電極53。
[0137] 圖2A表示根據(jù)本發(fā)明的實施方案的多層壓電元件，其在第一電極51與第二電極 53之間包括多層體，其中該多層體包括其間插入一個內(nèi)部電極55的兩個壓電材料層54。如 圖2B中所示，可沒有限制地使根據(jù)本發(fā)明的實施方案的多層壓電元件的壓電材料層的數(shù) 目和內(nèi)部電極的數(shù)目增加。圖2B中所示的多層壓電元件在第一電極501與第二電極503之 間包括多層體。該多層體包括彼此在其上交替地層疊的9個壓電材料層504和8個內(nèi)部電 極505 (505a和505b)。該多層壓電元件還包括用于將內(nèi)部電極彼此連接的外部電極506a 和外部電極506b。
[0138] 內(nèi)部電極55和505以及外部電極506a和506b的大小和形狀可不同于壓電材料 層54和504的大小和形狀。內(nèi)部電極55和505以及外部電極506a和506b的每一個可由 多個部分組成。
[0139] 內(nèi)部電極55和505、外部電極506a和506b、第一電極51和501以及第二電極53 和503的每一個是具有約5nm-10 μπι的范圍內(nèi)的厚度的導(dǎo)電層。對每個電極的材料并無特 別限制并且可以是通常用于壓電元件的任何材料。這樣的材料的實例包括金屬，例如Ti、 卩七、了3、11'、51'、111、511、六11、六1、卩6、〇、附、？(1、六8和(：11，及其化合物。內(nèi)部電極55和505以 及外部電極506a和506b的每一個可由這些材料的一種或者其混合物或合金制成或者可以 是由兩種以上材料制成的多層。這些電極可由不同的材料制成。內(nèi)部電極55和505可主 要由Ni組成，Ni是便宜的電極材料。
[0140] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的多層壓電元件包括含有Ag和Pd的內(nèi)部電極。Ag的重量 Ml與Pd的重量M2的重量比M1/M2優(yōu)選在1. 5彡M1/M2彡9. 0的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在2. 3彡Ml/ M2彡4. 0的范圍內(nèi)。由于內(nèi)部電極的高燒結(jié)溫度，因此小于1. 5的重量比M1/M2是不希望 的。由于內(nèi)部電極具有島結(jié)構(gòu)和異質(zhì)表面，因此大于9. 0的重量比M1/M2也是不希望的。
[0141] 如圖2B中所示，為了使驅(qū)動電壓相位同步，可將包括內(nèi)部電極505的多個電極彼 此連接。例如，可通過外部電極506a將內(nèi)部電極505a與第一電極501連接。可通過外部電 極506b將內(nèi)部電極505b與第二電極503連接。可交替地設(shè)置內(nèi)部電極505a和內(nèi)部電極 505b?？刹捎萌魏畏椒▽㈦姌O連接。例如，可在多層壓電元件的側(cè)表面上設(shè)置用于連接的 電極或電線，或者可形成穿過壓電材料層504的通孔并且用導(dǎo)電材料涂布以將電極連接。
[0142] (多層壓電元件的制造方法）
[0143] 以下對使用根據(jù)本發(fā)明的實施方案的壓電材料制造多層壓電元件的方法進行說 明。
[0144] 多層壓電元件的制造方法包括（A)將至少含有Ba、Ca、Ti、Sn、Zr、Mn和Mg的金 屬化合物粉末分散以制備漿料，（B)由該漿料形成壓實體，（C)在該壓實體上形成電極，和 (D)將包括彼此在其上交替地層疊的電極和含有金屬化合物的壓實體的壓實體燒結(jié)以制造 多層壓電元件。（D)中的燒結(jié)溫度為1200°C以下。金屬氧化物粉末可不含Zr。本文中使用 的術(shù)語"粉末"是指固體顆粒的聚集體。該聚集體可由含有Ba、Ca、Ti、Sn、Zr、Mn和Mg的 顆?；蛘吒髯院心撤N元素的不同顆粒組成。
[0145] ⑷中的金屬化合物粉末可以是Ba化合物、Ca化合物、Ti化合物、Sn化合物、Zr 化合物、Mn化合物、Mg化合物、Cu化合物、B化合物和Si化合物的粉末。
[0146] 以下對（A)中漿料的例示制備方法進行說明。將金屬化合物粉末與溶劑混合。溶 劑的重量為金屬化合物粉末的重量的1.6-1. 7倍。溶劑可以是甲苯、乙醇、甲苯和乙醇的混 合溶劑、醋酸正丁酯、或水。在球磨機中混合24小時后，將粘結(jié)劑和增塑劑添加到該混合物 中。粘結(jié)劑可以是聚乙烯醇（PVA)、聚乙烯醇縮丁醛（PVB)或丙烯酸系樹脂。粘結(jié)劑為PVB 時，溶劑與PVB的重量比可為88:12。增塑劑可以是癸二酸二辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯或鄰 苯二甲酸二丁酯。增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯時，鄰苯二甲酸二丁酯的重量與粘結(jié)劑的重 量相等。再次在球磨機中將該混合物混合一夜?？刂迫軇┗蛘辰Y(jié)劑的量以致該漿料粘度在 300_500mPa · s 的范圍內(nèi)。
[0147] (B)中的壓實體是金屬化合物粉末、粘結(jié)劑和增塑劑的混合物的片材?？刹捎闷?成形法形成（B)中的壓實體。片材成形法可以是刮刀法。根據(jù)刮刀法，用刮刀將漿料施涂 于基材并且干燥以形成壓實體的片材。基材可以是聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)膜。為了 有助于壓實體的去除，可用氟化合物涂布PET膜的其上將施涂漿料的表面?？赏ㄟ^自然干 燥或熱風(fēng)干燥來干燥漿料。對壓實體的厚度并無特別限制并且可調(diào)節(jié)為多層壓電元件的厚 度。壓實體的厚度能夠隨著漿料的粘度增大而增大。
[0148] (C)中的電極，更具體地，內(nèi)部電極505以及外部電極506a和506b可采用任何方 法，例如，金屬糊的烘焙、濺射法、氣相沉積法或印刷法制造。為了減小驅(qū)動電壓，可減小壓 電材料層504的厚度和間距。這種情況下，將含有內(nèi)部電極505a和505b和壓電材料層504 的前體的多層體燒成。內(nèi)部電極的材料不應(yīng)在壓電材料層504的燒結(jié)溫度下改變其形狀或 者引起導(dǎo)電性的劣化。與Pt相比具有較低熔點并且更便宜的金屬例如Ag、Pd、Au、Cu或Ni、 或者其合金可用于內(nèi)部電極505a和505b以及外部電極506a和506b。可在將多層體燒成 后形成外部電極506a和506b。這種情形下，除了 Ag、Pd、Cu或Ni以外，外部電極506a和 506b可由Al或者碳質(zhì)電極材料制成。
[0149] 可通過絲網(wǎng)印刷形成這些電極。根據(jù)絲網(wǎng)印刷，使用刮刀將金屬糊通過絲網(wǎng)印刷 版施涂于基材上設(shè)置的壓實體。絲網(wǎng)印刷版具有篩眼。通過篩眼將該金屬糊施涂于壓實體。 絲網(wǎng)印刷版的篩眼可具有圖案。使用金屬糊能夠?qū)⒃搱D案轉(zhuǎn)印于壓實體，由此在壓實體上 將電極圖案化。
[0150] (C)中形成電極后，將從基材移除的一個或多個壓實體層疊并且例如通過單軸加 壓、冷靜水壓或熱靜水壓將其壓接。熱靜水壓能夠各向同性地施加均勻的壓力。將壓實體加 熱到大約粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變點能夠促進壓接。為了實現(xiàn)所需的厚度，能夠?qū)⒍鄠€壓實體 壓接。例如，能夠在50°C -80°C的范圍內(nèi)的溫度下、10_60MPa的范圍內(nèi)的壓力下將10-100 層的壓實體熱壓10秒-10分鐘。為了精確地將壓實體層疊，電極可具有對位標(biāo)記。為了精 確地將壓實體層疊，壓實體可具有定位通孔。
[0151] (D)中1200°C以下的燒結(jié)溫度使得能夠使用具有比Pt低的熔點且更便宜的金屬， 例如Ag、PcU Au、Cu、或Ni，或者其合金。
[0152] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的多層壓電元件的制造方法中，漿料可含有鈣鈦礦型金屬 氧化物，該鈣鈦礦型金屬氧化物含有Ba和Ca中的至少一種以及Ti和Sn中的至少一種。鈣 鈦礦型金屬氧化物的實例包括鈦酸鋇、錫酸鋇、錯酸鈦酸鋇、錫酸鈦酸鋇、鈦酸媽、錫酸隹?、 鋯酸鈦酸鈣和錫酸鈦酸鈣。該漿料可含有Zr。這種情況下，該鈣鈦礦型金屬氧化物可以是 鋯酸鋇或鋯酸鈣。
[0153] 該漿料含有鈣鈦礦型金屬氧化物時，這有利地促進晶粒生長并且使壓實體的密度 增大。
[0154] (排液頭）
[0155] 以下對根據(jù)本發(fā)明的實施方案的排液頭進行說明。
[0156] 排液頭包括液室和與該液室連通的排出口。該液室具有振動單元，該振動單元包 括根據(jù)本發(fā)明的實施方案的壓電元件或多層壓電元件。
[0157] 圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實施方案的排液頭的示意圖。圖3B是圖3A中所示的排液頭 的透視示意圖。如圖3A和3B中所示，排液頭包括根據(jù)本發(fā)明的實施方案的壓電元件101。 壓電元件101包括第一電極1011、壓電材料1012和第二電極1013。如圖3B中所示，可將 壓電材料1012圖案化。
[0158] 圖3B是排液頭的示意圖。排液頭包括排出口 105、獨立液室102、將獨立液室102 與排出口 105連接的連通孔106、液室隔壁104、共同液室107、隔膜103和壓電元件101。盡 管圖3B中壓電元件101為矩形，但壓電元件101可以是其他形狀，例如橢圓形、圓形或平行 四邊形。通常，壓電材料1012具有與獨立液室102的形狀對應(yīng)的形狀。
[0159] 以下參照圖3A對排液頭的壓電元件101詳細(xì)說明。圖3A是圖3B的壓電元件的 寬度方向上的橫截面圖。盡管圖3A中壓電元件101具有矩形橫截面，但壓電元件101可具 有梯形或倒梯形橫截面。
[0160] 圖3A中，第一電極1011為下部電極，第二電極1013為上部電極?？刹煌嘏渲?第一電極1011和第二電極1013。例如，第一電極1011可以是下部電極或上部電極。同樣 地，第二電極1013可以是上部電極或下部電極?？蓪⒕彌_層108設(shè)置在隔膜103與下部電 極之間。這些不同的名稱起因于器件的制造方法的改變，并且每種情形都具有本發(fā)明的優(yōu) 勢。
[0161] 排液頭中，隨著壓電材料1012的膨脹和收縮，隔膜103向上向下彎曲，由此將壓力 施加于獨立液室102中的液體。這使得將液體從排出口 105排出。根據(jù)本發(fā)明的實施方案 的排液頭能夠用于打印機和電子設(shè)備的制造中。
[0162] 隔膜103的厚度為I. 0 μ m-15 μ m，優(yōu)選為1. 5 μ m-8 μ m。對隔膜的材料并無特別 限制并且可以是Si。隔膜的Si可用硼或磷摻雜。隔膜上的緩沖層和電極可構(gòu)成隔膜。緩 沖層108具有5nm-300nm、優(yōu)選地10nm-200nm的厚度。排出口 105具有5 μπι-40 μL?的當(dāng)量 圓直徑。排出口 105可以是圓形、星形、正方形或三角形。
[0163] (排液裝置）
[0164] 以下對根據(jù)本發(fā)明的實施方案的排液裝置進行說明。該排液裝置包括記錄介質(zhì)傳 送單元和上述的排液頭。
[0165] 排液裝置可以是噴墨記錄裝置，如圖4和5中所示。圖5表示沒有外殼882-885 和887的圖4中所示的排液裝置（噴墨記錄裝置）881。噴墨記錄裝置881包括用于將作為 記錄介質(zhì)的記錄紙張自動給送到裝置的主體896的自動給送部897。噴墨記錄裝置881還 包括：用于將記錄紙張從自動給送部897傳送到預(yù)定的記錄位置并且從該記錄位置傳送到 出口 898的傳送單元899 ;在該記錄位置對記錄紙進行記錄的記錄單元891 ;和用于使記錄 單元891回復(fù)的回復(fù)單元890。記錄單元891包括用于容納根據(jù)本發(fā)明的實施方案的排液 頭的托架892。托架892沿軌道行進。
[0166] 這樣的噴墨記錄裝置中，響應(yīng)于從計算機發(fā)送的電信號，托架892沿軌道行進。對 壓電材料上設(shè)置的電極施加驅(qū)動電壓時，使壓電材料變形。變形時，壓電材料經(jīng)由圖3Β中 所示的隔膜103擠壓獨立液室102,由此將墨從排出口 105排出以打印字符。
[0167] 根據(jù)本發(fā)明的實施方案的排液裝置能夠以高速度均勻地排出液體并且能夠減小 尺寸。
[0168] 除了上述的打印機以外，根據(jù)本發(fā)明的實施方案的排液裝置能夠用于打印裝置， 例如噴墨記錄裝置，例如傳真機、多功能設(shè)備和復(fù)印機、工業(yè)排液裝置和用于描繪物體的裝 置。
[0169] (超聲波馬達）
[0170] 以下對根據(jù)本發(fā)明的實施方案的超聲波馬達進行說明。該超聲波馬達包括振動部 件和與該振動部件接觸的移動體。該振動部件包括根據(jù)本發(fā)明的實施方案的壓電7Π 件或多 層壓電元件。
[0171] 圖6A是根據(jù)本發(fā)明的實施方案的超聲波馬達的示意圖。圖6B是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施方案的超聲波馬達的示意圖。圖6A中所示的超聲波馬達包括根據(jù)本發(fā)明的實施方 案的壓電元件的單板。該超聲波馬達包括振子201、通過壓力彈簧（未示出）的作用壓靠 振子201的滑動表面的轉(zhuǎn)子202和與轉(zhuǎn)子202 -體地形成的輸出軸203。振子201包括金 屬彈性環(huán)2011、根據(jù)本發(fā)明的實施方案的壓電元件2012和將壓電元件2012與彈性環(huán)2011 接合的有機粘合劑2013(環(huán)氧或氰基丙烯酸酯）。盡管圖中沒有示出，但壓電元件2012在 第一電極與第二電極之間包括壓電材料。
[0172] 將相位相差π /2的奇數(shù)倍的兩相交流電壓施加于根據(jù)本發(fā)明的實施方案的壓電 元件時，在振子201中產(chǎn)生彎曲行波，并且振子201的滑動表面上的點經(jīng)歷橢圓運動。壓靠 振子201的滑動表面的轉(zhuǎn)子202受到來自振子201的摩擦力并且在與該彎曲行波的方向相 反的方向上旋轉(zhuǎn)。通過轉(zhuǎn)子202的旋轉(zhuǎn)力，驅(qū)動與輸出軸203連接的被驅(qū)動體（未示出）。 將電壓施加于壓電材料時，由于橫向壓電效應(yīng)，該壓電材料膨脹和收縮。隨著該壓電材料的 膨脹和收縮，使與該壓電元件連接的彈性體例如金屬彎曲。本文中所述的超聲波馬達利用 該原理。
[0173] 圖6B表示包括多層壓電元件的超聲波馬達。振子204在管式金屬彈性體2041中 包括多層壓電元件2042。多層壓電元件2042包括多個層疊的壓電材料（未示出）并且包 括層疊的壓電材料的外表面上的第一電極和第二電極以及層疊的壓電材料內(nèi)的內(nèi)部電極。 用螺栓將金屬彈性體2041緊固以保持壓電元件2042,由此構(gòu)成振子204。
[0174] 將不同相位的交流電壓施加于多層壓電元件2042時，振子204產(chǎn)生兩種彼此垂直 的振動。將這兩種振動合成以形成用于驅(qū)動振子204的頂端的圓形振動。振子204在其上 部具有環(huán)形槽。該環(huán)形槽將用于驅(qū)動的振動位移增大。通過壓力彈簧206的作用，使轉(zhuǎn)子 205壓靠振子204并且受到用于驅(qū)動的摩擦力。通過軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子205。
[0175] (光學(xué)裝置）
[0176] 以下對根據(jù)本發(fā)明的實施方案的光學(xué)裝置進行說明。該光學(xué)裝置包括驅(qū)動單元， 該驅(qū)動單元包括上述的超聲波馬達。
[0177] 圖7A和7B是作為根據(jù)本發(fā)明的實施方案的攝像裝置的單鏡頭反射式照相機的互 換式透鏡鏡筒的橫截面圖。圖8是作為根據(jù)本發(fā)明的實施方案的攝像裝置的單鏡頭反射式 照相機的互換式透鏡鏡筒的分解透視圖。將固定鏡筒712、直線導(dǎo)向鏡筒713和前透鏡組鏡 筒714固定于照相機的可拆卸底座711。這些部件是互換式透鏡鏡筒的固定部件。
[0178] 直線導(dǎo)向鏡筒713具有用于聚焦透鏡702的在光軸方向上的直線導(dǎo)向槽713a。聚 焦透鏡702由后透鏡組鏡筒716支撐。用螺釘718將在徑向上向外突出的凸輪輥717a和 717b固定于后透鏡組鏡筒716。凸輪輥717a嵌入直線導(dǎo)向槽713a。
[0179] 凸輪環(huán)715可旋轉(zhuǎn)地嵌入直線導(dǎo)向鏡筒713的內(nèi)圓周。將固定于凸輪環(huán)715的輥 719嵌入直線導(dǎo)向鏡筒713的圓周槽713b，由此在光軸方向上限制直線導(dǎo)向鏡筒713與凸 輪環(huán)715的相對位移。凸輪環(huán)715具有用于聚焦透鏡702的凸輪槽715a。凸輪輥717b也 嵌入凸輪槽715a。
[0180] 在固定鏡筒712的外周上在固定的位置用滾珠軸承座圈727可旋轉(zhuǎn)地保持旋轉(zhuǎn)傳 動環(huán)720。用從旋轉(zhuǎn)傳動環(huán)720徑向延伸的軸720f，可旋轉(zhuǎn)地保持從動輥722。從動輥722 的大直徑部722a與手動聚焦環(huán)724的底座側(cè)端面724b接觸。從動輥722的小直徑部722