本發(fā)明涉及壓電材料及其制造方法以及具備該壓電材料的壓電元件。另外，本發(fā)明涉及搭載了該壓電元件的壓電元件應(yīng)用設(shè)備。作為壓電元件應(yīng)用設(shè)備，可舉出促動(dòng)器、超聲波振蕩機(jī)等超聲波設(shè)備、超聲波傳感器、超聲波馬達(dá)、壓力傳感器、壓電馬達(dá)、ir傳感器等熱釋電元件、發(fā)電裝置等。

背景技術(shù)：

以往，對(duì)于被用作構(gòu)成搭載于促動(dòng)器、超聲波振蕩機(jī)等超聲波設(shè)備、超聲波馬達(dá)、壓力傳感器、ir傳感器等熱釋電元件等將壓電元件作為驅(qū)動(dòng)源使用的設(shè)備(壓電元件應(yīng)用設(shè)備)的壓電元件等的壓電體層(壓電陶瓷)的壓電材料要求很高的壓電特性。對(duì)壓電體要求的特性有壓電常數(shù)、介電常數(shù)、楊氏模量等各種特性，但在本發(fā)明中，著眼于壓電常數(shù)(d33)。以下“壓電特性”是指壓電常數(shù)(d33)。作為具有高的壓電特性的壓電材料的代表例，可舉出鋯鈦酸鉛(pzt)。

然而，從環(huán)境問題的觀點(diǎn)考慮，需求抑制鉛含量的壓電材料。作為這樣的非鉛系壓電材料，存在kxna(1-x)nbo3、(ba，na)tio3等含有堿金屬的壓電材料、bifeo3-batio3等不含堿金屬的壓電材料。

在這樣的壓電材料中，公知有使用組成相邊界(mpb：morphotoropicphaseboundary：準(zhǔn)同型相界)附近的組成，由此得到很大的壓電特性。然而，在橫軸為組成而縱軸為溫度的相圖(以下稱為“相圖”)中，pzt的mpb線相對(duì)于溫度軸大致平行地設(shè)置或者相對(duì)于組成軸大致垂直地設(shè)置，而在非鉛系壓電材料中，該mpb線一般相對(duì)于溫度軸傾斜(例如參照專利文獻(xiàn)1的圖1等)。在這樣mpb線傾斜的情況下，即使根據(jù)要求特性選擇特定的溫度例如室溫下位于mpb上的組成，若使用環(huán)境溫度變化則也會(huì)遠(yuǎn)離mpb線，所以有由于使用環(huán)境溫度的變化、使用中的發(fā)熱等而存在壓電特性降低的溫度區(qū)域之類的問題。

因此，需要上述相圖中mpb線相對(duì)于溫度軸盡量平行且溫度依賴性小的非鉛系壓電材料。另外，壓電材料當(dāng)然也要求高的壓電特性，但由于和使用環(huán)境溫度的關(guān)系，居里溫度(tc)高也是壓電材料要求的重要條件。壓電材料只在比居里溫度低的溫度下發(fā)揮功能。居里溫度高的壓電材料能夠在更大的溫度范圍內(nèi)使用，所以通用性高。然而，一般居里溫度高的壓電材料存在壓電特性差的趨勢(shì)。

這里，為了得到滿足減少使mpb線相對(duì)于溫度軸盡量平行的溫度依賴性等條件的壓電材料，存在將不同組成的壓電材料組合多個(gè)而利用之類的想法(參照專利文獻(xiàn)2、3等)。此外，在以下的說明中，在橫軸為組成而縱軸為溫度的相圖中，將mpb線接近平行于溫度軸的狀態(tài)或者接近垂直于組成軸的狀態(tài)表現(xiàn)為“mpb線立起”。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-215111號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2003-277143號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2011-181764號(hào)公報(bào)

然而，對(duì)于將哪些成分以何種組成組合而得到mpb線立起而溫度依賴性小的壓電材料、將哪些成分以何種組成組合而得到壓電特性高的壓電材料、將哪些成分以何種組成組合而得到居里溫度高的壓電材料而言表示明確的指標(biāo)的見解尚未存在。另外，溫度依賴性小、壓電特性高、居里溫度高這樣的多個(gè)條件中僅滿足一個(gè)，不一定是實(shí)用性高的壓電材料。得到實(shí)用性高的壓電材料優(yōu)選同時(shí)滿足多個(gè)條件的組成。在沒有明確指標(biāo)時(shí)，很難查出該成分的組合和組成。目前同時(shí)滿足這樣的多個(gè)條件的壓電材料實(shí)際上只有pzt。而且，目前不存在媲美pzt的非鉛系壓電材料。因此，渴望像pzt那樣mpb線立起并在很大的使用環(huán)境溫度范圍中壓電特性高以及居里溫度高的非鉛系壓電材料的出現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明鑒于這樣的情況，目的是提供一種環(huán)境負(fù)荷低且實(shí)用性優(yōu)異的壓電材料及其制造方法以及使用該壓電材料的壓電元件及壓電元件應(yīng)用設(shè)備。

解決上述課題的本發(fā)明的實(shí)施方式是一種壓電材料，其特征在于，含有：第一成分，其在單獨(dú)組成中為菱面體晶，居里溫度為tc1，且由具有鈣鈦礦型構(gòu)造的非鉛系的復(fù)合氧化物構(gòu)成；第二成分，其在單獨(dú)組成中為菱面體晶以外的結(jié)晶，居里溫度tc2比上述tc1低，且由具有鈣鈦礦型構(gòu)造的非鉛系的復(fù)合氧化物構(gòu)成；以及第三成分，其在單獨(dú)組成中為與上述第二成分相同的上述菱面體晶以外的結(jié)晶，居里溫度tc3為上述tc1以上，且由具有鈣鈦礦型構(gòu)造并且與上述第二成分不同的非鉛系的復(fù)合氧化物構(gòu)成，在將上述第三成分相對(duì)于上述第二成分和上述第三成分的合計(jì)的摩爾比設(shè)為α，α×tc3+(1-α)×tc2＝tc4的情況下，|tc4-tc1|為50℃以下。

上述實(shí)施方式中，由于不含鉛所以能夠減少環(huán)境負(fù)荷。另外，mpb線立起，成為溫度依賴性小的壓電材料。

上述壓電材料優(yōu)選具有橫軸為上述第二成分以及上述第三成分相對(duì)于上述第一成分、上述第二成分、上述第三成分的合計(jì)的摩爾比，縱軸為溫度的相圖的mpb附近的組成。mpb線是由不同的結(jié)晶系形成的分界線。壓電材料的壓電常數(shù)因該材料的組成而變化。即壓電特性具有組成依賴性。mpb線上的組成(mpb組成)中，壓電常數(shù)取極大值。采用mpb線立起的壓電材料的mpb附近的組成，由此能夠在大溫度范圍內(nèi)維持壓電特性高的狀態(tài)。本發(fā)明中，將壓電常數(shù)在室溫(20℃以上、25℃以下的范圍內(nèi)的任意溫度)的mpb組成的壓電常數(shù)的70％以上的范圍內(nèi)的組成區(qū)域定義為mpb附近的組成。

另外，優(yōu)選為上述mpb附近的組成的居里溫度比280℃高。由此成為溫度依賴性小，壓電特性高且能夠在大溫度范圍內(nèi)使用的壓電材料。

另外，優(yōu)選為上述第一成分是a位含有鋇的ba系、b位含有鈮的nb系以及a位含有鉍的bi系的成分中的任意一個(gè)成分，上述第二成分是a位含有鋇的ba系、b位含有鈮的nb系以及a位含有鉍的bi系的成分中的與上述第一成分不同的任意一個(gè)成分。將屬于相互不同的材料系的成分組合，從而發(fā)揮各材料具有的優(yōu)點(diǎn)，成為實(shí)用性更優(yōu)異的壓電材料。

另外，優(yōu)選為在上述第二成分以及上述第三成分相對(duì)于上述第一成分、第二成分、第三成分的合計(jì)的摩爾比為0.1以上、0.9以下的范圍中，居里溫度比280℃高。根據(jù)這樣的系內(nèi)的壓電材料，對(duì)于任意組成都能充分提高居里溫度，能夠?qū)⒂山M成的誤差引起的壓電特性的溫度依賴性的趨勢(shì)的變化抑制為很小。

另外，優(yōu)選為上述第三成分相對(duì)于上述第二成分和上述第三成分的合計(jì)的摩爾比為0.05以上、0.49以下?？紤]居里溫度高的壓電材料的壓電特性差的一般趨勢(shì)，認(rèn)為第三成分的比率最好是不會(huì)過高。另一方面，若第三成分的比率過低，則tc4可能不會(huì)是足夠高的溫度而無(wú)法滿足|tc4-tc1|為50℃以下這樣的條件。

本發(fā)明的其它實(shí)施方式是一種壓電元件，其特征在于，具備：由上述實(shí)施方式的壓電材料構(gòu)成的壓電體層、和夾著上述壓電體層的電極。

由此壓電材料不含鉛所以能夠減少環(huán)境負(fù)荷。另外，mpb線立起，利用溫度依賴性小的壓電材料，所以能夠?qū)崿F(xiàn)溫度依賴性小的壓電元件。

另外，本發(fā)明的其它實(shí)施方式是一種壓電元件應(yīng)用設(shè)備，其具備上述實(shí)施方式的壓電元件。壓電材料不含鉛所以能夠減少環(huán)境負(fù)荷。另外，mpb線立起，利用溫度依賴性小的壓電材料，所以能夠?qū)崿F(xiàn)溫度依賴性小的設(shè)備。作為這樣的壓電元件應(yīng)用設(shè)備例如可舉出如下的設(shè)備。

一種液體噴射頭，其特征在于，具備與噴嘴開口連通的壓力產(chǎn)生室、上述壓電元件。

一種液體噴射裝置，其特征在于，具備上述實(shí)施方式的液體噴射頭。

一種超聲波傳感器，其特征在于，具備將由驅(qū)動(dòng)上述壓電元件產(chǎn)生的位移傳遞至外部的振動(dòng)部、將產(chǎn)生的壓力波傳遞至外部的整合層。

一種壓電馬達(dá)，至少具備配有上述壓電元件的振動(dòng)體、接觸的移動(dòng)體。

一種發(fā)電裝置，其特征在于，具備從上述電極取出由上述壓電元件產(chǎn)生的電荷的電極。

另外，本發(fā)明的其它實(shí)施方式是一種壓電材料的制造方法，其特征在于，在由第一成分和第二成分構(gòu)成的雙成分系中加入第三成分，使得在將上述第三成分相對(duì)于上述第二成分和上述第三成分的合計(jì)的摩爾比設(shè)為α，α×tc3+(1-α)×tc2＝tc4的情況下，|tc4-tc1|為50℃以下，由此制造由三成分系的復(fù)合氧化物構(gòu)成的非鉛系壓電材料，其中，上述第一成分在單獨(dú)組成中為菱面體晶，居里溫度為tc1，且由具有鈣鈦礦型構(gòu)造的非鉛系的復(fù)合氧化物構(gòu)成，上述第二成分在單獨(dú)組成中為菱面晶以外的結(jié)晶，居里溫度tc2比上述tc1低，且由具有鈣鈦礦型構(gòu)造的非鉛系的復(fù)合氧化物構(gòu)成，上述第三成分在單獨(dú)組成中為與上述第二成分相同的上述菱面體晶以外的結(jié)晶，居里溫度tc3為上述tc1以上，且由具有鈣鈦礦型構(gòu)造并且與上述第二成分不同的非鉛系的復(fù)合氧化物構(gòu)成。

上述實(shí)施方式中，由于不含鉛所以環(huán)境負(fù)荷低，另外，mpb線立起，能夠制造溫度依賴性小的壓電材料。

并且，優(yōu)選為在橫軸為上述第二成分以及上述第三成分相對(duì)于上述第一成分、上述第二成分、上述第三成分的合計(jì)的摩爾比，縱軸為溫度的相圖中特制mpb附近的組成，從而制造由具有mpb附近的組成的上述三成分系的復(fù)合氧化物構(gòu)成的非鉛系壓電材料。

如之前說明那樣，采用mpb線立起的壓電材料的mpb附近的組成，由此能夠在大溫度范圍內(nèi)維持壓電特性高的狀態(tài)。因此，能夠制造在大溫度范圍內(nèi)壓電特性高的壓電材料。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的壓電材料的第一成分和第二成分的相圖。

圖2是本發(fā)明的壓電材料的第一成分和第三成分的相圖。

圖3是說明本發(fā)明的壓電材料的相圖。

圖4是表示壓電常數(shù)與溫度的關(guān)系的圖。

圖5是用于說明mpb線以及居里溫度的輪廓的傾角與壓電特性的關(guān)系的相圖。

圖6是表示壓電特性與居里溫度的關(guān)系的圖

圖7是說明實(shí)施例1的壓電材料的相圖。

圖8是實(shí)施例1的壓電材料的第二成分和第三成分的相圖。

圖9是說明實(shí)施例2的壓電材料的相圖。

圖10是說明實(shí)施例3的壓電材料的相圖。

圖11是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的記錄頭的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的分解立體圖。

圖12是本發(fā)明的一實(shí)施方式的記錄頭的俯視圖。

圖13是本發(fā)明的一實(shí)施方式的記錄頭的剖視圖。

圖14是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的記錄裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。

具體實(shí)施方式

如之前說明那樣，對(duì)于將哪些成分以何種組成組合而得到mpb線立起而溫度依賴性小的壓電材料、將哪些成分以何種組成組合而得到壓電特性高的壓電材料、將哪些成分以何種組成組合而得到居里溫度高的壓電材料而言表示明確的指標(biāo)的見解至今不存在。

本發(fā)明提供用于得到mpb線盡可能立起且溫度依賴性小的壓電材料的新方法。另外，根據(jù)該新方法，能夠容易得到居里溫度高或者壓電特性高的壓電材料。

此外，在以下說明的圖表中，“t”是指正方晶，“m”是指單斜晶，“r”是指菱面體晶，“o”是指斜方晶，“c”是指立方晶。

(壓電材料)

將三種成分按照以下那樣的條件組合，由此實(shí)現(xiàn)mpb線盡可能立起的壓電材料。以下說明組合的條件。

首先，三種成分都由具有鈣鈦礦型構(gòu)造的非鉛系的復(fù)合氧化物構(gòu)成。第一成分是菱面體晶的復(fù)合氧化物。第一成分的居里溫度是tc1。第二成分是具有菱面體晶以外的結(jié)晶構(gòu)造的復(fù)合氧化物。第二成分的居里溫度是tc2。tc2比tc1低。第三成分是與第二成分相同的上述菱面晶以外的結(jié)晶。第三成分的結(jié)晶構(gòu)造與第二成分相同，但是與第二成分不同的復(fù)合氧化物。即第三成分含有至少一種與構(gòu)成第二成分的元素不同的元素。第三成分的居里溫度是tc3。tc3為tc1以上。即第一成分的居里溫度tc1、第二成分的居里溫度tc2以及第三成分的居里溫度tc3的關(guān)系為tc2＜tc1≤tc3。

第一成分選定菱面體晶，第二成分選定菱面體晶以外的結(jié)晶例如正方晶是因?yàn)榱饷骟w晶的極化軸的數(shù)量最多。菱面體晶具有4個(gè)極化軸(在分正方向和負(fù)方向考慮的情況下為8個(gè)極化軸)，其它結(jié)晶系例如正方晶、斜方晶、單斜晶、三斜晶全部是一個(gè)極化軸(分正方向和負(fù)方向的情況下為2個(gè)方向的極化軸)。壓電體的變形伴隨著極化的旋轉(zhuǎn)或者極化的伸縮·收縮。因此，認(rèn)為極化軸的數(shù)量多的壓電特性變高。即將菱面體晶的第一成分、和具有除此以外的結(jié)晶構(gòu)造的第二成分以及第三成分組合，能夠提高壓電特性。

圖1表示由第一成分和第二成分構(gòu)成的壓電材料的相圖。圖1中，縱軸x為溫度(℃)。橫軸是第二成分相對(duì)于第一成分與第二成分的合計(jì)的摩爾比((第二成分的摩爾數(shù))/(第一成分的摩爾數(shù)+第二成分的摩爾數(shù)))。圖1中，mpb線m相對(duì)于縱軸傾斜。圖1的相圖由利用菱面體晶構(gòu)成的組成范圍(圖“r”表示)、正方晶(圖中用t表示)或者斜方晶(圖中用“o”表示)、立方晶(圖中用“c”表示)構(gòu)成。圖1以外的相圖也同樣。mpb線m向圖中右側(cè)，即向tc低的第二成分的比率大的一方傾斜。

因此，這樣的系統(tǒng)中，按照以下那樣的條件加入第三成分。使用圖2～圖6說明加入第三成分引起的變化。圖2是用于說明向第二成分加入第三成分的tc的變化的相圖。圖3是用于說明第三成分添加前與添加后的變化的相圖。圖4是表示壓電常數(shù)(d33)與溫度的關(guān)系的圖。圖5的(a)以及(b)是用于說明mpb線以及居里溫度的輪廓的傾角與壓電特性的關(guān)系的相圖。

首先，如上所述，第三成分是與第二成分相同的上述菱面晶以外的結(jié)晶，但是與第二成分不同的成分。且第三成分的居里溫度tc3為tc1以上。以使第三成分相對(duì)于第二成分與第三成分的合計(jì)的摩爾比(第三成分的摩爾數(shù)/(第二成分的摩爾數(shù)+第三成分的摩爾數(shù)))為α的方式加入這樣的第三成分。這樣，如圖2所示，第二成分側(cè)的tc從tc2上升而變?yōu)閠c4。圖2中，縱軸是溫度(℃)。橫軸a是第三成分相對(duì)于第二成分與第三成分的合計(jì)的摩爾比((第三成分的摩爾數(shù))/(第二成分的摩爾數(shù)+第三成分的摩爾數(shù)))。tc4是將第二成分和第三成分按照(1-α)：α的摩爾比組合的成分(稱為“組合成分”)的居里溫度，能夠通過α×tc3+(1-α)×tc2＝tc4的關(guān)系式求出。

另外，以使?jié)M足|tc4-tc2|在50℃以下的條件來(lái)選擇和決定第一成分、第二成分以及第三成分的材料、第三成分的比例α。這樣，如圖3所示，連結(jié)tc1和tc4的虛線相對(duì)于橫軸大致水平，mpb線m相比于沒有添加第三成分的壓電材料的mpb線m成為立起的狀態(tài)。另外，圖3中，連結(jié)tc1和tc4的虛線中除了兩端的部分表示由三種成分構(gòu)成的壓電材料(以下稱為“三成分系壓電材料”)的居里溫度tc5。由該虛線的輪廓可知，三成分系壓電材料的居里溫度tc5在橫軸整個(gè)區(qū)域變高。此外，為了易于理解與圖1的對(duì)比，使圖3的橫軸是與圖1相同的x，但虛線的輪廓的橫軸嚴(yán)格來(lái)說是第二成分以及第三成分相對(duì)于第一成分、第二成分以及第三成分的合計(jì)的摩爾比x′((第二成分的摩爾數(shù)+第三成分的摩爾數(shù))/(第一成分的摩爾數(shù)+第二成分的摩爾數(shù)+第三成分的摩爾數(shù)))。

如以上說明那樣，按照上述那樣的條件組合三種成分，從而能夠得到mpb線盡可能立起且溫度依賴性小的三成分系壓電材料。另外，由圖3可知，通過本發(fā)明得到的三成分系壓電材料無(wú)論是何種組成，居里溫度tc5都很高。

這里，壓電材料的壓電常數(shù)因該材料的組成而變化。即壓電特性具有組成依賴性。mpb線上的組成(mpb組成)中，壓電常數(shù)取極大值。因此，為了得到特性高的壓電材料，優(yōu)選將三種成分按照上述條件組合，并且取mpb附近的組成。本發(fā)明中，將壓電常數(shù)位于室溫(20℃以上、25℃以下的范圍內(nèi)的任意溫度)的mpb組成的壓電常數(shù)的70％以上的范圍內(nèi)的組成區(qū)域定義為mpb附近的組成。圖3中用陰影示出了mpb附近的組成。

另外，如圖4所示，壓電特性無(wú)論其組成怎樣，在居里溫度下最高，從居里溫度偏向低溫側(cè)則變低。而且，壓電特性的溫度變化在居里溫度附近急劇，在從居里溫度偏向低溫側(cè)的區(qū)域緩慢。圖5的(a)以及(b)是將該情形在相圖內(nèi)通過等高線表示。圖5的(a)是居里溫度tc1與tc2的差的絕對(duì)值大而mpb線m傾斜的情況下的相圖。圖5的(a)中，連結(jié)tc1與tc2的實(shí)線的輪廓與圖1以及圖3所示的實(shí)線的輪廓對(duì)應(yīng)。圖5的(b)是居里溫度tc1與tc4的差的絕對(duì)值小而mpb線m立起的情況下的相圖。圖5的(b)中，連結(jié)tc1與tc4的虛線的輪廓與圖3所示的虛線的輪廓對(duì)應(yīng)。上述圖中，等高線表示壓電常數(shù)(d33)的高度。組成實(shí)際的壓電材料的mpb線m以及m不是直線，也不是等高線或圓形，但在圖5的(a)以及(b)中，為了易于理解說明而將它們簡(jiǎn)化表示。另外，居里溫度的輪廓(圖5的(a)的實(shí)線以及圖5的(b)的虛線的輪廓)也以更簡(jiǎn)化的狀態(tài)表示。此外，圖中tu表示壓電材料的使用溫度范圍的上限值。

圖5的(a)中，將25℃的mpb組成表示為pm0，第二成分的比例從mpb組成pm0向變少的方向(圖中左側(cè))偏離的組成表示為pm1，第二成分的比例從mpb組成pm0向變多的方向(圖中右側(cè))偏離的組成表示為pm2。圖5的(b)中，將25℃的mpb組成表示為pm0，第二成分的比例從mpb組成pm0向變少的方向(圖中左側(cè))偏離的組成表示為pm1，第二成分的比例從mpb組成pm0向變多的方向(圖中右側(cè))偏離的組成表示為pm2。在圖5的(a)的相圖中，環(huán)境溫度變化的情況下，如圖中箭頭所示，在pm0、pm1、pm2，壓電特性的變動(dòng)趨勢(shì)(溫度依賴性的趨勢(shì))有很大不同。另一方面，在圖5的(b)的相圖中，即使環(huán)境溫度變化，也如圖中箭頭所示那樣，在pm0、pm1、pm2，壓電特性的變動(dòng)趨勢(shì)(溫度依賴性的趨勢(shì))幾乎不變化。即如圖5的(b)所示，若mpb線立起，tc1與tc4的絕對(duì)值的差很小，則即使組成偏差，也認(rèn)為難以引起溫度依賴性的趨勢(shì)的變化。實(shí)際上考慮使用壓電材料制造壓電元件時(shí)，即使以理想的組成(例如25℃的mpb組成)作為目標(biāo)來(lái)制造壓電元件，最終偏離該組成的情況也很多。因此，利用mpb線盡量立起的壓電材料，從而即使產(chǎn)生組成的誤差，壓電特性的溫度依賴性的趨勢(shì)的變化很會(huì)變少，能夠得到特性的差別很小的壓電元件。此外，這里說明的壓電特性的溫度依賴性的趨勢(shì)的變化也可以被認(rèn)為是“溫度依賴性”的一種。

另外，圖5的(a)中很簡(jiǎn)化地示出了等高線，但實(shí)際在任一種組成中，如圖4所示，居里溫度tc附近的壓電常數(shù)(d33)的變化急劇，在從居里溫度偏向低溫側(cè)的區(qū)域緩慢。因此，優(yōu)選居里溫度tc比使用溫度的上限值tu足夠高。例如優(yōu)選比使用溫度的上限值tu高50℃以上，更優(yōu)選高100℃以上。另外，優(yōu)選居里溫度tc在組成范圍整體都很高。由圖3可知，通過本發(fā)明得到的三成分系壓電材料對(duì)于任一種組成而言的居里溫度tc5都很高。因此，根據(jù)這樣的觀點(diǎn)，認(rèn)為由組成的誤差引起的壓電特性的溫度依賴性的趨勢(shì)的變化很小。

若考慮壓電材料的一般性用途，壓電材料的居里溫度tc5比280℃高即可。即將居里溫度tc5設(shè)為比280℃高的溫度，從而能夠提供通用性非常高的壓電材料。在利用mpb附近的組成的情況下，至少在mpb附近的組成中，居里溫度tc5比280℃高即可。優(yōu)選居里溫度tc5不僅是mpb附近的組成，還在第二成分相對(duì)于大致整體的組成區(qū)域例如第一成分、第二成分、第三成分的合計(jì)的摩爾比x為0.1以上、0.9以下的部分比280℃更高。如果是這樣的系內(nèi)的壓電材料，則無(wú)論獲取哪種組成，居里溫度都足夠高，能夠?qū)⒁蚪M成的誤差引起的壓電特性的溫度依賴性的趨勢(shì)的變化抑制得很小。

另外，第三成分相對(duì)于第二成分和第三成分的合計(jì)的摩爾比α只要是|tc4-tc2|滿足50℃以下的條件的比率，則沒有特別限定。然而，對(duì)于居里溫度高的壓電材料而言若考慮壓電特性差這樣的一般趨勢(shì)，則認(rèn)為第三成分的比率最好是不會(huì)過高。另一方面，若第三成分的比率過低，則tc4可能不會(huì)是足夠高的溫度。因此，希望摩爾比α為0.05以上、0.49以下，優(yōu)選為0.10以上、0.45以下，更優(yōu)選為0.25以上、0.45以下。

(第一成分、第二成分以及第三成分)

第一成分在單獨(dú)組成中是菱面體晶。表1示出了這樣的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的例子。

[表1]

表1

另外，第二成分以及第三成分在單獨(dú)組成中是菱面體晶以外的結(jié)晶。表2示出了這樣的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的例子。

[表2]

表2

另外，第一成分和第二成分優(yōu)選是不同的材料系。例如在第一成分是bi系的成分的情況下，第二成分優(yōu)選為nb系的成分。另外，例如在第一成分是ba系的成分的情況下，第二成分優(yōu)選為nb系的成分。圖6是表示壓電材料的壓電特性(d33)與居里溫度的關(guān)系的圖。如圖6所示，壓電材料的壓電特性(d33)與居里溫度的關(guān)系分為在a位含有鋇的ba系、在b位含有鈮的nb系、以及在a位含有鉍的bi系3種。另外，若將不同的材料系例如bi系的成分和nb系的成分組合，則如圖6中的虛線所示，居里溫度tc成為兩者之間的中間值，壓電特性(d33)在mpb線附近取極大值，所以如圖6中的實(shí)線所示，預(yù)料獲取超過兩者中較大值的值。認(rèn)為將兩種相同系的材料組合是相同的。然而，屬于不同系的材料大多具有不同的特性。因此，若將屬于不同系的材料彼此組合，發(fā)揮各材料所具有的優(yōu)點(diǎn)，能夠得到實(shí)用性更優(yōu)異的壓電材料。

表3表示第一成分、第二成分以及第三成分的組合的例子。

[表3]

表3

表3中，添加第三成分的比例α可以在表中所示的范圍內(nèi)改變。α欄中，“α1～α2”表示相對(duì)于第二成分與第三成分的合計(jì)按照α1mol以上、α2mol以下的比例添加第三成分。另外，tc4的值是使tc4相對(duì)于α1的值tc41與tc4相對(duì)于α2的值tc42對(duì)應(yīng)，表示為“tc41～tc42”。tc4與tc2的差的絕對(duì)值|tc4-tc2|也同樣。tc5的值因第二成分的比率而變動(dòng)，但將其中心的值，即第二成分相對(duì)于第一成分、第二成分、第三成分的合計(jì)的摩爾比x＝0.5的居里溫度tc的值以與α1～α2的范圍對(duì)應(yīng)的方式標(biāo)記。表1所示的tc5的值不是mpb組成附近的值，但tc4與tc2的差的絕對(duì)值在50℃以內(nèi)，mpb線是盡量立起的狀態(tài)，所以mpb組成附近的居里溫度應(yīng)該不會(huì)與表1所示的tc5的值差異很大。d33的值是基于圖6的預(yù)測(cè)值。表1的d33一欄所示的數(shù)值是從圖6中調(diào)查根據(jù)第一以及第三成分的材料系和tc的值確定的第一壓電常數(shù)、和根據(jù)第二成分的材料系和tc的值d33確定的第二壓電常數(shù)并表示兩者中較大的值。如之前說明那樣，預(yù)料壓電特性(d33)取超過兩者較大值的值。因此，在表1的d33一欄標(biāo)記為第一壓電常數(shù)或者第二壓電常數(shù)中較大的數(shù)值以上(例如“150～”)。

(實(shí)施例)

以下說明實(shí)施例。以下說明的具體例的相圖中，圖7、圖9、圖10以及圖11是與圖3對(duì)應(yīng)的附圖。另外，圖8是與圖2對(duì)應(yīng)的附圖。

(實(shí)施例1)

圖7表示組合了與表3的具體例1對(duì)應(yīng)的成分的相圖。第一成分是babio3，單獨(dú)是菱面體晶。第二成分是添加li的(k，na)nbo3，單獨(dú)是斜方晶。第一成分即babio3的居里溫度tc1是370℃，第二成分即(k，na)nbo3的居里溫度tc2是270℃。mpb線m1在第二成分的摩爾比x為0.4～0.7的范圍內(nèi)傾斜。

向這樣的系中按照第二成分與第三成分的合計(jì)的0.41的比例混合作為第三成分的(k，na)nbo3(居里溫度tc3＝435℃，單獨(dú)為斜方晶)。如之前說明那樣，tc4如圖8所示，在橫軸a為第三成分相對(duì)于第二成分與第三成分的合計(jì)的摩爾比(第三成分的摩爾數(shù)/(第二成分的摩爾數(shù)+第三成分的摩爾數(shù)))即α，縱軸為溫度的相圖中，能夠求出與摩爾比α對(duì)應(yīng)的溫度。具體而言，可以用tc4＝α×tc3+(1-α)×tc2表示。在本實(shí)施例的情況下，α＝0.41，tc2＝270℃，tc3＝435℃，所以tc4為338℃。因此，tc4與第一成分的居里溫度tc1的差的絕對(duì)值在50℃以內(nèi)。

如圖7所示，沒有添加第三成分的壓電材料的mpb線m1相對(duì)于縱軸傾斜，而添加了第三成分的壓電材料的mpb線m1與mpb線m1相比立起，第二成分以及第三成分的摩爾比x′僅移至0.54～0.60的范圍。另外，虛線所示的居里溫度tc5在整個(gè)橫軸都很高。

室溫的mpb組成的居里溫度約為354℃，壓電常數(shù)d33為250pc/n左右。

作為上述壓電材料的一個(gè)例子，選定babio3作為第一成分，選定添加了li的(k0.5，na0.5)nbo3作為第二成分，選定(k0.5，na0.5)nbo3作為第三成分，并說明如下形成三者的摩爾比為0.400：0.354：0.246的組成的壓電材料的方法。第三成分相對(duì)于第一成分和第三成分的合計(jì)的摩爾比α為0.41。另外，第二成分以及第三成分相對(duì)于第一成分、第二成分、第三成分的合計(jì)的摩爾比x′為0.60。

作為起始原料，將2-乙基己酸鋇、2-乙基己酸鉍、2-乙基己酸鋰、2-乙基己酸鉀、2-乙基己酸鈉、2-乙基己酸鈮與n-辛烷溶液，以與上述組成的化學(xué)計(jì)量比一致的方式調(diào)整金屬元素的摩爾比并混合，制作前體溶液。

將這樣的前體溶液滴在基板上，按照500rpm旋轉(zhuǎn)6秒鐘后，按照3000rpm使基板旋轉(zhuǎn)20秒，通過旋涂法形成前體膜。接下來(lái)，將基板放到電爐上，在180℃下干燥2分鐘。接著，將基板放到電爐上，在350℃下進(jìn)行2分鐘脫脂。反復(fù)兩次從該溶液涂覆到脫脂的工序后，在氧環(huán)境中，利用rta裝置，在750℃下進(jìn)行5分鐘燒制。反復(fù)進(jìn)行以上的工序五次，由此完成壓電體層。

(實(shí)施例2)

圖9表示組合與表3的具體例2對(duì)應(yīng)的成分的相圖。第一成分是添加了sr的(bi，na)tio3，單獨(dú)為菱面體晶。第二成分是(ba，ca)tio3，單獨(dú)為正方晶。第一成分即添加了sr的(bi，na)tio3的居里溫度tc1是268℃，第二成分即(ba，ca)tio3的居里溫度tc2是70℃。mpb線m2在第二成分的摩爾比x為0.47～0.80的范圍內(nèi)傾斜。若按照第二成分與第三成分的合計(jì)的0.49的比例向這樣的系中混合第三成分即(bi，k)tio3(居里溫度tc3＝380℃，單獨(dú)為正方晶)，則第二成分以及第三成分的組成的居里溫度變?yōu)?22℃。因此，tc4與第一成分的居里溫度tc1的差的絕對(duì)值在50℃以內(nèi)。沒有添加第三成分的壓電材料的mpb線m2相對(duì)于縱軸傾斜，而添加了第三成分的壓電材料的mpb線m2與mpb線m2相比立起，第二成分的摩爾比x僅移至0.61～0.70的范圍。室溫的mpb組成的居里溫度約為245℃，壓電常數(shù)為200左右。

作為上述壓電材料的一個(gè)例子，選定添加了sr的(bi0.5，na0.5)tio3作為第一成分，選定(ba0.8，ca0.2)tio3作為第二成分，選定(bi0.5，k0.5)tio3作為第三成分，并說明利用三者的摩爾比為0.300：0.357：0.343的組成的壓電材料形成壓電體層的方法。

作為起始原料，將2-乙基己酸鉍、2-乙基己酸鈉、2-乙基己酸鈦、2-乙基己酸鋇、2-乙基己酸鈣、2-乙基己酸鉀、2-乙基己酸鍶與n-辛烷溶液，以與上述組成的化學(xué)計(jì)量比一致的方式調(diào)整金屬元素的摩爾比并混合，制作前體溶液。

將這樣的前體溶液，滴到基板上，按照500rpm旋轉(zhuǎn)6秒鐘后，按照3000rpm使基板旋轉(zhuǎn)20秒，通過旋涂法形成前體膜。接下來(lái)，將基板放到電爐上，在180℃下干燥2分鐘。接著，將基板放到電爐上，在350℃下進(jìn)行2分鐘脫脂。反復(fù)兩次從該溶液涂覆到脫脂的工序后，在氧環(huán)境中，利用rta裝置在750℃下進(jìn)行5分鐘燒制。反復(fù)進(jìn)行以上的工序五次，由此完成壓電體層。

(實(shí)施例3)

圖10表示使與表3的具體例3對(duì)應(yīng)的成分組合的相圖。第一成分是添加有sr的(bi，na)tio3，單獨(dú)為菱面體晶。第二成分是batio3，單獨(dú)為正方晶。在該情況下，第一成分即添加了sr的(bi，na)tio3的居里溫度tc是268，第二成分即batio3的居里溫度是123℃。mpb線m3在第二成分的摩爾比x為0.4～0.6的范圍內(nèi)傾斜。若向這樣的系中按照第一成分與第三成分的合計(jì)的0.45的比例混合作為第三成分的nanbo3(居里溫度tc3＝360℃，單獨(dú)為正方晶)，則第二成分以及第三成分的組成的居里溫度變?yōu)?30℃。因此，tc4與第一成分的居里溫度tc1的差的絕對(duì)值在50℃以內(nèi)。沒有添加第三成分的壓電材料的mpb線m3相對(duì)于縱軸傾斜，而添加了第三成分的壓電材料的mpb線m3與mpb線m3相比立起，第二成分的組成比x僅在0.47～0.55的范圍變化。室溫的mpb組成的居里溫度約為249℃，壓電常數(shù)為150左右。

作為上述壓電材料的一個(gè)例子，選定添加了sr的(bi0.5，na0.5)tio3作為第一成分，選定batio3作為第二成分，選定nanbo3作為第三成分，如下形成三者的摩爾比為0.4500：0.3025：0.2475的組成的壓電材料。

作為起始原料，將2-乙基己酸鉍、2-乙基己酸鈉、2-乙基己酸鈦、2-乙基己酸鋇、2-乙基己酸鈉、2-乙基己酸鈮以及2-乙基己酸鍶與n-辛烷溶液，以與上述組成的化學(xué)計(jì)量比一致的方式調(diào)整金屬元素的摩爾比并混合，制作前體溶液。

將這樣的前體溶液滴到基板上，按照500rpm旋轉(zhuǎn)6秒鐘后，按照3000rpm使基板旋轉(zhuǎn)20秒，利用旋涂法形成前體膜。接下來(lái)，將基板放到電爐上，在180℃下干燥2分鐘。接著，將基板放到電爐上，在350下進(jìn)行2分鐘脫脂。反復(fù)兩次從該溶液涂覆到脫脂的工序后，在氧環(huán)境中，利用rta裝置在750下進(jìn)行5分鐘燒制。反復(fù)進(jìn)行以上的工序五次，由此完成壓電體層。

(壓電元件、液體噴射頭)

圖11是表示具備本發(fā)明的一實(shí)施方式的壓電元件的液體噴射頭的一個(gè)例子即噴墨式記錄頭的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的分解立體圖，圖12是圖11的俯視圖，圖13是圖12的a-a′線剖視圖。如圖11～圖13所示，本實(shí)施方式的流路形成基板10由單晶硅基板構(gòu)成，在其一面形成有由二氧化硅構(gòu)成的彈性膜50。

在流路形成基板10沿其寬度方向并設(shè)有多個(gè)壓力產(chǎn)生室12。另外，在流路形成基板10的壓力產(chǎn)生室12的長(zhǎng)邊方向外側(cè)的區(qū)域形成有連通部13，連通部13與各壓力產(chǎn)生室12經(jīng)由以各壓力產(chǎn)生室12為單位設(shè)置的油墨供給路14以及連通路15而連通。連通部13與后述的保護(hù)基板的歧管部31連通，構(gòu)成作為各壓力產(chǎn)生室12的共用的油墨室的歧管的一部分。油墨供給路14以比壓力產(chǎn)生室12窄的寬度形成，保持從連通部13流入壓力產(chǎn)生室12的油墨的流路阻力恒定。此外，在本實(shí)施方式中，從一側(cè)擠壓流路的寬度而形成油墨供給路14，但也可以從兩側(cè)擠壓流路的寬度而形成油墨供給路。另外，也可以不擠壓流路的寬度，而是從厚度方向擠壓而形成油墨供給路。在本實(shí)施方式中，在流路形成基板10設(shè)置有由壓力產(chǎn)生室12、連通部13、油墨供給路14以及連通路15構(gòu)成的液體流路。

另外，在流路形成基板10的開口面?zhèn)韧ㄟ^粘合劑、熱熔敷膜等固定有噴嘴片20，該噴嘴片20貫穿設(shè)置有和各壓力產(chǎn)生室12的與油墨供給路14相反的一側(cè)的端部附近連通的噴嘴開口21。此外，噴嘴片20例如由玻璃陶瓷、單晶硅基板、不銹鋼等構(gòu)成。

另一方面，在這樣的流路形成基板10的開口面的相反的一側(cè)如上所述形成有彈性膜50，在該彈性膜50上設(shè)置有由氧化鈦等構(gòu)成的用于提高彈性膜50等的與第一電極60的基底的緊貼性的緊貼層56。此外，在彈性膜50與緊貼層56之間，也可以根據(jù)需要形成有由氧化鋯等構(gòu)成的絕緣體膜。

并且，該緊貼層56上層疊形成有第一電極60、厚度為2μm以下，優(yōu)選為0.3～1.5μm的薄膜的壓電體層70、第二電極80，從而構(gòu)成壓電元件300。這里，壓電元件300是指含有第一電極60、壓電體層70以及第二電極80的部分。一般將壓電元件300的某一方的電極作為共用電極，將另一方的電極以及壓電體層70以各壓力產(chǎn)生室12為單位刻畫圖案而構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，將第一電極60作為壓電元件300的共用電極，將第二電極80作為壓電元件300的個(gè)別電極，但在驅(qū)動(dòng)電路、布線的準(zhǔn)備中也可以與之相反。另外，這里將壓電元件300和通過該壓電元件300的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生位移的振動(dòng)板合稱為促動(dòng)器裝置。此外，在上述例子中，彈性膜50、緊貼層56、第一電極60以及根據(jù)需要設(shè)置的絕緣體膜作為振動(dòng)板作用，但當(dāng)然不限定于此，例如也可以不設(shè)置彈性膜50、緊貼層56。另外，壓電元件300本身也可以實(shí)際兼作振動(dòng)板。

本實(shí)施方式中，壓電體層70由上述本發(fā)明的壓電材料構(gòu)成。上述壓電材料在大的使用環(huán)境溫度范圍壓電特性高而且居里溫度高，所以能夠?qū)崿F(xiàn)在大的使用環(huán)境溫度下表現(xiàn)出優(yōu)異的位移特性的壓電元件。另外，壓電材料不含鉛，所以能夠減少對(duì)環(huán)境的負(fù)荷。

在這樣的壓電元件300的個(gè)別電極即各第二電極80連接有從油墨供給路14側(cè)的端部附近被拉出并延伸配置到緊貼層56上的例如由金(au)等構(gòu)成的導(dǎo)線電極90。

在形成有這樣的壓電元件300的流路形成基板10上，即在第一電極60、緊貼層56以及導(dǎo)線電極90上，經(jīng)由粘合劑35接合有具備構(gòu)成歧管100的至少一部分的歧管部31的保護(hù)基板30。該歧管部31在本實(shí)施方式中沿厚度方向貫通保護(hù)基板30，遍及壓力產(chǎn)生室12的寬度方向而形成，如上述那樣構(gòu)成與流路形成基板10的連通部13連通并作為各壓力產(chǎn)生室12的共用的油墨室的歧管100。另外，也可以以壓力產(chǎn)生室12為單位將流路形成基板10的連通部13分割為多個(gè)，僅將歧管部31作為歧管。并且，例如也可以在流路形成基板10僅設(shè)置壓力產(chǎn)生室12，在夾裝于流路形成基板10與保護(hù)基板30之間的部件(例如彈性膜50、緊貼層56等)設(shè)置將歧管100與各壓力產(chǎn)生室12連通的油墨供給路14。

另外，在保護(hù)基板30的與壓電元件300對(duì)置的區(qū)域設(shè)置有具有不阻礙壓電元件300的運(yùn)動(dòng)的空間的壓電元件保持部32。壓電元件保持部32具有不阻礙壓電元件300的運(yùn)動(dòng)的空間即可，該空間可以是密封的，也可以不是密封的。

作為這樣的保護(hù)基板30，優(yōu)選使用與流路形成基板10的熱膨脹率大致相同的材料，例如玻璃、陶瓷材料等，在本實(shí)施方式中，使用與流路形成基板10相同的材料的單晶硅基板形成。

另外，在保護(hù)基板30設(shè)置有沿厚度方向貫通保護(hù)基板30的貫通孔33。而且，從各壓電元件300被拉出的導(dǎo)線電極90的端部附近以在貫通孔33內(nèi)露出的方式設(shè)置。

另外，在保護(hù)基板30上固定有用于驅(qū)動(dòng)并設(shè)的壓電元件300的驅(qū)動(dòng)電路120。作為該驅(qū)動(dòng)電路120例如可以使用電路基板、半導(dǎo)體集成電路(ic)等。而且，驅(qū)動(dòng)電路120與導(dǎo)線電極90經(jīng)由焊線等由導(dǎo)線構(gòu)成的連接布線121而電連接。

另外，在這樣的保護(hù)基板30上接合有由密封膜41以及固定板42構(gòu)成的柔性基板40。這里，密封膜41由剛性低且具有撓性的材料構(gòu)成，利用該密封膜41密封歧管部31的一面。另外，固定板42由比較硬質(zhì)的材料形成。該固定板42的與歧管100對(duì)置的區(qū)域成為沿厚度方向完全被除去的開口部43，所以歧管100的一面僅由具有撓性的密封膜41密封。

在這樣的本實(shí)施方式的噴墨式記錄頭i中，從與未圖示的外部的油墨供給機(jī)構(gòu)連接的油墨導(dǎo)入口獲取油墨，在從歧管100到達(dá)噴嘴開口21的內(nèi)部被油墨填滿后，根據(jù)來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路120的記錄信號(hào)，對(duì)與壓力產(chǎn)生室12對(duì)應(yīng)的各第一電極60與第二電極80之間外加電壓，使彈性膜50、緊貼層56、第一電極60以及壓電體層70彎曲變形，由此提高各壓力產(chǎn)生室12內(nèi)的壓力，從噴嘴開口21排出油墨滴。

接下來(lái)，說明本實(shí)施方式的噴墨式記錄頭的壓電元件的制造方法的一個(gè)例子。

首先，在作為硅晶片的流路形成基板用晶片110的表面通過熱氧化等形成由構(gòu)成彈性膜50的二氧化硅(sio2)等構(gòu)成的二氧化硅膜。接著，在彈性膜50(二氧化硅膜)上，通過反應(yīng)性濺射法、熱氧化等形成由氧化鈦等構(gòu)成的緊貼層56，。

接下來(lái)，在緊貼層56上形成第一電極60。具體而言，在緊貼層56上形成由鉑、銥、氧化銥或者它們的層疊構(gòu)造等構(gòu)成的第一電極60。此外，緊貼層56以及第一電極60例如能夠通過濺射法、蒸鍍法形成。

接著，在第一電極60上層疊壓電體層70。壓電體層70的制造方法沒有特別限定，例如涂覆將有機(jī)金屬化合物溶解·分散于溶劑的溶液并干燥，而且在高溫下燒制從而得到由金屬氧化物構(gòu)成的壓電體層70，可以使用mod(metal-organicdecomposition)法、溶膠-凝膠法等化學(xué)溶液法形成壓電體層70。此外，壓電體層70也可以利用激光燒蝕法、濺射法、脈沖·激光·沉積法(pld法)、cvd法、氣溶膠沉積法等。

例如在通過化學(xué)涂覆法形成壓電體層70的情況下，作為起始原料，使用含有所希望的元素的2-乙基己酸鹽、酢酸鹽等。例如在形成由含有鉍、鋇、鐵、鈦的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物構(gòu)成的壓電體層的情況下，使用2-乙基己酸鉍、2-乙基己酸鋇、2-乙基己酸鐵、2-乙基己酸鈦等。將這樣的原料和n-辛烷溶液等溶劑混合，調(diào)整金屬元素的摩爾比以與化學(xué)計(jì)量比一致，制作前體溶液。接著，將上述前體溶液滴到之前制作的下部電極上，按照500rpm旋轉(zhuǎn)6秒鐘后，按照3000rpm使基板旋轉(zhuǎn)20秒，通過旋涂法形成前體膜。接下來(lái)，將基板放到電爐上，在180℃下干燥2分鐘。接著，將基板放到電爐上，在350℃下進(jìn)行2分鐘脫脂。反復(fù)兩次從該溶液涂覆到脫脂的工序后，在氧環(huán)境中，利用rta裝置在750℃下進(jìn)行5分鐘燒制。反復(fù)進(jìn)行以上的工序五次由此能夠形成壓電體層70。

在這樣形成壓電體層70后，在壓電體層70上通過濺射法等形成由鉑等構(gòu)成的第二電極80，在與各壓力產(chǎn)生室12對(duì)置的區(qū)域同時(shí)將壓電體層70以及第二電極80刻畫圖案，形成由第一電極60、壓電體層70、第二電極80構(gòu)成的壓電元件300。此外，在壓電體層70和第二電極80的刻畫圖案中，經(jīng)由形成為規(guī)定形狀的抗蝕劑(未圖示)進(jìn)行干式蝕刻由此能夠統(tǒng)一進(jìn)行。然后，可以根據(jù)需要，在600℃～800℃的溫度區(qū)域進(jìn)行后退火。由此，能夠形成壓電體層70與第一電極60、第二電極80的良好的界面，并且能夠改善壓電體層70的結(jié)晶性。

接下來(lái)，遍及流路形成基板用晶片的整個(gè)面形成例如由金(au)等構(gòu)成的導(dǎo)線電極90后，例如經(jīng)由由抗蝕劑等構(gòu)成的掩模圖案以各壓電元件300為單位刻畫圖案。

接下來(lái)，在流路形成基板用晶片的壓電元件300側(cè)，經(jīng)由粘合劑35接合作為多個(gè)保護(hù)基板30的保護(hù)基板用晶片的硅晶片后，將流路形成基板用晶片減薄為規(guī)定的厚度。

接下來(lái)，在流路形成基板用晶片上重新形成掩膜，按照規(guī)定形狀刻畫圖案。

而且，經(jīng)由掩膜對(duì)流路形成基板用晶片進(jìn)行使用koh等堿性溶液的各向異性蝕刻(濕式蝕刻)，由此形成與壓電元件300對(duì)應(yīng)的壓力產(chǎn)生室12、連通部13、油墨供給路14以及連通路15等。

然后例如通過切割等切斷流路形成基板用晶片以及保護(hù)基板用晶片的外周緣部的不要部分并除去。而且，將流路形成基板用晶片的與保護(hù)基板用晶片相反的一側(cè)的面的掩膜除去后，將貫穿設(shè)置有噴嘴開口21的噴嘴片20接合，并且在保護(hù)基板用晶片接合柔性基板40，將流路形成基板用晶片等分割為一個(gè)芯片尺寸的流路形成基板10等，從而成為本實(shí)施方式的噴墨式記錄頭i。

以上說明了噴墨式記錄頭以及壓電元件的一實(shí)施方式，但該結(jié)構(gòu)、制法不限定于上述。例如上述實(shí)施方式中，作為基板10，例示了單晶硅基板，但并不特別局限于此，例如也可以使用soi基板、玻璃等基板。

并且，在上述實(shí)施方式中，例示了在基板10上依次層疊第一電極60、壓電體層70以及第二電極80的壓電元件300，但并不特別局限于此，例如使壓電材料與電極形成材料交替層疊并沿軸向伸縮的縱振動(dòng)型的壓電元件也適用本發(fā)明。

壓電體層也可以不是上述的薄膜，而是塊狀。在形成塊狀的情況下，使用二氧化碳鹽或者氧化物作為起始原料。例如k2co3、na2co3以及nb2o5等。以與化學(xué)計(jì)量比一致的方式秤取上述起始原料，使用球磨機(jī)在乙醇中濕式混合。將得到的混合物干燥后，在700℃下煅燒3h。將這些煅燒粉作為粘合劑，適量加入pva，使用研缽粉碎混合，通過150目的篩子進(jìn)行粒度調(diào)整，利用單軸沖壓裝置將得到的粉體成型為圓板狀的彈丸。接下來(lái)，將成型的彈丸和煅燒粉的剩余放入坩堝，在1100℃下燒制3h，得到圓板狀的氧化物。接著，研磨得到的圓板狀氧化物的兩面使表面均勻，對(duì)其涂覆燒結(jié)銀漿，能夠得到具備銀電極的壓電體。此外，在這樣的塊狀的制造中，作為起始原料，可舉出二氧化碳鋇、氧化鈦、氧化鉍、氧化錫、氧化鐵、氧化鋯、氧化鑭、碳酸鋰等。

另外，上述實(shí)施方式的噴墨式記錄頭構(gòu)成具備與墨盒等連通的油墨流路的記錄頭單元的一部分，搭載于噴墨式記錄裝置。圖14是表示該噴墨式記錄裝置的一個(gè)例子的簡(jiǎn)圖。

如圖14所示，具有噴墨式記錄頭i的記錄頭單元1a以及1b以能夠裝卸的方式設(shè)置有構(gòu)成油墨供給機(jī)構(gòu)的盒2a以及2b，搭載了該記錄頭單元1a以及1b的托架3在安裝于裝置主體4的托架軸5上以能夠沿軸向移動(dòng)的方式設(shè)置。該記錄頭單元1a以及1b例如分別排出黑油墨組成物以及彩色油墨組成物。

而且，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)6的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由未圖示的多個(gè)齒輪以及正時(shí)皮帶7傳遞至托架3，從而搭載了記錄頭單元1a以及1b的托架3沿托架軸5移動(dòng)。另一方面，在裝置主體4上沿托架軸5設(shè)置有滾筒8，由未圖示的供紙輥等供給的紙等記錄介質(zhì)即記錄片s卷繞于滾筒8并被輸送。

在圖12所示的例子中，噴墨式記錄頭單元1a、1b分別具有一個(gè)噴墨式記錄頭i，但并不特別局限于此，例如一個(gè)噴墨式記錄頭單元1a或者1b也可以具有2個(gè)以上的噴墨式記錄頭。

此外，在上述實(shí)施方式中，作為液體噴射頭的一個(gè)例子，舉出用于噴墨式記錄裝置的噴墨式記錄頭來(lái)說明，但本發(fā)明的壓電材料當(dāng)然適用于噴射除油墨以外的液體的液體噴射頭。作為這樣的液體噴射頭例如可舉出用于打印機(jī)等圖像記錄裝置的各種記錄頭、在液晶顯示器等的彩色濾光片的制造中使用的色材噴射頭、有機(jī)el顯示器、用于fed(電場(chǎng)釋放顯示器)等電極形成的電極材料噴射頭、用于生物芯片制造的生物體有機(jī)物噴射頭等。

本發(fā)明的壓電元件如上所述，能夠適用于以噴墨式記錄頭為代表的液體噴射頭的壓電元件，但不限定于此。本發(fā)明的壓電材料也能夠適用于在除了液體噴射頭以外的壓電元件應(yīng)用設(shè)備中使用的壓電元件。作為這樣的壓電元件應(yīng)用設(shè)備，可舉出超聲波傳感器、壓電馬達(dá)、超聲波馬達(dá)、壓電變壓器、振動(dòng)式除塵裝置、壓力-電氣轉(zhuǎn)換機(jī)、超聲波發(fā)信機(jī)、壓力傳感器、加速度傳感器等。

另外，還能舉出發(fā)電裝置。作為發(fā)電裝置，使用壓力-電氣轉(zhuǎn)換效果的發(fā)電裝置、使用光的電子勵(lì)起(光電動(dòng)勢(shì))的發(fā)電裝置、使用熱的電子勵(lì)起(熱電動(dòng)勢(shì))的發(fā)電裝置、利用振動(dòng)的發(fā)電裝置等。

另外，本發(fā)明的壓電材料能夠很好地應(yīng)用于鐵電存儲(chǔ)器等鐵電元件。

符號(hào)說明

i噴墨式記錄頭(液體噴射頭)，10流路形成基板，12壓力產(chǎn)生室，13連通部，14油墨供給路，20噴嘴片，21噴嘴開口，30保護(hù)基板，31歧管部，32壓電元件保持部，40柔性基板，50彈性膜，60第一電極，70壓電體層，80第二電極，90導(dǎo)線電極，100歧管，120驅(qū)動(dòng)電路，300壓電元件。