu)造成顯示作為a軸分量和b軸分量在c軸分量處旋轉(zhuǎn)了90度的結(jié)果的壓電特性(應(yīng)變的量)。引用列表專利文獻PTL1：JP-A-2001-223404

技術(shù)實現(xiàn)要素：
技術(shù)問題然而，近年來，已有在液體噴射頭中期望進一步提高密度和提高性能的情況，并且問題在于，即使在其中位移是利用90度疇旋轉(zhuǎn)等引起的壓電體層中也期望提高壓電常數(shù)。另外，就通過提高壓電常數(shù)來實現(xiàn)壓電特性方面的改善而言，因為在壓電體層的剛性低時由壓電體層本身阻礙位移的情況被抑制，因而如果能夠降低整個壓電體層的楊氏模量，那么是有利的。這些事項也以相同的方式存在于在除了液體噴射頭之外的應(yīng)用中所使用的壓電元件中。因此，本發(fā)明的目的是提供能夠提高壓電體層的壓電常數(shù)的壓電元件、壓電致動器裝置、液體噴射頭、液體噴射裝置以及超聲波測定裝置。問題的解決方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種壓電元件。該壓電元件包括：基板；設(shè)置在基板上的第一電極；壓電體層，其設(shè)置在第一電極上并且由含有Pb、Nb和Ti的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物的晶體構(gòu)成；以及設(shè)置在壓電體層上的第二電極。所述晶體具有四方結(jié)構(gòu)并且沿基板是{100}取向。具有(100)面的區(qū)域和具有(001)面的區(qū)域在所述晶體的晶格內(nèi)是混合的，所述具有(100)面的區(qū)域和具有(001)面的區(qū)域相對于第一電極、壓電體和第二電極的層疊方向是垂直的。根據(jù)該方面，可以提高其中位移是利用90度疇旋轉(zhuǎn)引起的壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得具有優(yōu)異壓電特性的壓電元件。在這種情況下，優(yōu)選的是，構(gòu)成壓電體層的至少一部分的層的復(fù)合氧化物由以下通式(1)表示，xPb(Mg，Nb)O3-(1-x)PbTiO3(1)其中x大于或等于0.20并且小于或等于0.60。作為該構(gòu)造的結(jié)果，可以提高其中位移是利用90度疇旋轉(zhuǎn)引起的壓電元件的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得具有優(yōu)異壓電特性的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，所述晶體的晶粒直徑D(002)小于或等于15nm。作為該構(gòu)造的結(jié)果，因為晶體的尺寸較小，并因此可以有效地發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)，所以可以提高壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得具有更優(yōu)異的壓電特性的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，在所述晶體中晶粒直徑D(200)與晶粒直徑D(002)之比(D(200)/D(002))大于3。作為該構(gòu)造的結(jié)果，因為通過使晶粒直徑D(002)比晶粒直徑D(200)小一定的量可以有效地發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)，所以可以提高壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得具有更優(yōu)異的壓電特性的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，壓電體層包括形成在第一電極上的底層和設(shè)置在底層上的主層。在該構(gòu)造中，優(yōu)選的是，底層具有與構(gòu)成主層的復(fù)合氧化物的c軸的小于1％的晶格匹配性，并且具有與構(gòu)成主層的復(fù)合氧化物的a軸和b軸的大于或等于1％的晶格失配性。作為該構(gòu)造的結(jié)果，使得形成主層的壓電材料的取向控制更容易，并且此外，因為可以使四方的壓電材料的c軸分量穩(wěn)定，所以可以提高壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得具有更優(yōu)異的壓電特性的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，主層的介電常數(shù)小于底層的介電常數(shù)。作為該構(gòu)造的結(jié)果，因為由于電壓被有效地施加至主層的事實而在低電壓下可以發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)，所以可以提高壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得具有更優(yōu)異的壓電特性的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，構(gòu)成主層的復(fù)合氧化物的c軸與a軸之比(c/a)為1.026至1.015。作為該構(gòu)造的結(jié)果，因為可以有效地發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)，所以可以提高壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得具有更優(yōu)異的壓電特性的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，底層由PZT構(gòu)成。作為該構(gòu)造的結(jié)果，使得形成主層的壓電材料的取向控制更容易，并且因此可以獲得具有更優(yōu)異的壓電特性的壓電元件。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種壓電元件，該壓電元件包括：基板；設(shè)置在基板上的第一電極；壓電體層，其設(shè)置在第一電極上并且由含有Pb、Nb和Ti的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物的晶體構(gòu)成；以及設(shè)置在壓電體層上的第二電極。在該壓電元件中，壓電體層包括形成在第一電極上的底層和設(shè)置在底層上的主層，并且整個壓電體層在短路模式下的楊氏模量小于底層在短路模式下的楊氏模量的25％。根據(jù)所述方面，因為整個壓電體層的剛性設(shè)置得低，所以可以獲得由于壓電常數(shù)的提高而能夠?qū)崿F(xiàn)壓電特性的改善的壓電元件。在這種情況下，優(yōu)選的是，整個壓電體層在短路模式下的楊氏模量小于或等于整個壓電體層在開路模式下的楊氏模量的50％。因為壓電效應(yīng)的貢獻較大，并且因此可以說壓電體層通過在短路模式下的楊氏模量比在開路模式下的楊氏模量小一定的量而具有優(yōu)異的電-機械轉(zhuǎn)換性能，所以可以獲得能夠進一步實現(xiàn)壓電特性的改善的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，晶體具有四方結(jié)構(gòu)并且沿基板是{100}取向。具有(100)面的區(qū)域和具有(001)面的區(qū)域在所述晶體的晶格內(nèi)是混合的，所述具有(100)面的區(qū)域和具有(001)面的區(qū)域相對于第一電極、壓電體和第二電極的層疊方向是垂直的。作為該構(gòu)造的結(jié)果，因為除了將整個壓電體層的剛性設(shè)置得低之外，還可以獲得對于壓電體層的其中位移是利用90度疇旋轉(zhuǎn)引起的層的壓電常數(shù)的提高，所以可以獲得能夠進一步實現(xiàn)壓電特性的改善的壓電元件。此外，優(yōu)選的是所述晶體的晶粒直徑D(002)小于或等于15nm。作為該構(gòu)造的結(jié)果，由于可以通過使晶體小于一定量而有效地發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)，所以可以獲得能夠進一步實現(xiàn)壓電特性的改善的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，在所述晶體中晶粒直徑D(200)與晶粒直徑D(002)之比(D(200)/D(002))大于3。作為該構(gòu)造的結(jié)果，由于可以通過晶粒直徑D(002)比晶粒直徑D(200)小一定的量而有效地發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)，所以可以獲得能夠進一步實現(xiàn)壓電特性的改善的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，底層具有與構(gòu)成主層的復(fù)合氧化物的c軸的小于1％的晶格匹配性，并且底層具有與構(gòu)成主層的復(fù)合氧化物的a軸和b軸的大于或等于1％的晶格失配性。作為該構(gòu)造的結(jié)果，使形成主層的壓電材料的取向控制更容易，并且此外，因為可以使四方的壓電材料的c軸分量穩(wěn)定，所以提高了壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得能夠進一步實現(xiàn)壓電特性的改善的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，主層的介電常數(shù)小于底層的介電常數(shù)。作為該構(gòu)造的結(jié)果，因為電壓被有效地施加至主層，所以可以在較低的電壓下發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)。此外，優(yōu)選的是，構(gòu)成主層的復(fù)合氧化物的c軸與a軸之比(c/a)為1.026至1.015。作為該構(gòu)造的結(jié)果，因為可以有效地發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)，所以可以獲得能夠進一步實現(xiàn)壓電特性的改善的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，構(gòu)成主層的復(fù)合氧化物由以下的通式(1)表示，xPb(Mg，Nb)O3-(1-x)PbTiO3(1)其中x大于或等于0.20并且小于或等于0.60。作為該構(gòu)造的結(jié)果，可以提高其中位移是利用90度疇旋轉(zhuǎn)引起的壓電元件的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得能夠進一步實現(xiàn)壓電特性的改善的壓電元件。此外，優(yōu)選的是，底層由PZT構(gòu)成。作為該構(gòu)造的結(jié)果，使形成主層的壓電材料的取向控制更容易，并且因此可以獲得能夠進一步實現(xiàn)壓電特性的改善的壓電元件。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種包括任一上述壓電元件的致動器裝置。根據(jù)該方面，可以提高壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得包括具有優(yōu)異的壓電特性的壓電元件的致動器裝置。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種包括上述致動器裝置的液體噴射頭。根據(jù)該方面，可以提高壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得包括具有優(yōu)異的壓電特性的壓電元件的液體噴射頭。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種包括上述液體噴射頭的液體噴射裝置。根據(jù)該方面，可以提高壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得包括具有優(yōu)異的壓電特性的壓電元件的液體噴射裝置。根據(jù)本發(fā)明的還一方面，提供了一種包括任一上述壓電元件的超聲波測定裝置。根據(jù)該方面，可以提高壓電體層的壓電常數(shù)，并且因此可以獲得包括具有優(yōu)異的壓電特性以及優(yōu)異的超聲波傳輸特性和超聲波接收特性的壓電元件的超聲波測定裝置。附圖說明[圖1]圖1是示出根據(jù)實施方案1的記錄裝置的示意性構(gòu)造的圖。[圖2]圖2是示出根據(jù)實施方案1的記錄頭的分解透視圖。[圖3A]圖3A是示出根據(jù)實施方案1的記錄頭的平面圖。[圖3B]圖3B是示出根據(jù)實施方案1的記錄頭的截面圖。[圖4]圖4是描述根據(jù)實施方案1的壓電元件的圖。[圖5]圖5是描述根據(jù)實施方案1的壓電元件的圖。[圖6A]圖6A是示出根據(jù)實施方案1的壓電元件和記錄頭的生產(chǎn)實例的圖。[圖6B]圖6B是示出根據(jù)實施方案1的壓電元件和記錄頭的生產(chǎn)實例的圖。[圖6C]圖6C是示出根據(jù)實施方案1的壓電元件和記錄頭的生產(chǎn)實例的圖。[圖6D]圖6D是示出根據(jù)實施方案1的壓電元件和記錄頭的生產(chǎn)實例的圖。[圖7A]圖7A是示出根據(jù)實施方案1的壓電元件和記錄頭的生產(chǎn)實例的圖。[圖7B]圖7B是示出根據(jù)實施方案1的壓電元件和記錄頭的生產(chǎn)實例的圖。[圖7C]圖7C是示出根據(jù)實施方案1的壓電元件和記錄頭的生產(chǎn)實例的圖。[圖8A]圖8A是描述理想狀態(tài)的疇結(jié)構(gòu)的圖。[圖8B]圖8B是描述在喚醒(Wake-up)過程之前的疇結(jié)構(gòu)的圖。[圖8C]圖8C是描述在喚醒過程之后的疇結(jié)構(gòu)的圖。[圖9]圖9是示出根據(jù)實施方案1的壓電元件的修改實例的圖。[圖10A]圖10A是描述與壓電元件相關(guān)的楊氏模量和壓電特性之間的關(guān)系的圖。[圖10B]圖10B是描述與壓電元件相關(guān)的楊氏模量和壓電特性之間的關(guān)系的圖。[圖11A]圖11A是描述根據(jù)實施例的壓電元件的極化量(P)與電壓(E)之間的關(guān)系的圖。[圖11B]圖11B是描述根據(jù)實施例的壓電元件的極化量(P)與電壓(E)之間的關(guān)系的圖。[圖12]圖12是描述與根據(jù)實施方案1的壓電元件相關(guān)的X射線衍射圖案的圖。[圖13]圖13是描述與根據(jù)實施方案1的壓電元件相關(guān)的X射線衍射圖案的圖。[圖14A]圖14A是描述根據(jù)實施例的壓電元件的晶粒直徑的組成依賴性的圖。[圖14B]圖14B是描述根據(jù)實施例的壓電元件的晶粒直徑的組成依賴性的圖。[圖15]圖15是描述根據(jù)實施例的壓電元件的電場誘導(dǎo)應(yīng)變常數(shù)的組成依賴性的圖。[圖16]圖16是示出根據(jù)實施例的壓電元件的阻抗的頻率依賴性的圖。[圖17]圖17是用于識別共振模式的構(gòu)造的示意圖。[圖18A]圖18A是示出利用致動器設(shè)計值的振動模式計算結(jié)果的圖。[圖18B]圖18B是示出利用致動器設(shè)計值的振動模式計算結(jié)果的圖。具體實施方式在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實施方案。然而，下面的說明示出了本發(fā)明的一個方面，并且可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)以任意方式作出改變。在各附圖中已經(jīng)給定相同附圖標(biāo)記的部件表示相同的構(gòu)件，并且其說明已經(jīng)被適當(dāng)省略。[實施方案1]圖1是噴墨型記錄設(shè)備，其為根據(jù)本發(fā)明的實施方案1的液體噴射裝置的一個實例。如在附圖中所示出的，在噴墨型記錄裝置I中，構(gòu)成供給裝置的墨盒2A和2B以可拆卸的方式設(shè)置在具有多個噴墨型記錄頭的噴墨型記錄頭單元(頭單元)II中。頭單元II所安裝于其中的滑架3以其中滑架3沿著軸向可運動并且滑架3例如被設(shè)置為分別釋放黑色墨組合物和彩色墨組合物的方式設(shè)置在滑架軸5上，所述滑架軸5被附接至裝置主體4。此外，驅(qū)動馬達6的驅(qū)動力經(jīng)由未在附圖中示出的多個齒輪和同步帶7被傳送至滑架3，并且頭單元II所安裝于其中的滑架3沿著滑架軸5運動。同時，輸送輥8被設(shè)置在裝置主體4中作為輸送裝置，并且作為諸如紙的記錄介質(zhì)的記錄片材S通過輸送輥8被輸送。另外，輸送記錄片材S的輸送裝置可以是、但不限于輸送輥，并且可以是帶、滾筒等。接下來，將參照圖2至圖3B來描述安裝在這種類型的噴墨型記錄裝置I中的噴墨型記錄頭1的一個實例。圖2是作為根據(jù)本實施方案的液體噴射頭的一個實例的噴墨型記錄頭的分解透視圖。此外，圖3A是流動通道形成基板的壓電元件側(cè)的平面圖，而圖3B是與圖3A中的線IIIB-IIIB對應(yīng)的截面圖。如在附圖中所示出的，壓力產(chǎn)生室12形成在流動通道形成基板10中。此外，被多個隔壁11隔開的壓力產(chǎn)生室12沿著其中平行布置有多個釋放相同顏色的墨的噴嘴開口21的方向被平行布置。在下文中，該方向?qū)⒈环Q為壓力產(chǎn)生室12的布置方向或者第一方向X，并且與第一方向X正交的方向被稱為第二方向Y。供墨通道13和連通通道14在流動通道形成基板10的壓力產(chǎn)生室12的第二方向Y上的端部側(cè)被多個隔壁11隔開，所述供墨通道13通過從第一方向X限制壓力產(chǎn)生室12的一側(cè)來減小開口面積，所述連通通道14在第一方向X上具有與壓力產(chǎn)生室12基本相同的寬度。構(gòu)成歧管100(其為各個壓力產(chǎn)生室12的共用墨室)的一部分的連通部15形成在連通通道14的外側(cè)上(在第二方向Y上與壓力產(chǎn)生室12相對的側(cè))。也就是說，包括壓力產(chǎn)生室12、供墨通道13、連通通道14和連通部15的液體流動通道形成在流動通道形成基板10中。噴嘴板20利用粘合劑、熱焊接膜等接合至流動通道形成基板10的第一側(cè)面(即壓力產(chǎn)生室12等的液體流動通道是開放的表面)，與各個壓力產(chǎn)生室12連通的噴嘴開口21穿透噴嘴板20。噴嘴開口21沿著第一方向X平行地布置在噴嘴板20上。振動板50形成在流動通道形成基板10的面對第一表面?zhèn)鹊牡诙砻鎮(zhèn)壬?。振動?0可以由設(shè)置在流動通道形成基板10上的彈性膜51和設(shè)置在彈性膜51上的絕緣體膜52構(gòu)成。然而，振動板50不限于上述構(gòu)造，并且彈性膜可以利用減薄處理由流動通道形成基板10的一部分構(gòu)成。利用例如由鈦構(gòu)成的密合層由第一電極60、壓電體層70和第二電極80構(gòu)成的壓電元件300形成在絕緣體膜52上。然而，可以省略密合層。壓電體層70的至少一部分層由當(dāng)向其施加電壓時對位移特性有主要貢獻的主層70m構(gòu)成，并且特別地，如將要在下文詳細描述的，本實施方案的壓電體層70由形成在第一電極60上的底層70a和設(shè)置在底層70a上的主層70m構(gòu)成。然而，可以省略底層70a，并且也可以構(gòu)造整個壓電體層70以形成主層70m。在本實施方案中，壓電元件300和振動板50被統(tǒng)稱為致動器裝置(致動器)，其中位移是由于壓電元件300的驅(qū)動引起的。此外，振動板50和第一電極60充當(dāng)振動板，但是該構(gòu)造不限于此。其中不設(shè)置彈性膜51和絕緣體膜52中的之一或兩者以及第一電極60僅充當(dāng)振動板的構(gòu)造也是可以的。此外，壓電元件300本身還有效地包括振動板的功能的構(gòu)造也是可以的。在第一電極60直接地設(shè)置在流動通道形成基板10上的情況下，優(yōu)選的是，用絕緣保護膜等保護第一電極60使得在第一電極60與墨之間沒有傳導(dǎo)。在這種壓電元件300中，通常電極中的任一者被設(shè)置為共用電極，并且另一電極通過圖案化被設(shè)置為單獨的電極用于各個壓力產(chǎn)生室12。在本實施方案中，第一電極60被設(shè)置為單獨的電極，而第二電極80被設(shè)置為共用電極，但是為了方便驅(qū)動電路120或連接配線121，該構(gòu)造可以相反。在本實施方案中，第二電極80通過跨經(jīng)多個壓力產(chǎn)生室12連續(xù)地形成而被設(shè)置為共用電極。第二電極80設(shè)置在壓電體層70的與第一電極60相反的表面?zhèn)壬?。上述第一電極60和第二電極80的材料不受特別限制，只要材料是導(dǎo)電的即可，并且優(yōu)選地使用諸如鉑(Pt)或銥(Ir)的貴金屬。包括構(gòu)成歧管100的至少一部分的歧管部32的保護基板30利用粘合劑35被接合至其上形成有壓電元件300的流動通道形成基板10，即被接合至振動板50、第一電極60和鉛電極90。在本實施方案中，歧管部32通過沿著厚度方向穿透保護基板30而跨經(jīng)壓力產(chǎn)生室12的整個寬度方向形成。歧管100以上述方式與流動通道形成基板10的連通部15連接，并且構(gòu)成對各個壓力產(chǎn)生室12而言共用的墨室。此外，僅歧管部32可以通過將流動通道形成基板10的連通部15劃分成用于各個壓力產(chǎn)生室12的多個部分而被用作歧管。此外，例如，僅壓力產(chǎn)生室12可以被設(shè)置在流動通道形成基板10中，并且與歧管和各個壓力產(chǎn)生室12連通的供墨通道13可以被設(shè)置在介于流動通道形成基板10與保護基板30之間的彈性膜51和絕緣體膜52中。包括具有足夠的不阻礙壓電元件300的運動之程度的空間的壓電元件保持部31被設(shè)置在保護基板30中的面對壓電元件300的區(qū)域中。另外，只要壓電元件保持部31保持具有足夠的不阻礙壓電元件300的運動之程度的空間，則該空間可以是密閉的或者可以不是密閉的。起信號處理單元作用的驅(qū)動電路120被固定在保護基板30上。例如，驅(qū)動電路120可以使用電路板、半導(dǎo)體集成電路(IC)等，并且被連接至打印機控制器(圖1中的200)。驅(qū)動電路120和鉛電極90可以經(jīng)由由諸如通過通孔33插入的接合線的導(dǎo)線構(gòu)成的連接配線121電連接。此外，包括密封膜41和固定板42的柔性基板40被接合至保護基板30。密封膜41由具有低剛性的材料形成，并且歧管部32的表面利用密封膜41密封。此外，固定板42可以利用諸如金屬的硬材料構(gòu)成。因為固定板42的面對歧管100的區(qū)域形成其中固定板42已經(jīng)沿著厚度方向被完全移除的開口部43，所以歧管100的表面被柔性密封膜41密封。將利用圖4和圖5來描述根據(jù)本實施方案的壓電元件。圖4是描述所謂的90度疇旋轉(zhuǎn)的圖。圖5是描述本實施方案的一個方面的圖，其中壓電體層70包括形成在第一電極60上的底層70a和設(shè)置在底層70a上的主層70m。壓電元件300是其中依次層疊有第一電極60、壓電體層70和第二電極80的壓電元件，其中構(gòu)成壓電體層70的晶體具有四方結(jié)構(gòu)，其中該晶體在流動通道形成基板10上是{100}取向的，并且其中具有相對于層疊方向垂直的(100)面和(001)面的各個區(qū)域在晶體的晶格內(nèi)部是混合的。另外，換言之，層疊的方向也可以被稱為壓電元件300的厚度方向，并且對應(yīng)于與上述第一方向X和第二方向Y均垂直的方向。構(gòu)成壓電體層70的至少一部分層的主層70m由復(fù)合氧化物構(gòu)成。復(fù)合氧化物包括其中偽立方的Pb(M′1/3，Nb2/3)O3與四方的PbM″O3固溶的四方陶瓷。復(fù)合氧化物由以下通式(1)表示。xPb(Mg，Nb)O3-(1-x)PbTiO3(1)在這種鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)(即ABO3型結(jié)構(gòu))中，A位點處于由氧原子的立方八面體包圍的12配位中，并且B位點處于由氧原子的八面體包圍的6配位中。在通式(2)中，Pb位于A位點處，Nb、M′和M″位于B位點處，諸如Mg、Mn、Fe、Ni、Co、Zn等的二價金屬可以被用作M′，而諸如Ti、Zr等的四價金屬可以被用作M″。在這個實施方案中，Mg被用作M′，而Ti被用作M″。換言之，在本實施方案中，主層70m包括其中鈮酸鉛鎂(Pb(Mg，Nb)O3；PMN)與鈦酸鉛(PbTiO3；PT)固溶的四方陶瓷，并且主層70m是由以下通式(3)表示的復(fù)合氧化物形成的，其中鉛超過了ABO3結(jié)構(gòu)的化學(xué)計量。作為這樣的結(jié)果，可以實現(xiàn)壓電常數(shù)的進一步提高。xPb(M′1/3，Nb2/3)O3-(1-x)PbTiO3(2)xPb1+α(Mg1/3，Nb2/3)O3-(1-x)Pb1+αTiO3(3)其中，優(yōu)選的是x大于或等于0.20并且小于或等于0.60；更優(yōu)選的是，x大于或等于0.30并且小于或等于0.45。式中的描述是基于化學(xué)計量的組成符號，并且除了由于晶格失配、一部分元素的缺乏等而致使在組成上不可避免的偏差之外，在能夠理解鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)一部分元素的取代等也是允許的。例如，如果化學(xué)計量比設(shè)置為1，則在0.85至1.20范圍內(nèi)的值是允許的。M′和M″的金屬不限于單種，并且可以使用多種金屬。如圖4所示，在主層70m中，包括相對于層疊方向(壓電元件300的厚度方向)垂直的(100)面和(001)面的疇71在晶體的晶格內(nèi)是混合的，作為施加電場E的結(jié)果，四邊形的a軸分量和b軸分量向c軸分量旋轉(zhuǎn)了90度，結(jié)果顯示了壓電特性。特別地，在本實施方案中，鐵電疇71(所謂的納米疇)形成在通過燒結(jié)界面設(shè)置的各個柱狀晶粒內(nèi)并且構(gòu)成薄膜，鐵電疇71的壓電材料的晶體的晶粒直徑D(002)設(shè)置為小于或等于20nm，特別是小于或等于15nm。作為這樣的結(jié)果，因為可以有效地發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)，所以可以進一步提高壓電體層70的壓電常數(shù)。順便提及，除了包括其中利用90度疇旋轉(zhuǎn)以這樣的方式引起位移的主層70m的壓電體層70之外，不伴隨90度疇旋轉(zhuǎn)的壓電體層也是公知的。然而，在這樣的壓電體層中，因為位移不隨著角度關(guān)系(諸如90度疇旋轉(zhuǎn)的角度關(guān)系)發(fā)生，所以這兩種壓電體層是根本不同的。此外，除了本實施方案的主層70m之外，還存在以下許多情況：其中通過誘導(dǎo)鐵電疇內(nèi)的電偶極矩而顯示壓電特性的壓電體層(例如，PZT)被設(shè)置為通過利用壓電常數(shù)在晶體結(jié)構(gòu)改變的準(zhǔn)同型相界的附近變得極大的特性來實現(xiàn)預(yù)定的組成比。同時，以下事實在之后將要描述的實施例中將得以確認：主層70m(例如本實施方案的利用90度疇旋轉(zhuǎn)的主層70m)可以獲得也超過上述PZT的位移的位移。此外，如圖5所示，本實施方案的壓電體層70包括在第一電極60上的底層70a，所述底層70a具有與構(gòu)成壓電體層70的主層70m的復(fù)合氧化物的c軸的小于1％的晶格匹配性，并且具有與復(fù)合氧化物的a軸和b軸的大于或等于1％的晶格失配性。作為該構(gòu)造的結(jié)果，使得壓電材料的取向控制更容易，并且因此，因為可以穩(wěn)定四方壓電材料的c軸分量，所以可以進一步提高壓電體層的壓電常數(shù)。底層70a可以由具有ABO3型晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)構(gòu)成，其組成不同于壓電體層70的四方的復(fù)合氧化物。在該實施方案中，底層70a由PZT構(gòu)成。作為使用PZT的結(jié)果，例如，可以容易地實現(xiàn)以下結(jié)構(gòu)：其中具有比壓電體層70的介電常數(shù)更高的化合物與壓電體層70接觸，并且因此變得更容易實現(xiàn)壓電體層的進一步改善，所述壓電體層70具有例如由上述通式(2)表示的結(jié)構(gòu)。構(gòu)成壓電體層70的主層70m的四方復(fù)合氧化物的c軸分量與PZT的晶格失配率可以優(yōu)選地被設(shè)置為小于或等于0.1％，并且復(fù)合氧化物的a軸分量和b軸分量與PZT的晶格失配率可以被優(yōu)選地設(shè)置為大于或等于1.5％。因此，可以進一步改善壓電體層。底層70a的厚度可以在適宜時考慮在壓電體層70和主層70m中所需要的厚度進行確定。在圖5中，底層70a形成在主層70m與第一電極60之間，但是只要是其中底層70a存在于主層70m的第一電極60側(cè)上的構(gòu)造，底層70a的位置不限于上述實例，并且底層的數(shù)目也不受限制。例如，主層70m和底層70a可以交替地層疊。這樣的構(gòu)造使得能夠增加主層70m與底層70a的接觸面積。接下來，將參照圖6A至圖7C結(jié)合其中安裝有壓電元件的噴墨型記錄頭的制造方法的實例來描述壓電元件的制造方法的實例。首先，在作為硅晶片的流道形成基板晶片110上的表面上形成振動板50。在本實施方案中，振動板50包括二氧化硅(彈性膜51)和氧化鋯(絕緣體膜52)的層疊體，所述氧化鋯通過在利用濺射方法形成鋯膜之后經(jīng)由熱氧化形成。彈性膜51是通過流道形成基板晶片110的熱氧化形成的。絕緣體膜52是通過濺射的鋯膜的熱氧化形成的。在本實施方案中，在振動板50上還形成有密合層(在附圖中未示出)，但是可以省略該密合層。接下來，如圖6A所示，在振動板50上的密合層的整個表面上方形成第一電極60。例如，第一電極60可以通過濺射方法或PVD方法(物理氣相沉積方法)、氣相成膜(例如激光燒蝕方法)、液相成膜(例如旋涂法)等形成。接下來，在第一電極60上形成底層70a。底層70a的形成方法不受限制。底層70a可以通過液相法或固相法形成。例如，底層可以通過化學(xué)溶液法例如MOD(金屬有機分解)方法或溶膠凝膠法形成，所述化學(xué)溶液法通過對包含金屬絡(luò)合物的溶液進行涂覆和干燥并且在高溫下對所述溶液進行燒制來獲得金屬氧化物的底層。此外，底層70a可以通過另外的方法例如激光燒蝕法、濺射法、脈沖激光沉積法(PLD法)、CVD法或氣溶膠沉積法形成。另外，根據(jù)需要可以省略底層70a。接下來，如圖6B所示，第一電極60與底層70a同時被圖案化(第一電極圖案化過程)?？梢酝ㄟ^反應(yīng)離子蝕刻(RIE)、諸如離子銑削等的干法蝕刻等來進行該圖案化。另外，可以在對第一電極60進行圖案化之后形成底層70a，或者可以省略底層70a。此外，第一電極60和底層70a的圖案化可以與之后描述的主層70m同時進行。接下來，在底層70a上層疊主層70m。主層70m的形成方法不受限制。主層70m可以通過液相方法或固相方法形成。例如，主層70m可以通過化學(xué)溶液法例如MOD方法或溶膠凝膠法形成，所述化學(xué)溶液法通過對包含金屬絡(luò)合物的溶液進行涂覆和干燥并且在高溫下對所述溶液進行燒制來獲得金屬氧化物的主層(壓電體膜)70m。此外，主層70m可以通過另外的方法例如激光燒蝕法、濺射法、PLD法、CVD法或氣溶膠沉積法形成。利用化學(xué)溶液方法來形成主層70m的順序的具體實例如下。首先，準(zhǔn)備包含金屬絡(luò)合物的前體溶液。接下來，通過利用旋涂方法等(涂覆工藝)將前體溶液涂覆在第一電極60上來形成前體膜74。此外，前體膜被加熱至預(yù)定溫度并且干燥固定的時間(干燥工藝)，并且通過進一步加熱至預(yù)定溫度并且保持固定的時間來對經(jīng)干燥的前體膜脫脂(脫脂工藝)。最后，通過將前體膜加熱至預(yù)定的溫度并且以固定的時間保持預(yù)定的溫度(燒制工藝)來使前體膜結(jié)晶化，然后獲得如圖6C所示的主層70m。在涂覆工藝中所使用的溶液可以通過將能夠通過燒制形成含有Pb、Mg、Nb和Ti的復(fù)合氧化物前體膜的金屬絡(luò)合物混合，并且通過將所混合的金屬絡(luò)合物溶解或分散在有機溶劑中來制備。例如，醋酸鉛等可以用于包含Pb的金屬絡(luò)合物。例如，醋酸鎂等可以用于包含Mg的金屬絡(luò)合物。例如，五正丁醇鈮等可以用于包含Nb的金屬絡(luò)合物。例如，四異丙醇鈦等可以用于包含Ti的金屬絡(luò)合物。形成主層70m之后，如圖6D所示，在主層70m上形成由鉑等所形成的第二電極80。第二電極80可以按照下面的順序形成。利用濺射方法等在主層70m上形成鉑層，壓電體層70和鉑層在面對各個壓力產(chǎn)生室12的區(qū)域中被同時圖案化，并且根據(jù)需要在先前的鉑層上進一步形成鉑層。從而，完成包括第一電極60、壓電體層70和第二電極80的壓電元件300。之后，如圖7A所示，保護基板晶片130被結(jié)合至流道形成基板晶片110的設(shè)置有壓電元件300的表面，所述保護基板晶片130是硅晶片并且用作多個保護基板30，并且流道形成基板晶片110被減薄至預(yù)定厚度。此外，如圖7B所示，在流道形成基板晶片110上新形成掩膜53，并且將掩膜53圖案化成預(yù)定形狀。如圖7C所示，利用諸如KOH的堿溶液經(jīng)由掩膜53通過對流道形成基板晶片110進行各向異性蝕刻(濕法蝕刻)來形成與壓電元件300對應(yīng)的壓力產(chǎn)生室12。隨后，根據(jù)普通方法，例如，通過利用裁切(dicing)等切割來移除流道形成基板晶片110和保護基板晶片130的外周邊緣部分的不必要部分。此外，移除流道形成基板晶片110的與保護基板晶片130相反的側(cè)的表面上的掩膜53，其中鉆孔有噴嘴開口的噴嘴板被結(jié)合至所述表面，并且柔性基板被結(jié)合至保護基板晶片130。最后，流道形成基板晶片110等等被分成具有如圖2所示的單個芯片尺寸的多個流動通道形成基板10，從而獲得記錄頭。以上已經(jīng)結(jié)合噴墨型記錄頭的制造方法的實例描述了本實施方案的壓電元件的制造方法的實例。在制造壓電元件300之后，可以在第一電極60與第二電極80之間施加由雙極性振蕩波形形成的電場(喚醒過程)。電場可以大于或等于40V，并且優(yōu)選地大于或等于45V。振蕩波形可以是三角波形。這樣的過程使得能夠提高在壓電材料中(001)取向分量的比例。利用具有較大的鈦酸鉛的含量比可以獲得較大的效果。通常，在具有四方結(jié)構(gòu)的壓電體中，為了釋放由c軸-a軸長度比(c/a)引起的內(nèi)應(yīng)力，形成如在圖8A中所示出的90度疇。此時，在沒有接收外場作用的理想狀態(tài)下，在附圖中通過C符號示出的C疇(沿著垂直于表面的方向極化的疇)與在附圖中通過A符號示出的A疇(沿著在表面內(nèi)的方向極化的疇)的存在概率是1∶1。同時，在壓電體層70中，特別地，主層70m是通過涂覆前體溶液的涂覆方法形成的。因此，抗拉應(yīng)力被施加至前體膜。抗拉應(yīng)力由于前體膜的體積收縮并且由于基板與前體膜的熱膨脹系數(shù)的差異而發(fā)生，所述前體膜的體積收縮伴隨來自前體溶液的溶劑和配體的解組裝和解吸附。因此，與不存在應(yīng)力的狀態(tài)相比，主層70m被拉伸到基板的表面。也就是說，在本實施方案中，存在其中容易形成A疇的外場，并且不可能形成初始90度疇，并且因此，如圖8B中所示，給定數(shù)目的疇以就內(nèi)應(yīng)力而言是亞穩(wěn)的具有高能量的A疇存在。同時，認為疇通過喚醒過程被重新排列，并且變得就內(nèi)應(yīng)力而言更容易地保持穩(wěn)態(tài)。然而，因為在喚醒過程之后，還存在外場的抗拉應(yīng)力的影響，所以不能建立理想的1∶1的存在，并且因此，如圖8C所示，在喚醒過程之后A疇還以高的比例存在。例如，基于X射線的峰值強度可以確認這種改變。此外，因為c/a變得較大，也就是說，內(nèi)應(yīng)力在鈦酸鉛側(cè)增加，在喚醒過程之后C疇的存在比例變得較大。[實施方案2]在下文中，將重點地詳細描述本發(fā)明的實施方案2的與上述實施方案1不同的部分。根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的壓電元件包括依次層疊在流動通道形成基板10上的第一電極60、壓電體層70和第二電極80，所述壓電體層70由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的至少包含Pb、Nb和Ti的復(fù)合氧化物構(gòu)成。壓電體層70包括形成在第一電極60上的底層70a和設(shè)置在底層70a上的主層70m。整個壓電體層70在短路模式下的楊氏模量小于底層70a在短路模式下的楊氏模量的25％。實施方案1集中于通過利用預(yù)定的復(fù)合氧化物構(gòu)成壓電體層70的主層70m來實現(xiàn)主層70m的壓電常數(shù)的提高，但是因為當(dāng)壓電體層70的剛性低時由壓電體層70自身阻礙位移的情況被壓制，因而如果能夠降低整個壓電體層70的楊氏模量則對壓電特性的改善是有利的。也就是說，本實施方案獲得了其中整個壓電體層的剛性低的壓電元件，并且因此實現(xiàn)了壓電特性的改善。圖9是本實施方案的壓電元件300A的放大的截面圖。特別地，可以由與實施方案1相同的復(fù)合氧化物來構(gòu)成壓電元件300A的主層70m，并且在這種情況下，還可以利用實施方案1的90度疇旋轉(zhuǎn)獲得主層70m的壓電常數(shù)的上述提高效應(yīng)，并且因此可以進一步實現(xiàn)壓電特性的改善。在不限制主層70m的情況下，底層70a可以具有與實施方案1的構(gòu)造相同的構(gòu)造，并且因此，也通過采納在本實施方案中的實施方案1的優(yōu)選的方面，以相同的方式獲得優(yōu)異的效果。在本實施方案中，在底層70a上進一步設(shè)置底層70b，并且壓電元件300A通過將第一電極60層疊在其上來構(gòu)成，但是在本實施方案中，以與實施方案1相同的方式，底層的數(shù)目不受限制。在設(shè)置有多個底層70a和70b的情況下，每個層無需必須與其他的層接觸，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)的另一層可以介于其間。例如，在為了于成膜期間控制主層70m的取向方向而設(shè)置由鈦構(gòu)成的籽晶層的情況下，存在有在成膜之后的過程中籽晶層的成分擴散并且因此籽晶層看起來已經(jīng)消失，但是由這樣的籽晶層的成分引起的層可以保持并且介于底層之間的許多情況。此外，主層70m以及底層70a和70b可以交替地層疊。圖10A和圖10B是示出本實施方案中的楊氏模量與壓電特性之間的關(guān)系的概念圖。如圖10A所示，如果在短路模式下的楊氏模量小，則在改善壓電特性方面是有利的。在短路模式下的楊氏模量是在壓電基本公式中(壓電常數(shù)d＝常數(shù)K33×(介電常數(shù)ε×彈性柔量S)1/2)被用作彈性柔量(楊氏模量的倒數(shù))的所謂的楊氏模量。根據(jù)壓電基本公式還可以理解的是，彈性柔量變得越大，則整個壓電體層的楊氏模量越低，并且因此壓電常數(shù)變得越大。在短路模式下的楊氏模量是考慮由于壓電效應(yīng)整個壓電體層70的電-機械轉(zhuǎn)換性能的值，即在由于應(yīng)力誘導(dǎo)發(fā)生90度疇旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的機械能的一部分被轉(zhuǎn)換成電能的狀態(tài)下獲得的值。此外，換言之，在短路模式下的楊氏模量是在施加的機械能被轉(zhuǎn)換成整個壓電體層的彈性波(機械能)和壓電效應(yīng)(電能)的情況下獲得的值。在短路模式下的這種楊氏模量可以例如利用壓電致動器的形狀、構(gòu)成該壓電致動器的各個類型構(gòu)件的楊氏模量、壓電元件和振動板的共振頻率等來計算。可以利用公知的方法來分別獲得用于確定在短路模式下的楊氏模量的各個參數(shù)。例如，可以通過SEM觀測來獲得基于致動器的形狀的參數(shù)，可以通過觀測振動板的相鄰區(qū)段的位移的量來獲得基于共振頻率的參數(shù)。楊氏模量和用于獲得楊氏模量的各個參數(shù)可以通過計算所述值是否與在實踐中所測量的值顯示良好的一致性來確定。在上述方式中，在本實施方案中，整個壓電體層70在短路模式下的楊氏模量小于底層70a在短路模式下的楊氏模量的25％。在本實施方案中，底層70a以與實施方案1相同的方式由PZT構(gòu)成，并且因此，在本實施方案中，可以說整個壓電體層70在短路模式下的楊氏模量小于PZT層在短路模式下的楊氏模量的25％。在相關(guān)技術(shù)中，由PZT構(gòu)成的壓電體層作為顯示出優(yōu)異壓電特性的壓電體層是公知的，但是即使與相關(guān)技術(shù)的這種壓電體層(PZT層)相比，本實施方案的壓電體層70也可以將在短路模式下的楊氏模量限制為小于或等于預(yù)定的值，并且因此在壓電特性方面是有利的。此外，在本實施方案的壓電元件300A中，整個壓電體層70在短路模式下的楊氏模量小于或等于整個壓電體層70在開路模式下的楊氏模量的50％。在開路模式下的楊氏模量不同于上述在短路模式下的楊氏模量，并且是沒有考慮電-機械轉(zhuǎn)換性能的值，即在機械能沒有轉(zhuǎn)換成電能的狀態(tài)下獲得的值。此外，換言之，在開路模式下的楊氏模量是在施加的機械能僅被轉(zhuǎn)換成整個壓電體層的彈性波形(機械能)的情況下的值。如圖10B所示，如果在短路模式下的楊氏模量相對于整個壓電體層70在開路模式下的楊氏模量的比(在短路模式下的楊氏模量/在開路模式下的楊氏模量)小，則對改善壓電特性方面是有利的。通過在短路模式下的楊氏模量比在開路模式下的楊氏模量小一定的量，在所施加的機械能被分配于壓電效應(yīng)(電能)的情況下獲得較大的位移。換言之，可以說通過所述量在電機械轉(zhuǎn)換性能方面是優(yōu)異的。在開路模式下的楊氏模量可以例如如在實施例中所示，通過納米壓痕儀測量來確定。在開路模式下的楊氏模量還可以通過計算值是否與在實踐中所測量的值具有良好的一致性來確定，并且可以利用計算來確定。實施例在下文中，將示出實施例并且將更加具體地描述本發(fā)明。此外，本發(fā)明不限于以下所提及的實施例。實施例1<制備PZT前體溶液(用于底層70a的前體溶液)>通過測量精確量的醋酸、水、醋酸鉛、丁醇鋯、四異丙醇鈦和聚乙二醇，將它們放入容器中并且在90℃下對其進行加熱和攪拌來制備前體溶液。<制備PMN-PT前體溶液(用于主層70m的前體溶液)>接下來，通過測量精確量的2-丁氧基乙醇和二甲氨基乙醇并且將它們在容器中混合來制備混合溶液。在充滿干燥氮氣的手套箱中測量四異丙醇鈦和五正丁醇鈮，并且將它們加入到所述混合溶液中。此后，充分攪拌其混合溶液。分別測量精確量的醋酸鎂和醋酸鉛并且將它們在室溫下加入到容器中的混合溶液。在室溫下對所述混合溶液進行充分攪拌，然后獲得PMN-PT前體溶液。調(diào)整四異丙醇鈦、五正丁醇鈮、醋酸鎂和醋酸鉛的量以獲得由具有在表1中所示出的值x和α的通式(3)表示的組合物。<壓電致動器的制造>通過對6英寸硅基板的熱氧化來在基板上形成二氧化硅膜。接下來，通過利用濺射方法施加鋯膜并且對鋯膜進行熱氧化來形成氧化鋯膜(絕緣體膜52)。利用濺射方法通過依次施加鈦、鉑、銥和鈦來在絕緣體膜52上形成第一電極60。通過利用旋涂施加前述PZT前體溶液，并且在140℃和370℃下對所施加的前體溶液進行干燥和脫脂來形成脫脂膜。利用快速熱退火(RTA)裝置通過在737℃下對脫脂膜進行加熱來獲得由PZT構(gòu)成的陶瓷膜(底層70a)。通過光刻在上述底層70a上形成具有預(yù)定形狀的圖案，并且通過干法蝕刻對底層70a和第一電極60進行圖案化(第一電極圖案化過程)。接下來，利用旋涂方法通過將上述PMN-PT前體溶液施加到底層70a上，并且在180℃和350℃下對所施加的前體溶液進行干燥和脫脂來形成脫脂膜。利用RTA通過在750℃下對所述脫脂膜進行加熱來獲得由PMN-PT構(gòu)成的陶瓷膜(前體膜74)。通過重復(fù)上述過程六次來獲得在底層70a上的由六層陶瓷膜(前體膜74)構(gòu)成的主層70m，從而獲得包括底層70a和主層70m的壓電體層70。此外，將金屬掩模固定到壓電體層70上，并且利用濺射方法施加鉑膜。接下來，移除金屬掩模，并且利用RTA在650℃下對鉑膜進行烘焙(電極烘焙過程)，從而獲得第二電極80。接下來，通過光刻形成具有預(yù)定形狀的圖案，并且通過干法蝕刻對第二電極80、底層70a和壓電體層70進行圖案化(第二電極圖案化過程)。通過上述過程獲得依次層疊有第一電極60、壓電體層70和第二電極80的壓電元件300。實施例2至實施例6通過將在通式(3)中的x和α設(shè)置為在表1中所示出的比例，利用與實施例1相同的過程來獲得實施例2至實施例6的壓電元件300。(比較例1)除了下面的在形成第一電極方面的變化之外，通過進行與實施例1相同的過程來獲得比較例1的壓電元件。在比較例1中，通過對6英寸硅基板進行熱氧化來在基板上形成二氧化硅膜。接下來，利用原子層化學(xué)氣相沉積方法(ALCVD方法)在二氧化硅膜上形成氧化鋁膜。利用濺射方法在氧化鋁膜上濺射鉑來形成第一電極。(比較例2)在比較例2中，通過進行與實施例1相同的過程直到形成第一電極60為止，并且進行利用PZT前體溶液獲得陶瓷膜(底層70a)的過程八次來獲得具有八層PZT的壓電元件。(評估內(nèi)容1)<掃描電子顯微鏡>利用掃描電子顯微鏡(SEM)在斷裂表面上觀測實施例1至實施例6以及比較例1和比較例2的膜厚度。所有的實施例均是柱狀晶體，并且除了膜厚度之外，在實施例1至實施例6與比較例1和比較例2之間沒有觀測到大的區(qū)別。在表1中示出了通過SEM觀測所測得的膜厚度。另外，底層70a的130nm的膜厚度被包括在表1的實施例1至實施例6中的針對“膜厚度”的數(shù)值中。<P-E回路測量>在實施例1至實施例6以及比較例1和比較例2中，利用由Toyo公司制造的“FCE-1A”利用Φ＝500微米的電極圖案在室溫下施加頻率為1kHz的三角波形來確定極化量(μCcm-2)與電場(V)之間的關(guān)系(P-V回路)。圖11A示出了在±20V下測量的實施例1的P-V回路(虛線：在喚醒過程之前)，以及在±AC45V的喚醒過程之后在±20V下測量的實施例1的P-V回路(實線：喚醒過程之后)。以相同的方式，圖11B示出了實施例3的測量結(jié)果。根據(jù)實施例1和實施例3，P-V回路由于喚醒過程而改變，并且x的組分越小極化量的改變越多。對此的原因在于，作為在90度疇內(nèi)的分量被激活的結(jié)果c軸分量的比例增加。表1示出了根據(jù)在喚醒過程之后的滯后確定的在實施例1至實施例6和比較例1和比較例2中的極化(Pr)的剩余量。如表1所示，清楚的是，極化的剩余量隨著PbTiO3的比例的增加而單調(diào)地增加。<利用二維探測器進行X射線衍射測量>通過利用由布魯克AXS公司制造的用CuKα作為輻射源的并且用二維探測器(GADDS)作為探測器的“D8Discover”，利用二維測繪圖像和衍射圖案來測量實施例1至實施例6以及比較例1和比較例2的晶體結(jié)構(gòu)和取向。由于設(shè)備構(gòu)造的限制能夠被作為圖像檢測的范圍是2θ＝22.5℃(對應(yīng)于Φ＝±30度)、2θ＝32.5℃(對應(yīng)于Φ＝±32度)、2θ＝40℃(對應(yīng)于Φ＝±26度)，在2θ＝22.5℃處檢測(100)峰，在2θ＝32.5℃處檢測到(110)峰，在2θ＝40℃處檢測到(111)峰。圖12示出了在形成第二電極80之前測量的實施例1至實施例6的X射線衍射圖案。如圖12所示，在實施例1至實施例6中觀測到僅源自基板的峰和ABO3結(jié)構(gòu)的峰，并且沒有觀測到異質(zhì)相。另外，僅在實施例6中觀測到Si的峰，但是這是由Si基板的平面方向引起的，并且因此不具有任何特定的影響。以相同的方式，比較例1和比較例2也具有ABO3結(jié)構(gòu)，并且沒有觀測到異質(zhì)相。另外，實施例1是{100}取向的，并且分別清楚地觀測到作為c軸的(001)面的衍射圖案和作為a軸和b軸的(100)面的衍射圖案。根據(jù)這個事實，證實實施例1至實施例6是四方的。此外，比較例1是{111}取向的，而比較例2是{100}取向的。圖13示出了在喚醒過程之前和之后(即在施加AC±45V之前和之后)實施例1的X射線衍射圖案。如圖13所示，清楚的是作為喚醒過程的結(jié)果，(200)面的峰值強度降低，而(002)面的峰值強度增加。對此的原因在于，作為喚醒過程的結(jié)果(200)取向的分量進行了90度的反轉(zhuǎn)，并且在施加電場之后還保持(002)取向。自此清楚的是，被設(shè)置為(200)取向的疇作為喚醒過程的結(jié)果而動起來。<晶粒直徑的組成依賴性>公知的是，可以根據(jù)XRD衍射圖案的線寬度(半高處全寬：FWHM)估計晶粒直徑。謝樂(Scherrer)公式由D＝Kλ/Bcosθ表示。在該公式中，D是晶體尺寸，K是謝樂常數(shù)，λ是X射線的波長(CuKα＝1.5418埃)，B是樣品的線寬度，其中從FWHM減去設(shè)備特定線寬度，以及θ是布拉格角(衍射角2θ的一半)。在本實施方案中，K使用由體積加權(quán)平均厚度限定的K＝0.63661，并且設(shè)備特定線寬度使用其中用XRD設(shè)備測量的標(biāo)準(zhǔn)硅樣品的線寬度Bsi＝0.19918。圖14A示出了利用謝樂常數(shù)根據(jù)衍射圖案確定的(200)面和(002)面的晶粒直徑的組成依賴性，以及圖14B示出了(200)面的晶粒直徑D(200)與(002)面的晶粒直徑D(002)之比(D(200)/D(002))的組成依賴性。如圖14A所示，在實施例1至實施例6中，(002)面的晶粒直徑小于(200)面的晶粒直徑，并且小于或等于15nm。同時，如圖14B所示，(200)面的晶粒直徑是(002)面的晶粒直徑的尺寸的3至16倍。<與底層的晶格匹配性>公知的是，與底層70a的晶格匹配性在壓電體層70的主層70m中的取向控制方面是重要的。表2示出了PZT的(200)峰和PMN-PT的(002)峰和(200)峰的晶格失配率，其中PZT是底層70a，PMN-PT是主層70m。另外，基于作為布拉格條件的2dsinθ＝nλ，晶格失配率確定d值，并且晶格失配率被確定為與d值之差的絕對值。如在表2中所示出的，PMN-PT的(002)分量中的晶格失配率具有0.01％至0.09％的極其有利的晶格匹配性。同時，(200)分量具有1.15％至2.31％的晶格失配性。自此要理解的是，通過使得構(gòu)成底層70a的PZT具有{100}取向控制層的功能，可以獲得具有(002)分量的PMN-PT，所述(002)分量具有優(yōu)異的晶格匹配性。<DBLI測量>在實施例1至實施例6以及比較例1和比較例2中，利用由Exact公司制造的位移測定裝置(DBLI)確定在單極模式下電場誘導(dǎo)的應(yīng)變量與電壓之間的關(guān)系。用設(shè)置為室溫(25℃)的測量溫度、設(shè)置為Φ＝500微米的電極圖案、設(shè)置為三角波形的波形以及設(shè)置為1kHz的頻率來進行測量。圖15示出了用DBLI確定的電場誘導(dǎo)的應(yīng)變常數(shù)(d33＊)的組成依賴性。如圖15所示，清楚的是，實施例1至實施例6均示出了超過100pmV-1的比比較例1的62pmV-1高的有利的壓電性能。自此清楚的是，在{100}取向的PMN-PT中顯示了高的壓電性能。此外，清楚的是，在實施例2(x＝0.30)、實施例3(x＝0.40)和實施例4(x＝0.45)中示出了極高的壓電性能，其超過了比較例2的PZT的d33＊＝142pmV-1。以這樣的方式，{100}取向的PMN-PT顯示了特別高的壓電性能的原因是由于90度疇旋轉(zhuǎn)。以上述方式，PMN-PT具有1.026至1.015的比較大的c/a，并且清楚的是，示出了電場響應(yīng)，在該電場響應(yīng)中(100)分量和(001)分量的比例由于喚醒過程而變化的事實可被理解。這種電場響應(yīng)是由于與電場正交的(100)分量的極化軸引起的。同時，在以比較例1的方式的{111}取向的情況下，極化軸與電場傾斜，并且通過(100)分量和(001)分量一起形成了角度。因此，從電場接收的效果小，發(fā)生關(guān)于90度疇旋轉(zhuǎn)變得更加困難，并且電場誘導(dǎo)的應(yīng)變常數(shù)也因此而減小。[表1][表2](002)失配率％(200)失配率％實施例10.012.31實施例20.012.07實施例30.031.87實施例40.031.74實施例50.091.43實施例60.021.15由于以上結(jié)果，根據(jù)實施例1至實施例6的壓電元件300(其中構(gòu)成壓電體層70的晶體具有四方結(jié)構(gòu)，晶體在基板上是{100}取向，并且具有相對于層疊方向垂直的(100)面和(001)面的各個區(qū)域在晶體的晶格內(nèi)是混合的)，可以提高壓電常數(shù)，并且因此要理解的是可以獲得具有優(yōu)異的壓電特性的壓電元件。實施例7除了形成由兩個層構(gòu)成的底層之外，利用與實施例1相同的過程來設(shè)置壓電元件300A。在第一電極圖案上利用濺射方法形成鈦膜，并且在鈦膜上利用與形成底層70a的順序相同的順序來形成由PZT構(gòu)成的陶瓷膜(底層70b)。此外，在陶瓷膜(底層70a和70b)上形成由九層陶瓷膜(前體膜74)構(gòu)成的主層70m，從而獲得具有壓電體層70的壓電元件300A，所述壓電體層70由底層70a和70b和主層70m構(gòu)成。此外，設(shè)置包括壓電元件300A的壓電制動器。(比較例3)除了由PZT形成整個壓電體層70之外，利用與實施例7相同的過程設(shè)置包括壓電元件的壓電制動器。(評估內(nèi)容2)<形狀觀測>利用SEM測量在實施例7和比較例3中的經(jīng)機器加工的形狀。結(jié)果是，在實施例7和比較例3中沒有觀測到能夠?qū)μ匦詭碛绊懙木唧w形狀方面的顯著差異。另外，在下文將提及的楊氏模量的計算中，使用通過SEM觀測獲得的測量值。<振動板的位移>針對用于實施例7和比較例3的壓電致動器，利用由Polytec有限公司制造的NLV-2500在室溫下(25℃)測量振動板的位移。測量條件是具有1kHz的頻率的梯形波，并且電勢差在25V下測量。結(jié)果是，實施例7的振動板的位移的量是519nm，比較例3的振動板的位移的量是391nm。該結(jié)果確認了與比較例3相比在實施例7中的位移的量存在33％的提高。<共振頻率的測量>針對用于實施例7的壓電致動器，利用由Hewlett-Packard公司制造的“4294A”在室溫下(25℃)測量阻抗的頻率依賴性。利用5±0.5V的施加電壓和1MHz至4MHz范圍內(nèi)的測量頻率進行測量。圖16示出了在實施例7中的阻抗的頻率依賴性。如圖16所示，在實施例7的壓電致動器中，在約1.95MHz和約2.27MHz處觀測到源自振動板的共振和反共振的阻抗的變化。<共振模式的識別>針對用于實施例7的壓電致動器，利用由Polytec有限公司制造的NLV-2500在室溫下(25℃)在共振狀態(tài)下識別振動板的共振模式。輸入波形使用5±0.5V的正弦波，并且在電壓所施加的振動板(ON區(qū)段)和相鄰的振動板(相鄰區(qū)段)中的任意位置處測量位移的量和相。圖17示出了用于識別共振模式的示意圖。在形成有多個空間的基板上設(shè)置振動板，壓電元件分別被布置在振動板上以與空間對應(yīng)，并且在電壓被施加至具有設(shè)置為目標(biāo)的預(yù)定ON區(qū)段S1的壓電元件時，在相鄰的區(qū)段S2和S3二者處均觀測位移的量(具體地，源自共振的峰位移的量)和相。附圖僅是示意圖，并且在實踐中，利用以與實施例7相同的方式構(gòu)造的壓電致動器來識別共振模式。利用這種方法的測量結(jié)果是，在實施例7的壓電致動器中在約1.93MHz和約2.25MHz處在ON區(qū)段S1和兩個相鄰區(qū)段S2和S3中觀測到源自共振的位移量的峰。另外，通過測量相，清楚的是1.93MHz是ON區(qū)段和相鄰區(qū)段以反相(反相模式)移動的共振狀態(tài)，而2.25MHz是ON區(qū)段和相鄰區(qū)段以協(xié)調(diào)相(協(xié)調(diào)相模式)移動的共振狀態(tài)。另外，根據(jù)上述反相模式和協(xié)調(diào)相模式顯示了與在阻抗的頻率依賴性中觀測到的阻抗變化的有利一致性的事實，要理解的是，觀測到相同的狀態(tài)。此外，當(dāng)以相同的方式對比較例3的壓電致動器進行測量時，確認在約3.10MHz下的協(xié)調(diào)相模式。<壓電體層的楊氏模量的計算>首先，根據(jù)由SEM觀測確定的壓電致動器形狀的測量值以及各個構(gòu)件(SiO2、ZrO2、Ti、Pt、Ir和PZT)的楊氏模量的泊松比來計算協(xié)調(diào)相模式的共振頻率。另外，在兩個維度上進行計算，并且通過考慮ON段和相鄰區(qū)段的波形來計算。圖18A和圖18B示出了利用致動器設(shè)計值的振動模式計算的結(jié)果。如圖18A和18B所示，可以用計算來再現(xiàn)在實際驅(qū)動期間觀測到的協(xié)調(diào)相模式和反相模式。接下來，根據(jù)通過SEM觀測確定的形狀來分析比較例3的壓電致動器的共振頻率。結(jié)果是，協(xié)調(diào)相模式的共振頻率是3.080MHz，并且顯示了與作為測量結(jié)果的3.10MHz的極其有利的一致性。根據(jù)該發(fā)現(xiàn)，可以說，在本計算和計算方法中所使用的計算參數(shù)是合適的。接下來，根據(jù)壓電致動器形狀的測量值以及各個構(gòu)件的楊氏模量的泊松比的測量值和共振頻率來計算用于實施例7的整個壓電體層70(由PMN-PT構(gòu)成的主層70m和由PZT形成的底層70a和70b)的楊氏模量。另外，因為在計算楊氏模量中泊松比的影響最小，所以使用與PZT相同的值作為泊松比。結(jié)果是，整個壓電體層70的楊氏模量是極低的，是PZT的24％。另外，在該實施方案中所提及的楊氏模量是已考慮壓電性能的短路模式下的楊氏模量。<在開路模式下的楊氏模量測量>為了測量在開路模式下的楊氏模量，利用由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織制造的UMIS-2000進行納米壓痕儀測量。結(jié)果是，在比較例3的壓電致動器中，在短路模式下的楊氏模量是在開路模式下的楊氏模量的61％。同時，在實施例7的壓電致動器中，在短路模式下的楊氏模量小于或等于在開路模式下的楊氏模量的50％，并且更具體地，在短路模式下的楊氏模量是在開路模式下的楊氏模量的14％。對此的原因在于，在根據(jù)實施例7的整個壓電體層70中，在由PMN-PT構(gòu)成的主層70m中發(fā)生由于應(yīng)力誘導(dǎo)所致的90度疇旋轉(zhuǎn)，并且由此導(dǎo)致大多數(shù)機械能被轉(zhuǎn)換成電能，并且因此在短路模式下的楊氏模量大大降低。同時，在開路模式下，因為電荷沒有暴露到外面，并且因此不發(fā)生電機械轉(zhuǎn)換，所以不發(fā)生以在短路模式測量中看到的方式通過壓電效應(yīng)導(dǎo)致的楊氏模量的降低。此外，在實施例7中以例示的方式的整個壓電體層在短路模式下的楊氏模量小于底層在短路模式下的楊氏模量的25％的壓電元件被設(shè)置為其中整個壓電體層剛性低的壓電元件，可以說作為壓電常數(shù)提高的結(jié)果，可以實現(xiàn)壓電特性的改善。其他實施方案以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的壓電元件、安裝有壓電元件的液體噴射頭以及液體噴射裝置的實施方案，但是本發(fā)明的基本構(gòu)造不限于以上所提到的描述。例如，在上述實施方案中，硅單晶基板作為流動通道形成基板10的一個實例來說明，但是其構(gòu)造不受特別限制，并且可以使用SOI基板或諸如玻璃的材料。除了上述實施方案，可以通過設(shè)置本發(fā)明的壓電元件來構(gòu)造超聲波測定裝置，以及利用基于通過壓電元件傳輸?shù)某暡ê屯ㄟ^壓電元件接收的超聲波中的至少之一的信號測量檢測目標(biāo)的控制裝置。這種超聲波測定裝置是基于從傳輸超聲波的時間點至接收回波信號的時間點的時間來獲得與測量目標(biāo)的位置、形狀和速度相關(guān)的信息，并且存在壓電元件被用在用于生成超聲波的元件中和用于檢測回波信號的元件中的情況，所述回波信號是傳輸?shù)某暡ㄍㄟ^被測量目標(biāo)反射而返回的信號。如果本發(fā)明的實現(xiàn)了壓電常數(shù)提高的壓電元件被用作這種超聲波生成元件或回波信號檢測元件，則可以提供超聲波生成效率或回波信號檢測效率得到提高的超聲波測定裝置。此外，在上述實施方案中，利用作為液體噴射頭的一個實例的噴墨型記錄頭給出了說明，但是本發(fā)明可以廣泛地應(yīng)用于一般的液體噴射頭，并且自然地可以應(yīng)用于噴射除了墨之外的液體的液體噴射頭。其他液體噴射頭的實例包括：在諸如打印機的圖像記錄裝置中使用的各種記錄頭；在制造諸如液晶顯示器的濾色器中所使用的彩色材料噴射頭；在電極形成諸如有機EL顯示器、場發(fā)射顯示器(FED)等中所使用的電極材料噴射頭；以及制造生物芯片中所使用的活性有機材料噴射頭。此外，本發(fā)明的壓電元件不限于用在液體噴射頭中的壓電元件，而是還可以用在其他裝置中。其他裝置的實例包括超聲波裝置(例如超聲波傳輸器、超聲波馬達)、溫度-電轉(zhuǎn)換器、壓力-電轉(zhuǎn)換器、鐵電晶體管、壓電變壓器、諸如紅外線的有害射線的篩選濾光器、使用量子點形成的光子晶體效應(yīng)的光學(xué)濾光器、使用光學(xué)干涉膜等的光學(xué)濾光器等的濾光片。此外，本發(fā)明還可以應(yīng)用于用作傳感器的壓電元件和用作鐵電存儲器的壓電元件。其中可以使用壓電元件的傳感器的實例可以包括紅外傳感器、超聲波傳感器、熱傳感器、壓力傳感器、熱電傳感器和陀螺儀傳感器(角速度傳感器)。此外，本發(fā)明的壓電元件300可以被適當(dāng)?shù)赜米麒F電體。其中可以適當(dāng)?shù)厥褂帽景l(fā)明的鐵電體的實例包括鐵電晶體管(FeFET)、鐵電運算電路(FeLogic)、鐵電電容器等。此外，因為本實施方案的壓電元件300具有有利的熱電特性，所以可以在熱電元件中適當(dāng)?shù)厥褂脡弘娫?00?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂帽景l(fā)明的熱電元件的實例包括溫度探測器、生物探測器、紅外探測器、太赫茲探測器、熱-電轉(zhuǎn)換器等。以上描述了本發(fā)明，但是特別地，根據(jù)上述實施方案，通過利用由90度疇旋轉(zhuǎn)引起的位移，可以構(gòu)造具有高的電-機械轉(zhuǎn)換性能、高度敏感的應(yīng)力檢測性能、高度敏感的振動檢測性能以及振動產(chǎn)生性能的壓電元件，并且因此可以構(gòu)造整個壓電體層的剛性設(shè)置得低的壓電元件。此外，通過利用由90度疇旋轉(zhuǎn)引起的位移并且將整個壓電體層的剛性設(shè)置為低，可以構(gòu)造可以進行各種液滴尺寸控制的高精度液體噴射頭，以及能夠處理高度粘性液體的液體噴射頭。此外，通過利用由90度疇旋轉(zhuǎn)引起的位移并且將整個壓電體層的剛性設(shè)置為低，可以構(gòu)造高輸出超聲波傳輸器、高動態(tài)范圍超聲波傳輸器、緊湊型高度集成的超聲波傳輸器、低熱超聲波傳輸器以及低功耗超聲波傳輸器。此外，通過利用由90度疇旋轉(zhuǎn)引起的位移并且將整個壓電體層的剛性設(shè)置為低，可以構(gòu)造高度敏感的超聲波探測器、高S/N比超聲探測器、可以進行深度探測的超聲探測器以及低功耗超聲探測器。附圖標(biāo)記列表I噴墨型記錄裝置(液體噴射裝置)II噴墨型記錄頭單元(液體噴射頭單元)1噴墨型記錄頭(液體噴射頭)10流動通道形成基板(基板)11隔壁12壓力產(chǎn)生室13供墨通道14連通通道15連通部20噴嘴板21噴嘴開口30保護基板31壓電元件保持部32歧管部33通孔35粘合劑40柔性基板41密封膜42固定板43開口部50振動板51彈性膜52絕緣體膜53掩膜60第一電極70壓電體層70a和70b底層70m主層71疇74前體膜80第二電極90鉛電極100歧管120驅(qū)動電路121連接配線200打印機控制器300和300A壓電元件