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1、(10)申请公布号 CN 103907214 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103907214 A (21)申请号 201280052504.7 (22)申请日 2012.10.22 2011-235205 2011.10.26 JP 2012-221969 2012.10.04 JP H01L 41/187(2006.01) H02N 2/10(2006.01) H02N 2/16(2006.01) C04B 35/495(2006.01) (71)申请人 佳能株式会社 地址 日本东京 (72)发明人 村上俊介 渡边隆之 久保田纯 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进。
2、委员会专 利商标事务所 11038 代理人 罗闻 (54) 发明名称 压电材料、 压电元件和电子设备 (57) 摘要 本发明提供了一种压电材料， 该压电材料 具有优良的绝缘和压电特性， 并且不含有铅和 钾， 本发明还提供了均使用上述压电材料的压电 元件和多层压电元件。该压电元件是由如下通 式 (1) 表示的钙钛矿类型的金属氧化物 ： (1-x) (NayBa1-z)(NbzTi1-z)O3-xBiFeO3 (1)。在该通 式中， 满足 0x 0.015,0.80 y 0.95, 并且 0.85z0.95。 该压电元件包括上述的压电材 料和均与该压电材料接触地设置的一对电极。多 层压电元件包括由。
3、上述压电材料形成的压电材料 层和含有至少一个内部电极的电极， 所述压电材 料和电极交替地层压至彼此。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.04.25 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/077817 2012.10.22 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/062120 EN 2013.05.02 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 19 页 附图 11 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书19页 附图11页 (10)申请公布号 CN 103907214 A CN 。
4、103907214 A 1/2 页 2 1. 一种压电材料， 包括 ： 由如下通式 (1) 表示的钙钛矿类型的金属氧化物 ： (1-x)(NayBa1-z)(NbzTi1-z)O3-xBiFeO3 (1) 其中在该通式中， 保持 0x 0.015,0.80 y 0.95, 并且 0.85 z 0.95。 2.根据权利要求1所述的压电材料， 其中所述压电材料具有110或更高的居里温度。 3. 一种压电元件， 包括 ： 第一电极 ； 压电材料 ( 部 ) ； 和 第二电极， 其中所述压电材料是根据权利要求 1 或 2 所述的压电材料。 4. 一种多层压电元件， 包括 ： 压电材料层 ； 和 包括至。
5、少一个内部电极的电极层， 所述压电材料层和所述电极层被交替地层压至彼 此 ； 其中所述压电材料层包括根据权利要求 1 或 2 所述的压电材料。 5. 根据权利要求 4 所述的多层压电元件， 其中所述内部电极包括 Ag 和 Pd， 并且 Ag 的 重量 M1 和 Pd 的重量 M2 的比 (M1/M2) 在 1.5 到 9.0 的范围内。 6. 根据权利要求 4 所述的多层压电元件， 其中所述内部电极包括 Ni 和 Cu 中的至少一 个。 7. 一种液体排放头， 包括 ： 与喷射端口连通的液体腔室 ； 振动部 ； 和 根据权利要求 3 所述的压电元件或根据权利要求 4 至 6 中任一项所述的多层。
6、压电元 件。 8. 一种液体排放装置， 包括 ： 用于记录介质的输送单元 ； 和 根据权利要求 7 所述的液体排放头。 9. 一种超声马达， 包括 ： 振动体， 该振动体包括根据权利要求 3 所述的压电元件或根据权利要求 4 至 6 中任一 项所述的多层压电元件 ； 和 与所述振动体接触的运动体。 10. 一种光学设备， 包括 ： 根据权利要求 9 所述的超声马达， 该超声马达位于驱动部中。 11. 一种振动装置， 包括 ： 振动体 ； 和 根据权利要求 3 所述的压电元件或根据权利要求 4 至 6 中任一项所述的多层压电元 件。 12. 一种灰尘去除装置， 包括 ： 根据权利要求 11 所述。
7、的振动装置， 该振动装置位于振动部中。 权 利 要 求 书 CN 103907214 A 2 2/2 页 3 13. 一种成像设备， 包括 ： 根据权利要求 12 所述的灰尘去除装置 ； 和 具有光接收表面的成像单元， 其中所述灰尘去除装置中的振动体和所述成像单元的光接收表面顺序地设置在同一 轴线上。 14. 一种电子设备， 包括 ： 压电声学部件， 该压电声学部件包括根据权利要求 3 所述的压电元件或根据权利要求 4 至 6 中任一项所述的多层压电元件。 权 利 要 求 书 CN 103907214 A 3 1/19 页 4 压电材料、 压电元件和电子设备 技术领域 0001 本发明涉及一种。
8、压电材料， 更具体地涉及一种无铅压电材料。 另外， 本发明还涉及 均使用上述压电材料的压电元件和多层压电元件、 用于制造多层压电元件的方法以及液体 排放头、 液体排放装置、 超声马达、 光学设备、 振动装置、 灰尘去除装置、 成像设备和电子设 备。 背景技术 0002 含有铅的锆钛酸铅是一种代表性压电材料并已经用在各种压电装置 ( 例如致动 器、 振荡器、 传感器和过滤器 ) 中。然而， 已经指出， 当含有铅的压电装置一旦被丢弃并暴 露于酸雨时， 包含在压电材料中的铅成分就溶解在酸雨中并被土壤吸收， 由此可能不利地 影响生态系统。 因而， 为了实现无铅压电装置， 已经积极地进行了无铅压电材料的。
9、研究和开 发。 0003 根据 NPL1， 当少量钛酸钡固溶在作为反铁电物质的铌酸钠中时， 铌酸钠变成铁电 物质。 此外， NPL1已经公开了剩余极化强度、 矫顽磁场、 压电常数和机电耦合系数， 这些都是 在 1,200到 1,280烧结浓度为 5到 20的含有钛酸钡的化合物时获得的。NPL1 中公 开的无铅材料还不包含钾， 这使得烧结困难并且降低了抗湿性。此外， NPL1 中公开的材料 的居里温度高于钛酸钡的居里温度(110到120)， 钛酸钡是代表性无铅压电材料。 NPL1 还公开了化合物 (Na0.9Ba0.1)(Nb0.9Ti0.1)O3的居里温度是 230， 在该温度能够获得 143。
10、pC/N 的最大压电常数 d33。 0004 另外， PTL1 已经公开， 当向压电陶瓷 ( 其是铌酸钠和钛酸钡的固溶体 ) 添加钴时， 压电常数提高。另外， PTL1 还公开， 在 PTL1 的压电材料当中， 至少包含一种样品， 该样品由 于 106 或更小的低绝缘特性而难以被极化。 0005 引用列表 0006 专利文献 0007 PTL1: 日本专利特开 No.2009-227535 0008 非专利文献 0009 NPL1 ： 2006 年美国陶瓷协会会刊， J.T.Zeng 等人， 第 89 卷第 2,828 至 2,832 页。 发明内容 0010 技术问题 0011 根据相关技术。
11、， 为了改进通过在铌酸钠中固溶钛酸钡获得的压电材料 ( 以下称为 “NN-BT” ) 的压电常数， 必须在 1,200到 1,280的高温执行烧结， 另外， 不可避免地必须 使用昂贵且还被认为是有害物质的钴。而且， 还存在的问题是含有钴的 NN-BT 的绝缘电阻 不一定高。 0012 为了解决上述问题而做出了本发明， 本发明提供了一种不含有铅、 钾和钴的压电 材料， 该压电材料具有 100以上的居里温度， 能够在低于 1200的低温进行烧结， 并且具 说 明 书 CN 103907214 A 4 2/19 页 5 有优良的绝缘和压电特性。 另外， 本发明提供了压电元件和多层压电元件， 它们均使。
12、用以上 所述的无铅压电材料， 本发明还提供了均使用以上描述的压电元件或多层压电元件的液体 排放头、 超声马达和灰尘去除装置。 0013 问题解决方案 0014 解决上述问题的根据本发明第一方面的压电材料是包括由如下通式 (1) 表示的 钙钛矿类型的金属氧化物的压电材料， 0015 (1-x)(NayBa1-z)(NbzTi1-z)O3-xBiFeO3 (1) 0016 ( 在该通式中， 保持 0x 0.015,0.80 y 0.95, 并且 0.85 z 0.95)。 0017 根据本发明的第二方面的压电元件包括第一电极、 压电材料和第二电极， 并且所 述压电材料是根据本发明的第一方面的压电材。
13、料。 0018 根据本发明的第三方面的多层压电元件包括压电材料层和包括至少一个内部电 极的电极层， 所述压电材料层和所述电极层被交替地层压至彼此。 在所述多层压电元件中， 所述压电材料层包括上述的压电材料 0019 根据本发明的第四方面的液体排放头包括与喷射端口连通的液体腔室、 振动部和 上述的压电元件或多层压电元件。 0020 根据本发明的第五方面的液体排放装置包括用于记录介质的输送单元和上述的 液体排放头。 0021 根据本发明的第六方面的超声马达包括 ： 振动体， 该振动体包括上述的压电元件 或多层压电元件 ； 以及与所述振动体接触的运动体。 0022 根据本发明的第七方面的光学设备包括。
14、上述超声马达， 该超声马达位于驱动部 中。 0023 根据本发明第八方面的振动装置包括 ： 振动体 ； 和上述的压电元件或多层压电元 件。 0024 根据本发明的第九方面的灰尘去除装置包括上述的振动装置， 该振动装置位于振 动部中。 0025 根据本发明的第十方面的成像设备包括 ： 上述的灰尘去除装置 ； 和具有光接收表 面的成像单元。在所述成像设备中， 所述灰尘去除装置中的振动体和所述成像单元的光接 收表面顺序地设置在同一轴线上。 0026 根据本发明的第十一方面的电子设备包括 ： 压电声学部件， 该压电声学部件包括 上述的压电元件或多层压电元件。 0027 发明的有利效果 0028 本发明。
15、提供了一种不含有铅、 钾和钴的压电材料， 该压电材料具有 100以上的居 里温度， 能够在低于 1200的低温进行烧结， 并且具有优良的绝缘和压电特性。另外， 本发 明提供了一种压电元件和多层压电元件， 它们均使用以上所述的压电材料， 本发明还提供 了均使用以上描述的压电元件或多层压电元件的液体排放头、 液体排放装置、 超声马达、 光 学设备、 振动装置、 灰尘去除装置、 成像设备和电子设备。 0029 本发明的压电材料由于不使用铅而对环境的负担较小。 另外， 由于不使用钾， 还能 够获得优良的烧结特性和抗湿性。 说 明 书 CN 103907214 A 5 3/19 页 6 附图说明 003。
16、0 图 1 是示出了本发明的压电元件的结构的一个实施例的示意图。 0031 图2A和2B是均示出了本发明的多层压电元件的结构的一个实施例的示意性剖视 图。 0032 图 3A 和 3B 是均示出了本发明的液体排放头的结构的一个实施例的示意图。 0033 图 4 是示出了本发明的液体排放装置的一个实施例的示意图。 0034 图 5 是示出了本发明的液体排放装置的一个实施例的示意图。 0035 图 6A 和 6B 是均示出了本发明的超声马达的结构的一个实施例的示意图。 0036 图 7A 和 7B 是均示出了本发明的光学设备的一个实施例的示意图。 0037 图 8 是示出了本发明的光学设备的一个实。
17、施例的示意图。 0038 图9A和9B是均示出了使用本发明的振动装置作为灰尘去除装置的一个实施例的 示意图。 0039 图 10 是示出了本发明的灰尘去除装置的压电元件的结构的示意图。 0040 图 11 是示出了本发明的灰尘去除装置的振动原理的示意图。 0041 图 12 是示出了本发明的成像设备的一个实施例的示意图。 0042 图 13 是示出了本发明的成像设备的一个实施例的示意图。 0043 图 14 是示出了本发明的电子设备的一个实施例的示意图。 具体实施方式 0044 下面将描述本发明的实施例。 0045 本发明提供了一种无铅压电材料， 该无铅压电材料通过使用 NN-BT 作为基材而。
18、具 有优良的压电和绝缘特性。 另外， 通过利用这些特性作为介电材料， 本发明的压电材料可以 被应用于各种应用， 例如电容器、 存储器和传感器。 0046 本发明的压电材料包括由如下通式 (1) 表示的钙钛矿类型的金属氧化物 ： 0047 (1-x)(NayBa1-z)(NbzTi1-z)O3-xBiFeO3 (1) 0048 ( 在该通式中， 保持 0x 0.015,0.80 y 0.95, 并且 0.85 z 0.95) 0049 上述通式(1)表示(1-x)摩尔(NayBa1-z)(NbzTi1-z)O3(NN-BT)和x摩尔BiFeO3的 金属氧化物组合物。尽管上述通式 (1) 中的 N。
19、N-BT 表示通过将钛酸钡固溶在铌酸钠中获得 的 NaNbO3和 BaTiO3的固溶体， 但是 Na 在烧结时容易蒸发， 因而在某些情况下 Na 相对于 Nb 可能不足。在上述通式 (1) 中， 考虑到其中本发明的压电材料的 Na 可能不足的情况， Na 的 下标由 “y” 表示， 从而与 Nb 的下标 “z” 区分开。 0050 另外， 尽管不总是需要形成完美的固溶体， 但是当通过 NN 的斜方晶结构、 BT 的四 方晶结构以及 BiFeO3的斜方六面体结构的准同型相界效应将 NN-BT 和 BiFeO3彼此均匀地 固溶而形成单相钙钛矿类型结构时， 压电常数的改进程度得以提高。 0051 上。
20、述通式 (1) 中的 x 的范围为大于 0 至 0.015。当 BiFeO3的 x 大于 0.015 时， 居 里温度过度降低， 结果， 在某些情况下由于装置形成步骤中或装置操作中产生的热而可能 发生去极化。另一方面， 即使 BiFeO3的量非常小， 也能够获得改进绝缘电阻和压电特性的 作用。x 的范围优选为 0.001 到 0.015， 更优选为 0.001 到 0.013， 当 x 在上述范围内时， 改 进压电常数的作用比不含有 BiFeO3的组合物高 10以上。 说 明 书 CN 103907214 A 6 4/19 页 7 0052 通式(1)的y的范围为0.80至0.95。 当钠的y。
21、小于0.8时， 以化学计量为基础， 钠 小于铌的 95。在钠不足超过 5的组合物中， 产生杂质相 ( 具有与 Ba4Nb2O9、 Ba6Ti7Nb9O42、 Ba3Nb4Ti4O21、 Ba3Nb3.2Ti5O21等的 x 射线衍射图案类似的 x 射线衍射图案的相 )， 结果， 样本的 绝缘特性下降。另外， 当钠的 y 大于 0.95 时， 压电特性下降。当钠的 y 在 0.80 到 0.95 的 范围内时， 能够抑制杂质相的产生， 并且能够获得优良的压电特性。另外， y 更优选在 0.80 到 0.90 的范围内。 0053 通式 (1) 中的 z 的范围为 0.85 到 0.95。当铌的 。
22、z 小于 0.85 时， 居里温度下降到 小于 110。另一方面， 当铌的 z 大于 0.95 时， 压电特性降低。另外， z 更优选在 0.85 到 0.90 的范围内。 0054 在通式 (1) 中， 当 z 值较小 ( 诸如 z 0.87) 而 x 值较大 ( 诸如 x 0.013) 时， 虽然本发明的压电材料的压电特性得以改进， 但是作为交换， 居里温度下降。 为了防止本发 明的压电材料由于在装置形成步骤中加热或装置操作中产生的热而被去极化， 作为本发明 的压电材料， 期望选择居里温度为 100以上， 优选 110以上， 并且更优选 130以上的组 合物。本发明的压电材料的居里温度可以。
23、在微米级基础上通过组合物参数 x、 y 和 z 以及组 合物均匀度来控制。 0055 在该说明书中， 除了由居里韦斯定律限定的居里温度之外， 还将在铁电相和顺电 相 ( 立方相 ) 之间的相变温度的附近介电常数最大的温度限定为居里温度。 0056 在该说明书中， 钙钛矿结构表示通常由化学式 ABO3代表的晶体结构。元素 A 和 B 分别占据单位晶格的分别被称为 A 和 B 位点的具体位置。在立方钙钛矿结构的情况下， A 位点元素占据单位晶格的 8 个角部， B 位点元素占据一个体心位置， 氧原子占据六个面心位 置。A 位点元素的配位数为 12， B 位点的配位数为 6。 0057 为了容易地制。
24、造本发明的压电材料并调整其特性， 可以将钡部分地替换为至少一 个二价金属元素， 诸如锶或钙。 如在以上描述的情况下， 也可以将铌部分地替换为至少一个 五价金属元素， 例如钽或钒。 0058 本发明的压电材料具有特征组合物， 并且由于压电材料的形式不受限制， 所以可 以使用粉末、 单晶、 聚晶陶瓷和形成在基板上的膜中的任何一种。 为了制造本发明的压电材 料的烧结陶瓷， 可以使用金属氧化物、 粉末金属盐或其液体(其中每个都形成压电材料)作 为原材料。另外， 还可以使用钛酸钡粉末、 铌酸钠粉末或铁酸铋粉末作为原材料。 0059 可以在空气中以正常压力烧结成型体(compact)。 除了以上描述的过程。
25、之外， 如果 需要， 还可以使用电加热方法、 微波烧结方法、 毫米波烧结方法和热等静压方法。 0060 尽管烧结温度不受特别限制， 但是通过向 NN-BT 添加 BiFeO3的作用， 本发明的压 电材料能够通过低温过程获得足够的压电特性。 例如， 尽管在烧结温度不是1,280以上时 由相关的 NN-BT 形成的陶瓷压电材料无法获得足够的密度和压电特性， 但是本发明的压电 材料能够在大约 1,100到 1,200的烧结温度形成为具有足够密度和压电特性的压电陶 瓷。 0061 当本发明的压电材料的晶粒直径大于 100m 时， 其强度在一些情况下在切割和 抛光处理时可能不够。因此， 压电材料的平均晶。
26、粒直径优选在 0.3m 到 100m 的范围内。 0062 当使用本发明的压电材料作为形成在基板上的膜时， 该压电材料的厚度优选为 200nm 至 10m， 更优选为 300nm 至 3m。当将压电材料的厚度设定为 200nm 到 10m 时， 说 明 书 CN 103907214 A 7 5/19 页 8 能够获得作为压电元件的足够机电转换功能。 0063 将膜层压的方法不受特别限制。 例如， 可以提及的有化学溶液沉积法(CSD法)、 溶 胶凝胶法、 有机金属化学气相沉积法 (MOCVD 法 )、 喷溅法、 脉冲激光沉积法 (PLD 法 )、 热液 合成法、 和气溶胶沉积法 (AD 法 )。。
27、在上述这些方法中， 最优选的层压方法是化学溶液沉积 法或喷溅法。通过化学溶液沉积法或喷溅法， 能够容易地增加膜形成区域。 0064 用于本发明的压电材料的基板优选是沿着(001)平面或(110)平面切割和抛光的 单晶基板。当使用沿着具体晶面切割和抛光的单晶基板时， 设置在基板的表面上的压电材 料膜可以在与基板的方向相同的方向上强烈取向。 0065 下面， 将描述使用本发明的压电材料的压电元件。 0066 图 1 是示出了本发明的压电元件的结构的一个实施例的示意图。本发明的压电元 件是至少具有第一电极 1、 压电材料 2 和第二电极 3 的压电元件， 并且压电材料 2 是本发明 的压电材料。 0。
28、067 当使用本发明的压电材料用于至少具有第一电极和第二电极的压电元件时， 能够 对压电材料的压电特性进行评估。第一电极和第二电极均由厚度大约为 5nm 到 2,000nm 的 导电层形成。其材料不受特别限制， 可以使用通常用于压电元件的任何材料。例如， 可以涉 及诸如 Ti、 Pt、 Ta、 Ir、 Sr、 In、 Sn、 Au、 Al、 Fe、 Cr、 Ni、 Pd、 Ag 和 Cu 之类的金属及其化合物。 0068 第一电极和第二电极可以均由以上提及的那些中的一种类型形成， 或者可以由层 压至彼此的至少两种类型形成。 另外， 第一电极可以由与第二电极相同或不同的材料形成。 0069 用于。
29、制造第一电极和第二电极的方法不受特别限制， 这些电极可以通过烘焙金属 膏形成， 或者可以例如通过喷溅法或沉积法形成。 另外， 可以对第一电极和第二电极均进行 构图而使其具有期望形状。 0070 在以上压电元件中， 当极化轴线在预定方向上对准时是更优选的。当极化轴线在 预定方向上对准时， 该压电元件的压电常数增加。 0071 压电元件的极化方法不受特别限制。极化处理可以在空气中或油中进行。尽管极 化温度优选为 60到 160， 但是根据形成元件的压电材料的成分而略微改变最佳条件。 为了极化处理施加的电场优选等于或大于该材料的矫顽磁场， 并且具体为 1 至 5kV/mm。 0072 压电元件的压电。
30、常数和机械品质因数可以根据日本电子情报技术产业协会的标 准(JEITA EM-4501)通过根据使用商业上可获得的阻抗分析仪获得的共振频率和反共振频 率的测量结果计算而获得。在下文中， 将该方法称为共振 - 反共振法。 0073 接下来， 将描述使用本发明的压电材料的多层压电元件。 0074 本发明的多层压电元件是一种多层压电元件， 其中压电材料层和包括至少一个内 部电极的电极彼此交替层压， 并且压电材料层均由本发明的压电材料形成。 0075 图 2A 是示出了本发明的多层压电元件的结构的一个实施例的示意性剖视图。本 发明的多层压电元件由压电材料层 54 和包括至少一个内部电极 55 的电极形。
31、成， 并且是其 中压电材料层和层状电极彼此交替层压且压电材料层 54 均由上述压电材料形成的多层压 电元件。除了内部电极 55 之外， 所述电极还可以包括外部电极， 例如第一电极 51 和第二电 极 53。 0076 图 2A 示出了本发明的多层压电元件的结构， 其中两个压电材料层 54 被层压至彼 此， 且二者之间设置一个内部电极 55， 这样形成的层压体被第一电极 51 和第二电极 53 夹 说 明 书 CN 103907214 A 8 6/19 页 9 持。另外， 如图 2B 所示， 压电材料层的数量以及内部电极的数量可以增加， 并且其数量不 受限制。图 2B 中所示的多层压电元件具有如。
32、下结构 ： 9 个压电材料层 504 和 8 个内部电极 505 交替地层压至彼此， 这样形成的层压体被第一电极 501 和第二电极 503 夹持， 并且设置 了用于将交替地形成在相应侧的内部电极短路的外部电极 506a 和 506b。 0077 内部电极 55 以及第一和第二电极 51 和 53 的尺寸和形状不必与压电材料层 54 的 尺寸和形状相同， 并且可以被分成多个部分。与在上述情况中一样， 内部电极 505 以及第一 和第二电极 501 和 503 的尺寸和形状不必与压电材料层 504 的尺寸和形状相同， 并且可以 被分成多个部分。 0078 内部电极55和505、 第一电极51和5。
33、01、 第二电极53和503以及外部电极506a和 506b 均由厚度大约为 5nm 到 2,000nm 的导电层形成。其材料不受特别限制， 可以使用通常 用于压电元件的任何材料。例如， 可以涉及诸如 Ti、 Pt、 Ta、 Ir、 Sr、 In、 Sn、 Au、 Al、 Fe、 Cr、 Ni、 Pd、 Ag 和 Cu 之类的金属及其化合物。内部电极 55 和 505、 第一电极 51 和 501、 第二电 极 53 和 503 以及外部电极 506a 和 506b 均可以由以上提及的那些金属及其化合物中的一 种或混合物或者含有至少两种上述金属的合金形成， 或者可以通过层压以上提及的金属或 金。
34、属化合物中的至少两种来形成。另外， 多个电极可以由不同材料形成。鉴于廉价的电极 材料， 内部电极 55 和 505 均优选含有 Ni 作为主要成分。在本发明的多层压电元件中， 优选 内部电极包括 Ag 和 Pd， 并且优选 Ag 的含量 M1 与 Pd 的含量 M2 的重量比 M1/M2 在 1.5 到 9.0 的范围内。该重量比 M1/M2 更优选在 2.3 到 4.0 的范围内。当该重量比 M1/M2 小于 1.5 时， 内部电极的烧结温度不利地增加。另一方面， 当该重量比 M1/M2 大于 9.0 时， 由于内部 电极形成为岛状， 所以在其表面中不利地产生不规则性。 0079 如图 2B。
35、 所示， 包括内部电极 505 的多个电极可以被彼此短路， 以便使驱动电压的 相位彼此一致。例如， 可以涉及这样的结构， 其中内部电极 505 被交替地短路至第一电极 501 和第二电极 503。另外， 电极之间的短路形式不受限制。例如， 可以在多层压电元件的 每个侧表面上设置电极或导线， 或者在每侧设置贯穿压电材料层 504 的通孔之后， 在其中 设置导电材料， 从而将电极之间短路。 0080 本发明的液体排放头至少具有与喷射端口连通的液体腔室、 振动部和压电元件或 多层压电元件。 图3A和3B均是示出了本发明的液体排放头的结构的一个实施例的示意图。 如图3A和3B所示， 本发明的液体排放头。
36、是具有本发明的压电元件101的液体排放头。 该压 电元件 101 是具有至少第一电极 1011、 压电材料 1012 和第二电极 1013 的压电元件。如果 需要， 如图 3B 所示对该压电材料 1012 进行构图。图 3B 是该液体排放头的示意图。该液体 排放头具有喷射端口 105、 单独液体腔室 102、 连接在单独液体腔室 102 和喷射端口 105 之 间的连通孔106、 液体腔室分隔件104、 公共液体腔室107、 振动板103和压电元件101。 在该 图中， 尽管压电元件 101 具有矩形形状， 但是其形状还可以为椭圆形、 圆形、 平行四边形等。 通常， 压电材料 1012 的形状。
37、沿着单独液体腔室 102 的形状。将参照图 3A 详细描述包含在 本发明的液体排放头中的压电元件 101 及其附近。图 3A 是图 3B 中所示的压电元件的沿着 其宽度方向截取的剖视图。尽管该压电元件 101 的横截面以矩形形状示出， 但是其横截面 可以是梯形或倒梯形。在图中， 第一电极 1011 和第二电极 1013 分别用作下电极和上电极。 然而， 第一电极 1011 和第二电极 1013 的布置不限于此。例如， 第一电极 1011 可以用作下 电极或上电极。与以上描述的情况一样， 第二电极 1013 可以用作上电极或下电极。另外， 说 明 书 CN 103907214 A 9 7/19 。
38、页 10 可以在振动板 103 和下电极之间设置缓冲层 108。尽管这些名称的不同通过用于制造装置 的不同方法来确定， 但在两种情况下都可以获得本发明的效果。 在上述的液体排放头中， 振 动板 103 通过压电材料 1012 的膨胀和收缩而上下移动， 因此向单独液体腔室 102 中的液体 施加压力。结果， 从喷射端口 105 排出液体。本发明的液体排放头可以用于打印机应用以 及电子装置的制造。振动板 103 的厚度为 1.0m 至 15m， 优选为 1.5m 至 8m。尽管 用于振动板的材料不受限制， 但优选使用 Si。用于振动板的 Si 可以掺杂有硼或磷。另外， 振动板上的电极和缓冲层可以用。
39、作振动板的一部分。缓冲层 108 的厚度为 5nm 至 300nm， 优选为 10nm 到 200nm。喷射端口 105 的尺寸在圆的直径方面为 5m 到 40m。喷射端口 105 的形状可以为圆形， 或者可以为星形、 多边形、 三角形等。 0081 接下来将描述本发明的液体排放装置。 本发明的液体排放装置具有记录介质的输 送单元和以上描述的液体排放头。 0082 作为本发明的液体排放装置的一个示例， 可以提及图4和5所示的喷墨记录装置。 图5中所示的液体排放装置(喷墨记录装置)881处于其中图4中所示的外部882至885和 887 被拆卸的状态。喷墨记录装置 881 具有自动馈送部 897 。
40、以将作为记录介质的记录纸自 动地馈送到装置主体 896 中。另外， 喷墨记录装置 881 还具有 ： 输送单元 899， 该输送单元 899 将从自动馈送部 897 馈送的记录纸引导到预定记录位置且然后从该记录位置引导到排 出端口 898 ； 记录部 891， 该记录部 891 在被输送到记录位置的记录纸上执行记录 ； 回收部 890， 该回收部 890 在记录部 891 上进行回收处理。记录部 891 容纳本发明的液体排放头并 设置有在轨道上往复移动的托架 892。 0083 在这种喷墨记录装置中， 当托架 892 通过从计算机发送的电信号而在轨道上移动 并且驱动电压被施加至将压电材料保持在。
41、中间的电极时， 压电材料移位。通过该压电材料 的移位， 单独液体腔室 102 通过图 3B 中所示的振动板 103 而被加压， 以将墨水从喷射端口 105 排出， 从而进行打印。在本发明的液体排放装置中， 液体能够被以高排放速率均匀地排 出， 并且能够实现减小装置尺寸。 0084 尽管上面以举例方式描述了打印机， 但是除了打印装置 ( 诸如包括传真机、 多功 能设备和复印机之类的喷墨记录装置 ) 之外， 本发明的液体排放装置还可以应用于工业液 体排放装置、 用于对象的打印设备等。 0085 本发明的超声马达至少具有包括压电元件或多层压电元件的振动体和与该振动 体接触的移动体。图 6A 和 6B。
42、 均是示出了本发明的超声马达的结构的一个实施例的示意 图。图 6A 中示出了本发明的超声马达， 该超声马达包括由单个板形成的压电元件。该超声 马达具有振子 201、 在由压力弹簧 ( 未示出 ) 施加的压力作用下与振子 201 的滑动表面接 触的转子 202、 以及与转子 202 一体地设置的输出轴 203。振子 201 由金属弹性环 2011、 本 发明的压电元件 2012 和将压电元件 2012 粘至弹性环 2011 的有机粘合剂 2013( 例如环氧 树脂或丙烯酸类 ) 形成。本发明的压电元件 2012 由设置在第一电极和第二电极 ( 它们没 有在图中示出 ) 之间的压电材料形成。如果向。
43、本发明的压电元件施加相位差为 /2 的两 相交流电压， 则在振子201中产生弯曲行进波， 并且振子201的滑动表面上的每个点都执行 椭圆运动。如果转子 202 与该振子 201 的滑动表面压力接触， 则转子 202 从振子 201 接收 摩擦力并且在与弯曲行进波的方向相反的方向上旋转。 未在图中示出的从动体被结合至输 出轴 203 并由转子 202 的旋转力驱动。当向压电材料施加电压时， 压电材料通过压电横向 说 明 书 CN 103907214 A 10 8/19 页 11 效应而膨胀和收缩。当将诸如金属之类的弹性体结合至压电元件时， 该弹性体通过压电材 料的膨胀和收缩而扭曲。以上描述的超声。
44、马达的类型为利用该原理的超声马达。接下来将 参照图 6B 举例说明包括层压结构的压电元件的超声马达。振子 204 由设置在圆柱形金属 弹性体 2041 之间的多层压电元件 2042 形成。该多层压电元件 2042 是由层压至彼此的压 电材料 ( 未示出 ) 形成的元件， 并且具有位于层压体外部表面上的第一电极和第二电极以 及位于层压体内部表面上的内部电极。金属弹性体 2041 利用螺栓结合至彼此以将压电元 件 2042 固定在其间， 由此形成振子 204。通过向压电元件 2042 施加具有不同相位的交流 电压， 振子 204 激发出彼此正交的两个振动。这两个振动被合成为圆振动， 以驱动振子 2。
45、04 的前部。另外， 周向凹槽形成在振子 204 的上部中， 从而增加用于驱动的振动的移位。转子 205 通过压力弹簧 206 与振子 204 压力接触以获得用于驱动的摩擦力。转子 205 由轴承可 旋转地支撑。 0086 接下来描述本发明的光学设备。 本发明的光学设备具有位于驱动部中的以上描述 的超声马达。 0087 图 7A 和 7B 均为示出了单透镜反射照相机的可替换透镜镜筒的主剖视图， 该照相 机是本发明的成像设备的优选实施例的一个示例。另外， 图 8 是单透镜反射照相机的可替 换透镜镜筒的分解透视图， 该照相机是本发明的成像设备的优选实施例的一个示例。固定 镜筒 712、 线性导向镜。
46、筒 713 和前透镜组镜筒 714 固定至照相机的可拆卸支座 711。这些都 是可替换透镜镜筒的固定构件。 0088 在线性导向镜筒 713 中， 形成在光轴方向上的用于聚焦透镜 702 的线性驱动导向 凹槽 713a。在直径方向上突出到外部的凸轮辊 717a 和 717b 通过轴螺钉 718 固定至保持聚 焦透镜 702 的后透镜组镜筒 716， 并且凸轮辊 717a 被装配在该线性驱动导向凹槽 713a 中。 0089 凸轮环 715 沿着线性导向镜筒 713 的内周可旋转地装配。当固定至凸轮环 715 的 辊 719 被装配在线性导向镜筒 713 的周向凹槽 713b 中时， 限制线性导。
47、向镜筒 713 和凸轮环 715 在光轴方向上的相对移动。在该凸轮环 715 中， 形成了用于聚焦透镜 702 的凸轮凹槽 715a， 并且在凸轮凹槽 715a 中， 装配上述凸轮辊 717b。 0090 在固定镜筒 712 的外周侧， 布置了通过滚珠座圈 727 相对于固定镜筒 712 可旋转 地保持在预定位置的旋转传动环 720。在旋转传动环 720 中， 辊 722 均由从旋转传动环 720 径向延伸的轴 720f 可旋转地保持， 并且该辊 722 的大直径部 722a 与手动聚焦环 724 的安 装侧端部表面 724b 接触。另外， 辊 722 的小直径部 722b 与接头构件 729。
48、 接触。以规则间 隔沿着旋转传动环720的外周布置的辊722的数量为6， 并且这些辊都被布置成满足上述位 置关系。 0091 在手动聚焦环 724 的内直径部处， 布置低摩擦片 ( 垫圈构件 )733， 并且该低摩擦 片设置在固定镜筒 712 的安装侧端部表面 712a 和手动聚焦环 724 的前侧端部表面 724a 之 间。另外， 低摩擦片 733 的外径具有环状并且被装配至手动聚焦环 724 的内径 724c， 此外， 手动聚焦环 724 的内径 724c 被装配至固定镜筒 712 的外直径部 712b。该低摩擦片 733 用 于降低旋转环机构的摩擦， 该旋转环机构被构造成使得手动聚焦环 。
49、724 围绕光轴相对于固 定镜筒 712 旋转。另外， 辊 722 的大直径部 722a 和手动聚焦环 724 的安装侧端部表面 724a 通过朝向透镜挤压超声马达 725 的波形垫圈 726 的力而彼此压力接触。另外， 与在上述情 况中一样， 通过朝向透镜挤压超声马达 725 的波形垫圈 726 的力， 辊 722 的小直径部 722b 说 明 书 CN 103907214 A 11 9/19 页 12 和接头构件 729 也通过施加至其的适当力彼此压力接触。波形垫圈 726 通过卡合安装至固 定镜筒 712 的垫圈 732 而被限制在安装方向上的移动， 由波形垫圈 726 产生的弹簧力 ( 偏 压)通过超声马达725传输到辊722， 。