压电材料及压电元件的制作方法

专利名称：压电材料及压电元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于压电元件的压电材料。
背景技术：
所谓压电元件，是利用使结晶应变时带电或将结晶置于电场中时应变 的现象的元件，用于喷墨打印机等液体喷射装置中。
这样的压电元件使用PZT膜(钛酸锆酸铅、Pb (Z&Ti卜x) 03)等压 电薄膜。
另一方面，上述PZT膜含有铅(Pb)，因此，在操作者的安全性及环 境方面存在问题，从而广泛进行了不含铅的非铅类压电材料的研究开发。 例如，在下述专利文献1 3中公示有关于非铅类压电材料。
上述压电元件中，近年研究开发了用电极夹持薄膜状的压电体层的薄 膜压电元件。薄膜压电元件通常通过以下工艺制作—在形成于基板上的电 极上形成数um以下膜厚的压电体层，在上述压电体层上形成上部电极。 该工艺由于通过与半导体工艺相同微细的工艺进行，因此，薄膜压电元件 和通常的压电元件比较，具有能够形成高密度的压电元件的优点。
作为薄膜压电元件用的压电材料多使用PZT，但是，对非铅压电材料
的使用也进行了研究。
专利文献l:(日本)特开2004 — 6722号公报
专利文献2:(日本)特开2007—266346号公报
专利文献3:(日本)特开2007—287745号公报
本发明者进行了有关压电材料的研究、开发，探讨了非铅系压电材料 的采用和非铅系压电材料的特性的提高。
作为非铅压电材料的代表例，列举有含有BaTi03及Bi的各种材料(参 照上述专利文献1及2)。 BaTi03具有大的压电常数，但居里温度低达120 。C左右，在温度稳定性方面存在问题。含有Bi的各种材料多是具有高的居里温度的材料，但是，介电常数、自发极化量都小且压电常数小的材料， 在居里温度以下具有相变温度且温度稳定性有问题的材料等多具有各种 的问题。这样，非铅压电材料虽然广泛被研究开发，但现实中既有优点又 有缺点。
另外，作为将非铅压电材料用于薄膜压电元件时的问题点，可例举出， 含有碱金属元素的材料中，碱金属元素的脱离引起的组成偏差以及在
BaTiCb中，在高的温度下需要结晶化引起的向下部电极的扩散，这都难以 作为压电元件使用。
BaTi03具有高的居里温度和大的自发极化量，除此之外，适用于没有 容易造成碱金属元素那种组成偏差的原因的元素的、结晶化温度低的薄膜 化的优点多，作为强电介质存储器用的材料备受关注。最近进行了将该 BaTi03作为压电材料使用的尝试。但是，BaTi03的介电常数小，因此，作 为单一成分不能期待高的压电常数。
于是，对制作BiFe03和BaTi03的混合晶，想要提高压电常数进行了 探讨(参照上述专利文献3)。但是，过量地放入BaTi03后，BaTi03成为 支配项，不能产生,BiFe03的高的居里温度和大的自发极化量。另外，在 由各种单独的材料制作压电元件的情况下，BiFe03绝缘性容易变差， BaTi03组成难以均匀，因此，存在形成低介电常数辱且压电特性损耗这样 的问题，需要抑制各种材料的缺点的方法和混合比的方法。

发明内容
本发明的具体方式是提供一种压电材料，得到以BiFe03及BaTi03为 基础的、非铅、容易制作、大的压电常数，且得到高的居里温度。
(1)本发明的压电元件，其特征在于，具有第一电极、配置于所 述第一电极上的压电体膜、配置于所述压电体膜上的第二电极，其中，构 成所述压电体膜的压电材料为混合了 100 (l—x) %的25°(:下的自发极化 量为0.5C/m2以上的材料A以及100x。/。的具有压电特性且25t:的相对介电 常数为1000以上的材料B的压电材料，将所述材料A的居里温度设定为 Tc (A)、将所述材料B的居里温度设定为Tc (B)时，满足(l一x) Tc (A) +xTc (B) >300°C，且均为非铅类。 .根据这样的构成，通过材料A的自发极化量来提高膜性能，并且能够 维持高居里温度。另外，通过材料B能够实现压电特性的提高。
(2)本发明的压电元件，其特征在于，具有第一电极、配置于所
述第一电极上的压电体膜、配置于所述压电体膜上的第二电极，其中，构
成所述压电体膜的压电材料为由Bi (Fe、 Mn) 03和Ba (Zr、 Ti) 03的混 合晶构成的压电材料，用组成式(1—x) Bi (Fe,-yMny) 03—xBa (ZrJ^ -u) 03表示，且0〈x〈0.40、 0.01<y<0.1及0《11<0.16。
根据这样的构成，能够维持Bi (Fe卜yMriy) 03的自发极化量及高居里 温度，同时通过Ba (ZruTi,—J 03能够实现压电特性的提高。这样，只要 在上述组成范围内，则作为混合的各种材料的压电材料有用的性能就是优 先的，从而能够提高膜特性。
例如，所述第一电极或第二电极由金属或导电性氧化物的单一成分或 它们的层叠体构成。例如，所述第一电极及第二电极由Pt、 Ir、 Au、 Ti、 Zr、 Fe、 Mn、 Ni、 Co、 Ir02、 Nb: SrTi03、 La: SrTi03、 SrRu03、 LaNi03、 (La、 Sr) Fe03、 (La、 Sr) Co03的任一种或它们的层叠体构成。也可以 将这些材料作为所述第一电极或第二电极使用。
例如，所述第一电极、压电材料膜及第二电极形成于基体上。例如， 所述基体由半导体材料、金属、陶瓷、玻璃中的任一种构成。另外，例如， 构成所述基体的材料具有熔点或玻璃化温度，且熔点及玻璃化温度为650 "C以上。也可以将这些材料作为形成压电元件的基体使用。


图1 (A)是表示实施方式1的压电材料的形成方法的工序剖面图， 图l (B)是表示对于调节了组成比y的No.l No.9样品的磁滞特性的好 坏的图表；
图2是表示各样品(No.2 No.5)的磁滞特性的曲线图； 图3是表示各样品(No.6 No.9)的磁滞特性的曲线图； 图4是表示对于调节了组成比x的No.lO No.15样品的磁滞特性的 好坏的图表；
图5是表示各样品(No.lO No.13)的磁滞特性的曲线图；图6是表示各样品(No.14、 No.15)的磁滞特性的曲线图； 图7是表示各样品(No.lO No.12)的压电常数(d33[pm/V])的图表; 图8是表示对于调节了组成比u的No.l6 No.19样品的磁滞特性的 好坏的图表；
图9是表示各样品(No.l7 No.19)的磁滞特性的曲线图10是表示各样品(No.l6 No.19)的压电常数(d33[pm/V])的图
表；
图ll是表示各样品(No.4 No.8、 No.lO No.12)的温度[°。]和相对 介电常数的关系的曲线图12是表示样品No. 12的自发极化量Ps的二次方[y C/m勺和温度rC] 的关系的曲线图13是汇总各样品(No.4 No.8、 No.ll、 No.12)的耐热温度和居 里温度的估算值的图表；
图14是表示材料A和材料B的混合比和居里温度的关系的图15是表示具有实施方式3的压电元件的喷墨式记录头(液体喷射 头)的制造方法的工序剖面图16是表示具有实施方式3的压电元件的喷墨式记录头(液体喷射 头)的制造方法的工序剖面图17是表示具有实施方式3的压电元件的喷墨式记录头(液体喷射 头)的制造方法的工序剖面图18是表示具有实施方式3的压电元件的喷墨式记录头(液体喷射 头)的制造方法的工序剖面图19是喷墨记录头的分解立体图20是表示喷墨打印机装置(液体喷射装置)的概略的圭要部分立 体图。
符号说明
1、 基板
2、 弹性膜
3、 TiAlN膜
4、 Ir膜4A、层叠膜
5、 氧化铱膜
6、 下部电极 9、压电体膜 11、上部电极 13、引线电极 15、保护基板 15a、凹部
15b、 15c、开口部 17、掩膜 19、开口部
19a、 19b、 19c、开口区域
21、喷嘴板
21a、喷嘴孔
23、挠性基板
101A、 101B、喷射头单元
102A、 102B、墨盒
103、 滑架
104、 喷墨打印机装置
105、 滑架轴
106、 驱动电动机
107、 同步带
108、 压板 PE、压电元件 S、记录片材
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对于具有 同一功能的零件标注同样或关联的符号，省略其重复说明。 〈实施方式1〉图1 (A)是表示本实施方式的压电材料的形成方法的工序剖面图。 首先，如图1 (A)所示，作为基板l,例如准备硅(Si)基板，在其表面 形成氧化硅膜作为弹性膜(振动板)2。该氧化硅膜通过例如热氧化而形 成膜厚400nm左右。
接着，在弹性膜2上，例如，通过RF溅射法形成膜厚为100nm左右 的TiAlN (氮化钛铝)膜3。接着，在TiAlN膜3上，例如通过DC溅射 法形成膜厚为100nm左右的Ir (铱)膜4后，再在其上部通过DC溅射法 形成氧化铱(IrO)膜5。这些层叠膜具有氧化硅膜和下部电极之间的密接 层或防扩散层的作用。
接着，在氧化铱膜5上形成例如由白金(Pt)膜等导电性膜构成的下 部电极6。 Pt膜通过例如DC溅射法堆积为100nm左右。
接着，在下部电极6上形成绝缘膜(强电介质膜、电容绝缘膜、压电 体膜)9。该压电体膜9是通过利用旋涂法等涂敷法蒋溶液(原料溶液) 涂敷在基板上后进行热处理(干燥、脱脂、烧成)而形成的，上述溶液(原 料溶液)是在溶剂中溶解了Bi (Fe、 Mn) C^及Ba (Zr、 Ti) 03的构成金 属的化合物(有机金属化合物)而成的。 〔实施例1〕
例如，在Pt膜(6)上，以1500转/分钟旋涂涂敷氧化物浓度调节为 0.165mol/Kg的Bi (Fe卜yMny) 03的原料溶液，形成前驱体膜。接着，在 35(TC实施3分钟的热处理，进行干燥及脱脂。所谓脱脂是指对N02、 C02、 H20等进行热分解，使干燥工序后的前驱体膜中残存的有机成分脱离。将 上述涂敷、干燥及脱脂工序重复十次后，用煤油退火炉以65(TC进行10 分钟的烧成(热处理)，形成膜厚为400nm左右的Bi(Fe卜yMriy)03膜(9)。 另外，所谓氧化物浓度，是指作为该情况的氧化物即Bi (Fe,-yMny) 03 的浓度。
之后，在Bi (Fe卜yMny) OJ莫(9)上，通过例如DC喷溅法堆积lOOnm 左右的Pt膜作为导电性膜，形成上部电极ll，形成由上部电极ll和下部 电极6夹着Bi (Fe卜yMny) 03膜(9)的结构体(电容器结构、压电元件 结构)。
采用在0 0.1范围内调节了 Bi (Fe卜yMny) 03膜(9)的y的Bi (Fe,-yMny) 03的原料溶液，通过上述条件形成上述结构体(图1 (A))，考察 绝缘特性。 '
图l (B)是对于表示调节了组成比y的No.l No,9样品的磁滞特性 的好坏的图表。另外，图2及图3是表示各样品的磁滞特性的曲线图。纵 轴表示极化量(polarization[ix C/cm2])，横轴表示电压(Voltage[V])。磁 滞特性通过频率lkHz的三角波而求出。
如图1 (B) 图3所示，得知对于y^O的样品No.l而言，发生短路， 作为绝缘膜不能使用。另外，得知对于y-O.Ol的样品No.2和y-0.1的样 品No.9而言，有漏泄(电流的漏泄成分大)，不能作为绝缘膜使用。另外， y=0.06的样品No.7和y=0.07的样品No.8中，发现稍微有漏泄的倾向。另 一方面，y在0.02 0.05范围内时，得到良好的磁滞特性(绝缘特性)。
因此得知，作为Mn的含量，优选0.0Ky〈0.1范围，更优选的范围 为0.02《y《0.07范围，进一步优选的范围为0.02《y《0.05范围。 (实施例2〕
在本实施例中，釆用在0 0.5的范围内调节了 (l一x)Bi(Fe,-yMny) 03—xBa (ZruTih) 03膜(9)的x的原料溶液，用与实施例1同样的工 艺形成上述结构体(图1 (A))，考察了绝缘特性。其中，y=0.05、 1!=0固 定。艮口，采用(卜x) Bi (Fe0.95Mn,) 03—xBaTi03的原料溶液，形成 Bi (Fe、 Mn) 03和Ba (Ti) 03的混合晶。
图4是表示对于调节了组成比x的No.l0 No.15样品的磁滞特性的 好坏的图表。另外，图5及图6是表示各样品的磁滞特性的曲线图。另外， 样品No.lO和No.6相同。
如图4 图6所示，得知对于x=0.4及x=0.5的样品No.14及No.15 而言，发生短路，不能作为绝缘膜使用。另外，对于它们的样品而言，是 低Pm。所谓Pm是指施加了规定的电压(在此，60V)时的极化量。另外， 在x=0.3的样品No.13中，发现稍微有漏泄的倾向。另一方面，x在0 0.2 范围内时，得到良好的磁滞特性(绝缘特性)。
因此得知，作为(l一x) Bi (Fe、 Mn) 03和xBa (Zr、 Ti) 03的混 合比，优选0〈x〈0.4的范围，更优选的范围为0<x《0.3范围，进一步 优选的范围为0〈x《0.2范围。接着，对上述样品No.lO No.12进行压电特性的测定。图7是表示 各样品的压电常数(d33[pm/V])的图表。另外，在应变量设定为S、电场 设定E的情况下，压电常数(压电应变常数)d由S卜dijXEi表示。另外， 上述式中的i是应变方向，j是电压施加方向。该压电常数d值越大，压电 体膜的应变越大。另外，d33是施加电场E3且在其平行方向S3应变时的 压电应变常数，例如，d3,是施加电场E3且在其垂直方向Sl应变时的压 电应变常数。"1、 2、 3"分别是.x、 y、 z轴方向的意思。该压电常数d33 用双射束激光多普勒法测定。
如图7所示，与乂=0、即未混入Ba(Ti) 03的情况相比，混入的情况 (x=0.1、 x=0.2)这一方压电常数提高。另外，与混合比是x-O.l的相比， x-0.2这一方压电常数更大。 〔实施例3〕
在本实施例中，采用在0 0.12的范围内调节了 (l一x)Bi(Fe,-yMriy) 03—xBa (ZruTi卜u) 03膜(9)的u的(l一x) Bi (Fe卜yMny) 03—xBa (ZruTi-u) 03的原料溶液，用与实施例1同样的工艺形成上述结构体(图 1 (A))，考察了绝缘特性。其中，x=0.2、 y=0.05固定。即，采用0.8Bi (Fe0.95Mn,) O广0.2Ba (ZrJVu) 03的原料溶液，形成Bi (Fe、 Mn) 03和Ba (Zr、 Ti) 03的混合晶。
图8是表示对于调节了组成比u的No.l6 No.19样品的磁滞特性的 好坏的图表。另外，图9是表示各样品的磁滞特性的曲线图。另外，样品 No.16禾卩No.12相同。
如图8 图9所示，n在0 0.12范围内时，得到良好的磁滞特性(绝 缘特性)。其中，考察了如下内容，在『0.12时，30V下的Pm比11=0.08 的情况还低若干，因此，u在0.08 0.12之间迎来绝缘特性的峰值，到i^0.16 附近时，尽管能够获得良好的磁滞特性，但是，在Zr增加到0.16以上时， 作为Ba (Zr、 Ti) 03，居里温度降低，磁滞特性劣化。
因此得知，作为(1—x) Bi (Fe卜yMny) 03—xBa (ZruTi卜J 03的Zr 的含量，优选0《11<0.16的范围，更优选的范围为0《u《0.12范围。
接着，对上述样品No.l7 No.l9进行压电特性的测定。图10是表示 各样品的压电常数(d33[pm/V])的图表。如图10所示，u在0.04 0.12范围内的任意情况下都可得到良好的压电常数。另外，随着Zr的含量在 0.04 0.12范围内增加，可发现压电常数有上升的倾向。 (实施例4〕
下面，为了考察各样品的居里温度，调査了各样品的温度rc]和相对
介电常数的关系(图11)。
如图11 (A)所示，对于样品No.4 No.8，发现在随着温度上升，相 对介电常数也上升，但是，不能确认其拐点(居里温度)。另外，如图11 (B)所示，虽然样品No.lO No.l2也有同样的倾向，但不能确认拐点(居 里温度)。这样，得知如下内容，虽然不能确认明确的居里温度，但例如 对于样品No.ll及No.l2而言，曲线的最高温度即得到良好的磁滞特性的 温度中的最高的温度(耐热温度)是200 225。C，具有高耐热性。另外， 在样品No.ll及No.12中，至少暗示了上述耐热温度以上的居里温度。
于是，为了对居里温度进行进一步验证，调查了样品No.l2的自发极 化量Ps的二次方[uC/m勺和温度[X:]的关系(图12)。该曲线图中得知，x 切片(切片)可与居里温度近似，大概是32(TC左右的居里温度。图13 汇总各样品的耐热温度和居里温度的估算值。这样，得知，在上述样品中， 居里温度也高，是有用的。
以上，如详细所说明，在0<x<0.40、 0.01<y<0.10及0《u<0.16 的范围内，混合、烧成(1—x) Bi (Fe卜yMny) 03禾QxBa (Zr;Ti卜u) 03， 由此，可得到绝缘性及压电特性良好的膜。另外，能够提高居里温度，且 能够得到也可耐高温使用的压电材料。
具体而言，通过调节上述的x范围，能够形成压电常数大，居里温度 高，另外没有Ba (Zr、 Ti) 03引起的低介电常数层导致的特性上的损耗 的压电材料。
另外，如上所述，通过调节y、添加Mn，能够提高膜的绝缘性，能 够提高膜特性。
另外，如上所述，通过调节u、添加(置换)Zr，可得到比夹紧效果 更大的压电常数，另外，能够将居里温度维持在非常高的温度。
另外，上述x、 y及u是将各元素的化合物(有机金属化合物)溶解 于溶剂的溶液(原料溶液)的混合摩尔比，但是，如本实施例所述，在各
12元素成分的氧化物的蒸气压以充分小的温度进行热处理的情况下，以上述
混合摩尔比组成化合物。对于这样的事实，本发明者用ICP (Inductively Coupled Plasma高频感应结合等离子体)发光分析法等进行确认。 〈实施方式2〉
在本实施方式中，根据实施方式l的考察，对合成非铅系(铅自由) 的压电材料时的设计方针，即，混合两种材料时的各材料的特性和混合比 率进行研究。
首先，作为一材料(强电介质材料)A的特性，选择25"C的自发极化 量为0.5C/n^以上的材料。作为另一材料B的特性，选择25。C的相对介电 常数为1000以上的材料。
对于这些膜，将材料A的居里温度设定为Tc (A)、将材料B的居里 温度设定为Tc (B)时，按照(1—x) Tc (A) +xTc (B) ^30(TC的方式 决定x，将材料A以100 (l—x) %、材料B以100x。/。的比例混合。
图14是表示材料A和材料B的混合比和居里温度的关系的图。艮卩， 如图14所示，在材料A及材料B完全固溶的情况下，混合比(l一x)和 居里温度Tc的关系在从Tc (A)直线变化到Tc (B)时能够近似。因此， 认为通过选择混合比以满足上述式，产生各材料的特性，同时得到高居里 温度的材料。
〈实施方式3〉
下面，对使用由实施方式l及2验证后的特性良好的压电材料的压电 元件的制造方法进行说明。图15 图18是表示具有本实施方式的压电元 件的喷墨式记录头(液体喷射头)的制造方法的工序剖面图。图19是喷 墨记录头的分解立体图。图20是表示喷墨打印机(液体喷射装置)的概 略的主要部分立体图。
下面，参照图15 图20，按顺序说明压电元件等的制造方法，同时 明确其结构。
首先，如图15 (A)所示，作为基板(基体)1准备例如硅(Si)基 板，在其表面形成氧化硅膜作为弹性膜(振动板)2。该氧化硅膜2例如 通过热氧化而形成。
接着，如图15 (B)所示，在弹性膜2上形成上述的TiAlN膜/Ir膜/氧化铱膜的层叠膜。在此，用4A表示该层叠膜。
接着，在层叠膜4A上，例如形成由白金(Pt)膜等导电性膜构成的 下部电极6。 Pt膜例如通过DC溅射法堆积。之后，对下部电极6进行构 图(图15C)。
接着，如图16 (A)所示，在下部电极6上形成压电体膜(压电体、 压电体层)9。即，如实施方式l所说明，用旋涂法等涂敷法将调节了x、 y及u的上述原料溶液涂敷到基板上后，进行热处理(干燥、脱脂、烧成)， 由此形成压电体膜9。另外，作为该压电体膜，也可以使用实施方式2中 说明了的材料。
下面，如图16 (B)所示，在压电体膜9上，通过溅射法堆积例如Pt 作为导电性膜(11)。接着，如图16 (C)所示，通过将导电性膜构图为 所希望的形状，由此形成上部电极ll。这时，导电性膜的下层的压电体膜 9也同时构图。其结果是，形成层叠有下部电极6、压电体膜9及上部电 极11的压电元件PE。
另外，作为上述下部电极6及上部电极11，可使用金属或导电性氧化 物的单一成分或它们的层叠体。具体而言，可使用Pt、 Ir、 Au、 Ti、 Zr、 Fe、 Mn、 Ni、 Co、 Ir02、 Nb: SrTi03、 La: SrTO3、 SrRu03、 LaNi03、 (La、 Sr) Fe03、 (La、 Sr) Co03的任一种或它们的层叠体。这些候补中的金属 与压电材料的相互扩散被抑制，或者，由于其是压电材料成分的一个，故 而相互扩散导致的特性的劣化被抑制到最小限度。另外，这些候补中的导 电性氧化物具有和压电材料同样的结晶结构，通过晶粒成长而能够形成洁 净的电极/压电体界面。
接着，如图17 (A)所示，在压电元件(上部电极11) PE上，通过 喷溅法堆积例如金(Au)膜作为导电性膜，之后，构图为所希望的形状， 由此，形成引线电极13。
接着，如图17 (B)所示，在压电元件(基板1) PE上装载保护基板 15并进行接合。该保护基板15在与压电元件PE对应的部分具有凹部15a， 另外还具有开口部15b、 15c。
接着，如图17 (C)所示，对基板1的背面(和压电元件PE形成侧 相反一侧的面)进行研磨，进而通过湿式蚀刻使基板l的膜厚减薄。接着，如图18 (A)所示，在基板1的背面堆积例如氮化硅膜作为掩 膜17，并构图为所希望的形状。接着，以该掩膜17为掩模，对基板l进 各向异性蚀刻，由此，在基板1中形成开口部19。该开口部19由开口区 域19a、 19b、 19c构成。接着，通过切割等切除基板1及保护基板15的 外周部分，并进行整形。
接着，如图18 (B)所示，在基板l的背面接合在与开口区域19a对 应的位置具有喷嘴孔(喷嘴开口) 21a的喷嘴板21。另外，在保护基板15 的上部接合后述的挠性基板23，适当进行分割(划线)。通过以上的工序， 大致完成了具有多个压电元件PE的喷墨式记录头。
另外，作为上述基板1，可以使用Si以外的半导体材料、金属、陶瓷、 玻璃等材料。另外，虽然构成基板l的材料具有熔点或玻璃化温度，只要 熔点及玻璃化温度为650。C以上，则其也能够耐受住高温使用。
这样，作为压电体膜9，使用实施方式1及2中说明了的材料，由此 能够提高压电元件的特性。尤其是，通过制成非铅类，能够进行考虑到环 境方面的制品制造。
另外，非铅类压电材料即含有碱金属元素的材料类，存在碱金属元素 的脱离导致的组成偏差、及结晶化时的热引起的向下部电极的扩散的问 题，但若是上述材料，则不仅具有高的居里温度和大的自发极化量，而且 不是容易造成碱金属元素那样的组成偏差的原因的元素，另外，结晶化温 度低等，优点多，适合作为压电元件使用。
另外，上述材料可通过溶液工艺而容易地调节其组成，另外，也能够 容易地对应图案的微细化。由此，能够容易地对应后述的头和打印机的微 细化及高精细化。
图19是喷墨记录式头的分解立体图，对于与图15 图18对应的部分 标注同样的符号。
如图所示，位于压电元件PE的下部的开口区域19a成为压力发生室， 通过驱动压电元件PE，弹性膜2变位，从喷嘴孔21a喷出油墨。在此， 将压电元件PE及弹性膜2—并称作促动器装置。另外，图19不过是喷墨 记录式头的构成之一例，压电元件PE的形状及排列方向等其构成可以进 行适当地变更，这是自不必说的。
15另外，图20是表示喷墨打印机装置(液体喷射装置)104的概略的主 要部分立体图。如图所示，上述的喷墨记录式头被装入喷射头单元101A 及101B中。另外，在喷射头单元101A及101B上可拆卸地设置有构成油 墨供给装置的墨盒102A及102B。
另外，该喷射头单元IOIA、 101B本身装载于滑架103，并安装在装 置主体104上。另外，该滑架103相对于滑架轴105的轴方向可移动地配 置。
驱动电动机106的驱动力通过同步带107传递给滑架103，由此，喷 射头单元IOIA及101B沿着滑架轴105移动。另外，在该装置104中， 沿着滑架轴105设置压板(亍7。，:/) 108，记录片材(例如，纸)S被输 送至该压板108上。通过从喷射头单元IOIA、 IOIB喷出油墨，对该记录 片材S进行印刷。
另外，在上述实施方式中，以喷墨式记录头为例进行了说明，但是， 本发明可广泛适用于液体喷射头，例如，也可以应用于液晶显示器等滤色 器的制造所使用的色材喷射头、喷射有机EL显示器、FED (面发光显示 器)等液体电极材料的液体喷射头、生物芯片的制造所使用的生物体有机 物喷射头等。
另外，在上述实施方式中，以具有压电元件的喷墨式记录头为例进行 了说明，但不限于用于该头的压电元件，可以广泛应用于超声波发送器等 超声波装置及压力传感器等。
另外，通过上述实施方式说明的实施例及应用例可以根据用途进行适 当地组合，或加以变更或改良而使用，本发明不限于上述实施方式的记载。 这样的组合或加以变更或改良的形态也属于本发明的技术范围内，这从专 利要求范围的记载中可明确。
权利要求
1、一种压电元件，其特征在于，其具有第一电极、配置于所述第一电极上的压电体膜、配置于所述压电体膜上的第二电极，其中，构成所述压电体膜的压电材料为混合了100(1-x)％的25℃下的自发极化量在0.5C/m2以上的材料A以及100x％的具有压电特性且25℃的相对介电常数在1000以上的材料B的压电材料，在将所述材料A的居里温度设定为Tc(A)、将所述材料B的居里温度设定为Tc(B)时，满足(1-x)Tc(A)+xTc(B)≥300℃，且均为非铅类。
2、 一种压电元件，其特征在于，其具有 .第一电极、配置于所述第一电极上的压电体膜、配置于所述压电体膜 上的第二电极，构成所述压电体膜的压电材料为由Bi (Fe、 Mn) Os禾nBa (Zr、 Ti) 03的混合晶构成的压电材料，所述压电材料由组成式(1-x) Bi (Fe,—yMny) 03-xBa (ZrJVu) 03 表示，且0<乂<0.40、 0.01<y<0.10及0《u<0.16。
3、 如权利要求1或2所述的压电元件，其特征在于， 所述第一电极及第二电极由金属或导电性氧化物的单一成分或它们的层叠体构成。
4、 如权利要求1 3中任一项所述的压电元件，其特征在于， 所述第一电极或第二电极由Pt、 Ir、 Au、 Ti、 Zr、 Fe、 Mn、 Ni、 Co、Ir02、 Nb: SrTi03、 La: SrTi03、 SrRu03、 LaNi03、 (La、 Sr) Fe03、 (La、 Sr) Co03中的任一种或它们的层叠体构成。
5、 如权利要求1 4中任一项所述的压电元件，其特征在于， 所述第一电极、压电材料膜及第二电极形成在基体上。
6、 如权利要求1 5中任一项所述的压电元件，其特征在于， 所述基体由半导体材料、金属、陶瓷、玻璃中的任一种构成。
7、 如权利要求1 6中任一项所述的压电元件，其特征在于， 构成所述基体的材料具有熔点或玻璃化温度，且熔点及玻璃化温度为65(TC以上。
8、 一种液体喷射头，其特征在于， 含有权利要求1 7中任一项所述的压电元件。
9、 一种液体喷射装置，其特征在于， 含有权利要求8所述的液体喷射头。
全文摘要
本发明提供一种特性良好的非铅系压电材料。尤其是能够提高以Bi(Fe、Mn)O₃及Ba(Zr、Ti)O₃为基础的压电材料的特性。本发明的压电元件的特征在于，具有第一电极(6)、配置于所述第一电极上的压电体膜(9)、配置于所述压电体膜上的第二电极(11)，其中，构成所述压电体膜的压电材料为由Bi(Fe、Mn)O₃和Ba(Zr、Ti)O₃的混合晶构成的压电材料，并由组成式(1-x)Bi(Fe_1-yMn_y)O₃-xBa(Zr_uTi_1-u)O₃表示，且0＜x＜0.40、0.01＜y＜0.1及0≤u＜0.16。根据这样的构成，能够维持Bi(Fe_1-yMn_y)O₃的自发极化量及高居里温度，通过Ba(Zr_uTi_1-u)O₃能够实现压电特性的提高。
文档编号H01L41/18GK101552317SQ20091012991
公开日2009年10月7日 申请日期2009年4月1日 优先权日2008年4月1日
发明者木岛健, 滨田泰彰 申请人:精工爱普生株式会社