專利名稱：液體噴射頭、液體噴射裝置及壓電元件和壓電材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備包括使與噴嘴開口連通的壓力產(chǎn)生室產(chǎn)生壓力變化的第1電極、壓電體層及第2電極的壓電元件的液體噴射頭、液體噴射裝置及壓電元件和壓電材料。
背景技術(shù)：
作為液體噴射頭中采用的壓電元件，由2個(gè)電極夾持具有電氣機(jī)械變換功能的壓 電材料，例如，結(jié)晶化的介電材料組成的壓電體層而構(gòu)成。這樣的壓電元件作為彎曲振動(dòng)模 式的執(zhí)行器裝置搭載于液體噴射頭。作為液體噴射頭的代表例，例如有，與排出墨滴的噴嘴 開口連通的壓力產(chǎn)生室的一部分由振動(dòng)板構(gòu)成，通過壓電元件使該振動(dòng)板變形而對(duì)壓力產(chǎn) 生室的墨液(墨水)加壓，從噴嘴開口排出墨滴的噴墨式記錄頭。這樣的噴墨式記錄頭搭 載的壓電元件，例如有，通過成膜技術(shù)在振動(dòng)板的整個(gè)表面形成均勻的壓電材料層，通過光 刻法將該壓電材料層切割成與壓力產(chǎn)生室對(duì)應(yīng)的形狀，對(duì)每個(gè)壓力產(chǎn)生室獨(dú)立地形成的壓 電元件。作為這樣的壓電元件中采用的壓電材料，需要高的壓電特性(變形量)，代表例有 鋯鈦酸鉛(PZT)(參照專利文獻(xiàn)1)。該P(yáng)ZT是強(qiáng)電介質(zhì)，極化方向在一個(gè)方向一致，因此變 形量相對(duì)于施加電壓直線地變化。從而，變形量的控制變得容易，因此排出的液滴尺寸等也 容易控制，適用于執(zhí)行器裝置。專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-223404號(hào)公報(bào)。但是，前述鋯鈦酸鉛含鉛，從環(huán)境問題的觀點(diǎn)看，尋求抑制鉛的含有量的壓電材 料。另外，這樣的問題不限于以噴墨式記錄頭為代表的液體噴射頭，在其他壓電元件中也同 樣存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的問題，其目的是提供環(huán)境影響小并具有強(qiáng)電介質(zhì)組成的壓電元 件的液體噴射頭、液體噴射裝置及壓電元件和壓電材料。解決上述問題的本發(fā)明的方式，是一種液體噴射頭，其特征在于，具備壓力產(chǎn)生 室，其與噴嘴開口連通；以及壓電元件，其具備第1電極、在上述第1電極上形成的壓電體層 和在上述壓電體層上形成的第2電極；其中，上述壓電體層包括含有Bi、La、Fe及Mn的鈣 鈦礦型復(fù)合氧化物，且是強(qiáng)電介質(zhì)。該方式中，通過采用包含Bi、La、Fe及Mn的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物作為強(qiáng)電介質(zhì)的 壓電材料，抑制了鉛的含有量，因此可以降低對(duì)環(huán)境的影響，變形量的控制變得容易，例如， 可以形成具有排出的液滴尺寸容易控制的壓電元件的液體噴射頭。另外，本發(fā)明的液體噴射頭，其特征在于，具備壓力產(chǎn)生室，其與噴嘴開口連通； 以及壓電元件，其具備第1電極、在上述第1電極上形成的壓電體層和在上述壓電體層上形 成的第2電極；其中，上述壓電體層包含由下記一般式(1)表示的復(fù)合氧化物。從而，由于 下記一般式(1)表示的復(fù)合氧化物是強(qiáng)電介質(zhì)，鉛的含有量被抑制，因此可以降低對(duì)環(huán)境的影響，且可以形成具有變形量容易控制的壓電元件的液體噴射頭。(Bi1^5Lax) (Fe1^yjMny)O3 (1)(0. 10 ^ χ ^ 0. 20,0. 01 ^ y ^ 0. 09)上述一般 式(1)中，優(yōu)選0. 17彡χ彡0.20，最好0. 19彡χ彡0. 20。從而，由于是 同時(shí)呈現(xiàn)反強(qiáng)介電相和強(qiáng)介電相的組成，因此可以形成變形量大的壓電元件。另外，上述一般式(1)中，優(yōu)選0.01彡y彡0.05。從而，成為絕緣性優(yōu)的防止了泄 漏導(dǎo)致的絕緣破壞的液體噴射頭。上述壓電體層，優(yōu)選，在粉末X線衍射圖形中，可同時(shí)觀測(cè)歸屬于呈現(xiàn)強(qiáng)介電性的 相的衍射峰值和歸屬于呈現(xiàn)反強(qiáng)介電性的相的衍射峰值。從而，由于同時(shí)呈現(xiàn)反強(qiáng)介電相 和強(qiáng)介電相，因此可以形成變形量大的壓電元件。另外，上述壓電體層，優(yōu)選，在粉末X線衍射圖形中，在45° <2Θ <50°觀測(cè)到 源自ABO3型構(gòu)造的衍射峰值，上述源自ABO3型構(gòu)造的衍射峰值中的歸屬于呈現(xiàn)強(qiáng)介電性的 相的衍射峰值的面積強(qiáng)度Af和歸屬于呈現(xiàn)反強(qiáng)介電性的相的衍射峰值的面積強(qiáng)度Aaf之比 AJAf為0. 1以上。從而，可以更可靠地形成變形量大的壓電元件。本發(fā)明的其他方式是一種液體噴射裝置，其特征在于，具備上述方式的液體噴射 頭。該方式中，鉛的含有量被抑制，因此可降低對(duì)環(huán)境的影響，且由于具備具有變形量容易 控制壓電元件的液體噴射頭，因此不會(huì)對(duì)環(huán)境造成惡劣影響且可形成排出特性優(yōu)的液體噴 射裝置。另外，本發(fā)明的其他方式是一種壓電元件，其特征在于，具備壓電體層和在上述壓 電體層上設(shè)置的多個(gè)電極，上述壓電體層包括含有Bi、La、Fe及Mn的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物， 且是強(qiáng)電介質(zhì)。該方式中，通過采用包含Bi、La、Fe及Mn的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物且是強(qiáng)電 介質(zhì)的壓電材料，鉛的含有量被抑制，因此可降低對(duì)環(huán)境的影響，且可以形成變形量容易控 制的壓電元件。另外，本發(fā)明的壓電元件，其特征在于，具備壓電體層和在上述壓電體層上設(shè)置的 多個(gè)電極，上述壓電體層包含由下記一般式(1)表示的復(fù)合氧化物。從而，由于下記一般式 (1)表示的復(fù)合氧化物是強(qiáng)電介質(zhì)，鉛的含有量被抑制，因此可降低對(duì)環(huán)境的影響，且可以 形成變形量容易控制的壓電元件。(Bi1^5Lax) (Fe1^yjMny)O3 (1)(0. 10 ^ χ ^ 0. 20,0. 01 ^ y ^ 0. 09)本發(fā)明的其他方式的壓電材料，其特征在于，是包含Bi、La、Fe及Mn的鈣鈦礦型復(fù) 合氧化物，且是強(qiáng)電介質(zhì)。從而，鉛的含有量被抑制，因此可降低對(duì)環(huán)境的影響，且可以提供 變形量容易控制的壓電材料。另外，本發(fā)明的壓電材料，其特征在于，包括由下記一般式(1)表示的鈣鈦礦型復(fù) 合氧化物。從而，由于下記一般式(1)表示的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物是強(qiáng)電介質(zhì)，鉛的含有量 被抑制，因此可降低對(duì)環(huán)境的影響，且可以提供變形量容易控制的壓電材料。(Bi1^5Lax) (Fe1^yjMny)O3 (1)(0. 10 ^ χ ^ 0. 20,0. 01 ^ y ^ 0. 09)


圖1是實(shí)施例1的記錄頭的概略構(gòu)成的分解立體圖。圖2是實(shí)施例1的記錄頭的平面圖及截面圖。圖3是實(shí)施例1的P-V曲線的示圖。圖4是實(shí)施例2的P-V曲線的示圖。圖5是實(shí)施例3的P-V曲線的示圖。圖6是實(shí)施例4的P-V曲線的示圖。圖7是實(shí)施例5的P-V曲線的示圖。圖8是實(shí)施例6的P-V曲線的示圖。圖9是實(shí)施例7的P-V曲線的示圖。圖10是實(shí)施例8的P-V曲線的示圖。圖11是實(shí)施例9的P-V曲線的示圖。圖12是實(shí)施例10的P-V曲線的示圖。圖13是實(shí)施例11的P-V曲線的示圖。圖14是比較例1的P-V曲線的示圖。圖15是比較例2的P-V曲線的示圖。圖16是比較例3的P-V曲線的示圖。圖17是比較例4的P-V曲線的示圖。圖18是試驗(yàn)例2的X線衍射圖形的示圖。圖19是試驗(yàn)例2的X線衍射圖形的要部放大圖。圖20是試驗(yàn)例2的X線衍射圖形的示圖。圖21是實(shí)施例4的S-V曲線的示圖。圖22是實(shí)施例11的S-V曲線的示圖。圖23是比較例3的S-V曲線的示圖。圖24是實(shí)施例5的S-V曲線的示圖。圖25是實(shí)施例6的S-V曲線的示圖。圖26是實(shí)施例9的S-V曲線的示圖。圖27是本發(fā)明的一實(shí)施例的記錄裝置的概略構(gòu)成的示圖。符號(hào)說明I噴墨式記錄頭(液體噴射頭)，II噴墨式記錄裝置(液體噴射裝置)，10流路形 成基板，12壓力產(chǎn)生室，13連通部，14墨液供給路，20噴嘴板，21噴嘴開口，30保護(hù)基板，31 儲(chǔ)存器部，32壓電元件保持部，40柔性基板，60第1電極，70壓電體層，80第2電極，90鉛 電極，100儲(chǔ)存器，120驅(qū)動(dòng)電路，121連接布線，300壓電元件。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例1)圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的液體噴射頭的一例即噴墨式記錄頭的概略構(gòu)成的分解 立體圖，圖2是圖1的平面圖及其A-A'截面圖。如圖1及圖2所示，本實(shí)施例的流路形成基板10包括硅單晶體基板，在其一面形成包括二氧化硅的彈性膜50。在流路形成基板10，多個(gè)壓力產(chǎn)生室12沿著其寬度方向排列設(shè)置。另外，在流路 形成基板10的壓力產(chǎn)生室12的長(zhǎng)度方向外側(cè)的區(qū)域形成連通部13，連通部13和各壓力產(chǎn) 生室12經(jīng)由按各壓力產(chǎn)生室12設(shè)置的墨液供給路14及連通路15連通。連通部13與后 述的保護(hù)基板的儲(chǔ)存器部31連通，構(gòu)成成為各壓力產(chǎn)生室12的共 用墨室的儲(chǔ)存器100的 一部分。墨液供給路14以比壓力產(chǎn)生室12狹小的寬度形成，將從連通部13流入壓力產(chǎn)生 室12的墨液的流路阻力保持一定。另外，本實(shí)施例中，從一側(cè)收縮流路的寬度以形成墨液 供給路14，但是也可以從兩側(cè)收縮流路的寬度以形成墨液供給路。另外，也可以不收縮流路 的寬度，而通過從厚度方向收縮而形成墨液供給路。本實(shí)施例中，在流路形成基板10設(shè)置 了包括壓力產(chǎn)生室12、連通部13、墨液供給路14及連通路15的液體流路。另外，在流路形成基板10的開口面?zhèn)?，穿通設(shè)置有與各壓力產(chǎn)生室12的墨液供給 路14的相反側(cè)的端部附近連通的噴嘴開口 21的噴嘴板20，由粘接劑或熱熔接膜等固定。 另外，噴嘴板20例如包括玻璃陶瓷、硅單晶體基板、不銹鋼等。另一方面，在這樣的流路形成基板10的開口面的相反側(cè)形成如上所述彈性膜50， 該彈性膜50上形成包括氧化鋯等的絕緣體膜55。而且，該絕緣體膜55上，層疊形成有第1電極60、厚度2μπι以下且最好0.3 1.5μπι的薄膜的壓電體層70以及第2電極80，構(gòu)成壓電元件300。另外，為了提高壓電元 件300和絕緣體膜55的密合性，也可以在絕緣體膜55和壓電元件300之間設(shè)置包括氧化 鈦的層。這里，壓電元件300是包含第1電極60、壓電體層70及第2電極80的部分。一般 地說，將壓電元件300的任一電極作為共用電極，將另一電極及壓電體層70對(duì)各壓力產(chǎn)生 室12圖案化。本實(shí)施例中，將第1電極60作為壓電元件300的共用電極，將第2電極80作 為壓電元件300的個(gè)別電極，但是為了驅(qū)動(dòng)電路和布線的方便，也可以反過來(lái)配置。另外， 這里，壓電元件300和由該壓電元件300的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生位移(變位)的振動(dòng)板合稱為執(zhí)行 器裝置。另外，上述例中，彈性膜50、絕緣體膜55及第1電極60作為振動(dòng)板而作用，但是當(dāng) 然不限于此，例如，也可以不設(shè)置彈性膜50及絕緣體膜55，僅僅將第1電極60作為振動(dòng)板 起作用。另外，壓電元件300本身也可以實(shí)質(zhì)上兼作振動(dòng)板。本實(shí)施例中，壓電體層70是包含Bi、La、Fe及Mn的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，且是強(qiáng) 電介質(zhì)。具體地，是例如下記一般式(1)表示的ABO3型的復(fù)合氧化物。另外，如后述的實(shí) 施例所述示，下記一般式(1)表示的ABO3S的復(fù)合氧化物是強(qiáng)電介質(zhì)。(Bi1^5Lax) (Fe1^yjMny)O3 (1)(0. 10 ^ χ ^ 0. 20,0. 01 ^ y ^ 0. 09)另外，在ABO3型構(gòu)造即鈣鈦礦構(gòu)造中，在A位配位12個(gè)氧，另外，在B位6個(gè)氧而 形成8面體。Bi及La位于A位，F(xiàn)e及Mn位于B位。這樣，若將包含Bi、La、Fe及Mn的ABO3型的復(fù)合氧化物且是強(qiáng)電介質(zhì)的物質(zhì)作為 壓電體層，則鉛的含有量少，可以降低對(duì)環(huán)境的影響，且形成可使變形量容易控制、排出的 墨滴尺寸等容易控制的壓電元件。另外，如后述的實(shí)施例及比較例，包含Bi、La、Fe及Mn的 ABO3型的復(fù)合氧化物根據(jù)其組成比而成為強(qiáng)電介質(zhì)或反強(qiáng)電介質(zhì)。這里，將自發(fā)極化互異地排列的物質(zhì)即反強(qiáng)電介質(zhì)，S卩，呈現(xiàn)電場(chǎng)感應(yīng)相轉(zhuǎn)移的物 質(zhì)，作為壓電體層的場(chǎng)合，由于在一定施加電壓以上呈現(xiàn)電場(chǎng)感應(yīng)相轉(zhuǎn)移，發(fā)現(xiàn)大的變形，因此可以獲得超過強(qiáng)電介質(zhì)的大的變形，但是在一定電壓以下不驅(qū)動(dòng)，變形量也不相對(duì)于電壓直線地變化。另外，電場(chǎng)感應(yīng)相轉(zhuǎn)移是指由電場(chǎng)引起的相轉(zhuǎn)移，意味著從反強(qiáng)介電相向強(qiáng)介電 相的相轉(zhuǎn)移或從強(qiáng)介電相向反強(qiáng)介電相的相轉(zhuǎn)移。強(qiáng)介電相是指極化軸在同一方向排列的狀 態(tài)，反強(qiáng)介電相是指極化軸互異地排列的狀態(tài)。例如，從反強(qiáng)介電相向強(qiáng)介電相的相轉(zhuǎn)移，是 反強(qiáng)介電相的互異地排列的極化軸旋轉(zhuǎn)180度而使極化軸成為同一方向而成為強(qiáng)介電相，由 這樣的電場(chǎng)感應(yīng)相轉(zhuǎn)移導(dǎo)致晶格膨脹或伸縮而產(chǎn)生的變形是由電場(chǎng)感應(yīng)相轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的電場(chǎng) 感應(yīng)相轉(zhuǎn)移變形。呈現(xiàn)這樣的電場(chǎng)感應(yīng)相轉(zhuǎn)移的物質(zhì)是反強(qiáng)電介質(zhì)，換言之，在無(wú)電場(chǎng)的狀態(tài) 下極化軸互異地排列，通過電場(chǎng)使極化軸旋轉(zhuǎn)而在同一方向排列的物質(zhì)是反強(qiáng)電介質(zhì)。在表 示反強(qiáng)電介質(zhì)的極化量P和電壓V的關(guān)系的P-V曲線中，這樣的反強(qiáng)電介質(zhì)成為在正的電場(chǎng) 方向和負(fù)的電場(chǎng)方向具有2個(gè)磁滯環(huán)形狀的雙磁滯(hysteresis)。極化量急劇變化的區(qū)域 是從強(qiáng)介電相向反強(qiáng)介電相相轉(zhuǎn)移或從反強(qiáng)介電相向強(qiáng)介電相相轉(zhuǎn)移的處所。另一方面，強(qiáng)電介質(zhì)的P-V曲線不像反強(qiáng)電介質(zhì)那樣成為雙磁滯，而是極化方向 在一個(gè)方向一致，從而變形量相對(duì)于施加電壓直線地變化。從而，變形量容易控制，因此排 出的液滴尺寸等也容易控制，可以通過一個(gè)壓電元件產(chǎn)生發(fā)生微振動(dòng)的小振幅振動(dòng)及發(fā)生 大的排除體積的大振幅振動(dòng)。壓電體層70在粉末X線衍射測(cè)定時(shí)，該衍射圖形中，最好可同時(shí)觀測(cè)到歸屬于呈 現(xiàn)強(qiáng)介電性的相(強(qiáng)介電相)的衍射峰值和歸屬于呈現(xiàn)反強(qiáng)介電性的相(反強(qiáng)介電相)的 衍射峰值，而且，最好在45° <2 θ <50°觀測(cè)到源自ABO3型構(gòu)造的衍射峰值，該源自ABO3 型構(gòu)造的衍射峰值中的歸屬于呈現(xiàn)強(qiáng)介電性的相的衍射峰值的面積強(qiáng)度Af和歸屬于呈現(xiàn) 反強(qiáng)介電性的相的衍射峰值的面積強(qiáng)度Aaf之比々皿/~在0. 1以上。這樣，可同時(shí)觀測(cè)到歸 屬于呈現(xiàn)強(qiáng)介電性的相的衍射峰值和歸屬于呈現(xiàn)反強(qiáng)介電性的相的衍射峰值，即，若采用 反強(qiáng)介電相和強(qiáng)介電相的組成相邊界(Μ.Ρ.Β.)即壓電體層70，則可以形成變形量大的壓 電元件。另外，壓電體層70在上述一般式(1)中，優(yōu)選0. 17彡χ彡0. 20，最好 0.19^x^0. 20。該范圍中，如后述的實(shí)施例，在粉末X線衍射測(cè)定時(shí)，可同時(shí)觀測(cè)到歸屬 于呈現(xiàn)強(qiáng)介電性的相(強(qiáng)介電相)的衍射峰值和歸屬于呈現(xiàn)反強(qiáng)介電性的相(反強(qiáng)介電 相)的衍射峰值，同時(shí)呈現(xiàn)反強(qiáng)介電相和強(qiáng)介電相。從而，由于是反強(qiáng)介電相和強(qiáng)介電相的 Μ. P. B.，因此可以形成變形量大的壓電元件。另外，若0. Ol^y^O. 05，則泄漏特性也佳。在流路形成基板10上形成這樣的壓電元件300的方法沒有特別限定，例如，可以 以下的方法制造。首先，在硅晶片即流路形成基板用晶片的表面，形成構(gòu)成彈性膜50的二 氧化硅(SiO2)等組成的二氧化硅膜。然后，在彈性膜50 ( 二氧化硅膜)上，形成氧化鋯等 組成的絕緣體膜55。接著，絕緣體膜55上，根據(jù)需要設(shè)置包括氧化鈦的層后，通過濺射法等在整個(gè)面 形成鉬、銥等組成的第1電極60，然后進(jìn)行圖形化(構(gòu)圖)。然后，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，可采用 MOD (Metal-Organic Decomposition 金屬有機(jī)分解)法形成壓電體層70，其中通過對(duì)在溶 劑中溶解/分散了有機(jī)金屬化合物的溶液進(jìn)行涂敷干燥且高溫焙燒獲得包括金屬氧化物 的壓電體層70。另外，壓電體層70的制造方法不限于MOD法，例如，也可以采用溶膠凝膠 法、激光消融法、濺射法、脈沖激光沉積法(PLD法)、CVD法、氣溶膠沉積法等。
例如，在第1電極60上，采用旋涂法等涂敷以目標(biāo)組成比的比例包含有機(jī)金屬化 合物，具體為含有鉍、鑭、鐵、錳的有機(jī)金屬化合物的溶膠、MOD溶液(前體溶液)，形成壓電 體前體膜(涂敷工序)。涂敷的前體溶液，是將分別含有鉍、鑭、鐵、錳的有機(jī)金屬化合物以各金屬成為期 望的摩爾比的方式混合并將該混合物用酒精等的有機(jī)溶劑溶解或分散后的溶液。作為分 別含有鉍、鑭、鐵、錳的有機(jī)金屬化合物，例如，可以采用金屬醇鹽、有機(jī)酸鹽、β 二酮絡(luò)合物 等。包含鉍的有機(jī)金屬化合物例如是2-乙基己酸鉍等。包含鑭的有機(jī)金屬化合物例如是 2_乙基己酸鑭等。包含鐵的有機(jī)金屬化合物例如是2-乙基己酸鐵等。包含錳的有機(jī)金屬 化合物例如是2-乙基己酸錳等。然后，將該壓電體前體膜加熱到規(guī)定溫度，干燥一定時(shí)間(干燥工序)。接著，通過 將干燥的壓電體前體膜加熱到規(guī)定溫度并保持一定時(shí)間，進(jìn)行脫脂(脫脂工序)。另外，這 里的脫脂是指將壓電體前體膜所包含的有機(jī)成分例如N02、CO2, H2O等脫離。接著，將壓電體前體膜加熱到規(guī)定溫度例如600 700°C程度并保持一定時(shí)間而 結(jié)晶化，形成壓電體膜(焙燒工序)。另外，作為干燥工序、脫脂工序及焙燒工序采用的加熱 裝置，例如有通過紅外線燈的照射加熱的RTA(Rapid Thermal Annealing 快速熱退火)裝 置、熱板等。另外，也可以通過根據(jù)期望的膜厚等而多次反復(fù)進(jìn)行上述涂敷工序、干燥工序及 脫脂工序，或涂敷工序、干燥工序、脫脂工序及焙燒工序，形成復(fù)數(shù)層的壓電體膜組成的壓 電體層。壓電體層70形成后，在壓電體層70上，層疊例如鉬等的金屬組成的第2電極80， 將壓電體層70及第2電極80同時(shí)圖案化，形成壓電元件300。然后，也可以根據(jù)需要在600 700°C的溫度域進(jìn)行后退火。從而，可以形成壓電 體層70與第1電極60、第2電極80的良好界面，且，可以改善壓電體層70的結(jié)晶性。實(shí)施例以下，通過實(shí)施例進(jìn)一步具體地說明本發(fā)明。另外，本發(fā)明不限于以下的實(shí)施例。(實(shí)施例1)首先，通過熱氧化，在(100)取向的硅基板的表面形成膜厚400nm的二氧化硅膜。 接著，通過RF濺射法在二氧化硅膜上形成膜厚40nm的鈦膜，通過熱氧化，形成氧化鈦膜。接 著，在氧化鈦膜上通過離子濺射和蒸鍍法的2個(gè)階段形成膜厚150nm的鉬膜，作為(111)取 向的第1電極60。然后，在第1電極60上通過旋涂法形成壓電體層。其方法如下。首先，將2-乙基 己酸鉍、2-乙基己酸鑭、2-乙基己酸鐵、2-乙基己酸錳的二甲苯及辛烷溶液以規(guī)定的比例 混合，調(diào)制前體溶液。然后將該前體溶液滴到形成了氧化鈦膜及第1電極的上述基板上，以 1500rpm旋轉(zhuǎn)基板，形成壓電體前體膜(涂敷工序)。接著以350°C進(jìn)行3分鐘干燥、脫脂 (干燥及脫脂工序)。該涂敷工序、干燥及脫脂工序反復(fù)進(jìn)行3次后，通過快速熱退火(RTA) 進(jìn)行650°C、1分鐘焙燒(焙燒工序)。反復(fù)進(jìn)行4次在該涂敷工序、干燥及脫脂工序反復(fù)進(jìn) 行3次后進(jìn)行一次焙燒工序的工序，通過RTA進(jìn)行650°C、10分鐘焙燒，通過合計(jì)12次涂敷 形成整體厚度為350nm的壓電體層70。然后，在壓電體層70上，通過DC濺射法形成膜厚IOOnm的鉬膜作為第2電極80后，采用RTA進(jìn)行650°C、10分鐘焙燒，從而，形成以χ = 0. 10，y = 0. 03的上述一般式(1) 表示的ABO3型的復(fù)合氧化物作為壓電體層70的壓電元件300。(實(shí)施例2 11及比較例1 7)除了變更2-乙基己酸鉍、2-乙基己酸鑭、2-乙基己酸鐵、2-乙基己酸錳的二甲苯 及辛烷溶液的混合比例，以表1所示χ及y的上述一般式(1)表示的復(fù)合氧化物作為壓電 體層70以外，與實(shí)施例1同樣，形成壓電元件300。另外，關(guān)于實(shí)施例5、6及9，在(110)取 向的硅基板的表面通過熱氧化形成膜厚1030nm的二氧化硅膜，在其表面通過DC濺射法分 別層疊氧化鋯400nm、鈦20nm及鉬130nm，從而形成(111)取向的鉬電極。但是，基板的取 向及氧化鈦膜的有無(wú)不影響壓電體層70的特性。表1
權(quán)利要求
1.一種液體噴射頭，其特征在于，具備 壓力產(chǎn)生室，其與噴嘴開口連通；以及壓電元件，其具備第1電極、在上述第1電極上形成的壓電體層和在上述壓電體層上形 成的第2電極；其中，上述壓電體層包括含有Bi、La、!^e及Mn的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，且是強(qiáng)電介質(zhì)。
2.一種液體噴射頭，其特征在于，具備 壓力產(chǎn)生室，其與噴嘴開口連通；以及壓電元件，其具備第1電極、在上述第1電極上形成的壓電體層和在上述壓電體層上形 成的第2電極；其中，上述壓電體層包含由下記一般式(1)表示的復(fù)合氧化物，(Bi1^x, Lax) (Fe1^yjMny)O3 (1)(0. 10 彡 X 彡 0. 20，0. 01 彡 y 彡 0. 09)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體噴射頭，其特征在于， 0. 17 彡 χ 彡 0. 20。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體噴射頭，其特征在于， 0. 19 彡 χ 彡 0. 20。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4的任一項(xiàng)所述的液體噴射頭，其特征在于， 0. 01 ^ y ^ 0. 05。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5的任一項(xiàng)所述的液體噴射頭，其特征在于，上述壓電體層，在粉末X線衍射圖形中，可同時(shí)觀測(cè)到歸屬于呈現(xiàn)強(qiáng)介電性的相的衍 射峰值和歸屬于呈現(xiàn)反強(qiáng)介電性的相的衍射峰值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6的任一項(xiàng)所述的液體噴射頭，其特征在于，上述壓電體層，在粉末X線衍射圖形中，在45° <2Θ <50°觀測(cè)到源自ABO3型構(gòu)造 的衍射峰值，上述源自ABO3型構(gòu)造的衍射峰值中的歸屬于呈現(xiàn)強(qiáng)介電性的相的衍射峰值的 面積強(qiáng)度Af和歸屬于呈現(xiàn)反強(qiáng)介電性的相的衍射峰值的面積強(qiáng)度Aaf之比Aaf/Af為0. 1以 上。
8.一種液體噴射裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1 7的任一項(xiàng)所述的液體噴射頭。
9.一種壓電元件，其特征在于，具備壓電體層和在上述壓電體層上設(shè)置的多個(gè)電極，上述壓電體層包括含有Bi、La、Fe及Mn的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，且是強(qiáng)電介質(zhì)。
10.一種壓電元件，其特征在于，具備壓電體層和在上述壓電體層上設(shè)置的多個(gè)電極， 上述壓電體層包含由下記一般式(1)表示的復(fù)合氧化物， (Bi1^x, Lax) (Fe1^yjMny)O3 (1) (0. 10 彡 X 彡 0. 20，0. 01 彡 y 彡 0. 09)。
11.一種壓電材料，其特征在于，是含有Bi、La、Fe及Mn的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，且是 強(qiáng)電介質(zhì)。
12.—種壓電材料，其特征在于，包括由下記一般式(1)表示的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，(Bi1^x, Lax) (Fe1^yjMny)O3 (1)(0. 10 彡 X 彡 0. 20，0. 01 彡 y 彡 0. 09)。
全文摘要
本發(fā)明提供環(huán)境影響小并具有包括強(qiáng)電介質(zhì)的壓電元件的液體噴射頭、液體噴射裝置及壓電元件和壓電材料。本發(fā)明的液體噴射頭，具備壓力產(chǎn)生室，其與噴嘴開口連通；以及壓電元件，其具備第1電極、在上述第1電極上形成的壓電體層和在上述壓電體層上形成的第2電極；其中，上述壓電體層包括含有Bi、La、Fe及Mn的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，且是強(qiáng)電介質(zhì)。
文檔編號(hào)B41J2/045GK102139565SQ20101053098
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者宮澤弘, 米村貴幸 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社