001)时的C的值、化Κ1) = (100)时的a的值，算出它们的比，从而可求出c/a。 将运样计算的c/a比示于表3。
[0心]【表3】
[0123]
[0124] 由表3可知，P順一ΡΖΤ具有1. 026~1. 015运样的比较大的c/a。
[0125] 如上可知压电体层70具有作为正方晶的晶体结构，并且晶体在基板上进行{100} 取向，且具有相对于压电元件300的层叠方向垂直的（100)面和（001)面的各领域混存于 晶格内，采用压电体层70的复合氧化物为由上述通式（2)表示的复合氧化物的实施例1~ 25的压电元件300,能够提高压电常数，从而使压电特性优异。可知特别是采用实施例11~ 25的压电元件300,得到能够进一步提高DBLI位移、电场感应形变常数化3* )的趋势。
[0126](其他的实施方式）
[0127]W上，说明了本发明的压电元件、搭载有压电元件的液体喷头和液体喷射装置的 一个实施方式，但本发明的基本构成并不限定于上述的实施方式。例如，上述的实施方式1 中，作为流路形成基板10,例示了娃单晶基板，但并不特别局限于娃单晶基板，例如也可W 使用SOI基板、玻璃等材料。
[012引除上述的实施方式1W外，通过具备本发明的压电元件和利用基于由压电元件发 射的超声波和由压电元件接收的超声波的至少一方的信号测定检测对象的控制机构，还能 够构成超声波测定装置。
[0129] 运样的超声波测定装置根据从发射超声波的时刻到接收该发射的超声波被测定 对象物反射回来的回波信号的时刻的时间，从而得到与测定对象物的位置、形状和速度等 相关的信息，有时使用压电元件作为用于产生超声波的元件、用于检测回波信号的元件。作 为运样的超声波产生元件、回波信号检测元件，如果使用实现了提高压电常数的本发明的 压电元件，则能够提供超声波产生效率、回波信号检测效率提高的超声波测定装置。
[0130] 此外，在上述的实施方式1中，作为液体喷射头的一个例子，举出喷墨式记录头进 行了说明，但本发明广泛地将全部液体喷射头作为对象，因此自然也适用于喷射油墨W外 液体的液体喷射头。作为其他的液体喷射头，例如可举出打印机等图像记录装置所使用的 各种记录头、液晶显示器等的滤色器制造中使用的色料喷射头、有机化显示器、阳D(场致 发射显示器）等电极形成中所使用的电极材料喷射头、生物忍片制造中所使用的生物体有 机物喷射头等。
[0131] 另外，本发明的压电元件不限定于用于液体喷射头的压电元件，也可W用于其他 设备。作为其他设备，例如可举出超声波发射器等超声波设备、超声波电机、溫度-电转换 器、压力-电转换器、铁电场效应晶体管、压电变压器、红外线等有害光线的截止滤光片、使 用了利用量子点形成的光子晶体效应的光学滤光片、利用了薄膜的光干设的光学滤光片等 滤光片等。另外，用作传感器的压电元件、用作铁电存储器的压电元件也适用于本发明。作 为使用压电元件的传感器，例如可举出红外线传感器、超声波传感器、热传感器、压力传感 器、热电传感器、W及巧螺仪传感器（角速度传感器）等。
[013引此外，本发明的压电元件300可适用作铁电元件。作为可适用的铁电元件，可举出 铁电场效应晶体管（FeFET)、铁电运算电路（FeLogic)和铁电电容器等。而且因为本实施方 式的压电元件300显示良好的热电特性，所W可适用于热电元件。作为可适用的热电元件， 可举出溫度检测器、生物体检测器、红外线检测器、太赫兹检测器和热-电转换器等。
[0133] W上，对本发明进行了说明，特别是采用上述的实施方式1，通过利用由90°电畴 翻转引起的位移，能够构成具有高电-机械转换能力、高灵敏度的应力检测能力、高灵敏度 的振动检测能力和振动发电能力的压电元件。另外，通过利用由90°电畴翻转引起的位移， 能够构成高密度的液体喷射头、可控制多种液滴尺寸的液体喷射头和可应对高粘度液体的 液体喷射头。并且，通过利用由90°电畴翻转引起的位移，能够构成高输出的超声波发射 机、高动态范围的超声波发射机、小型高集成化的超声波发射机、低发热的超声波发射机和 低耗电的超声波发射机。而且，通过利用由90°电畴翻转引起的位移，能够构成高灵敏度的 超声波检测器、高S/N比的超声波检测器、可进行深部检测的超声波检测器和低耗电的超 声波检测器。
[0134] 符号说明
[0135] I喷墨式记录装置（液体喷射装置）、II喷墨式记录头单元（液体喷射头单元）、1 喷墨式记录头（液体喷射头）、10流路形成基板（基板）、11隔壁、12压力产生室、13油墨 供给路、14连通路、15连通部、20喷嘴板、21喷嘴开口、30保护基板、31压电元件保持部、32 歧管部、33贯通孔、35粘接剂、40柔性基板、41密封膜、42固定板、43开口部、50振动板、51 弹性膜、52绝缘体膜、53掩膜、60第1电极、70压电体层、70a基底层、71电畴、80第2电极、 90引线电极、100歧管、120驱动电路、121连接配线、200打印机控制器、300压电元件。
【主权项】
1. 一种压电元件，其特征在于，在基板上依次层叠有第1电极、压电体层和第2电极，所 述压电体层由至少含有Pb、Nb和Ti且具有钙钛矿结构的复合氧化物构成， 所述压电体层具有作为正方晶的晶体结构，并且所述晶体在所述基板上进行{100}取 向，且具有相对于所述层叠方向垂直的（100)面和（001)面的各区域混存于所述晶格内， 所述压电体层的所述复合氧化物由下述通式（1)表示， xPb(Ni1/3,Nb2/3) 03-yPbZr03_zPbTi03…（1)， 10 彡X彡 40,0 <y彡 40,50 彡z彡 90。2. 根据权利要求1所述的压电元件，其特征在于，所述通式（1)中，22 <x< 38,0 <y彡 22,56 彡z彡 72〇3. 根据权利要求1或2所述的压电元件，其特征在于，所述晶体的晶粒直径D_2)为 15nm以下。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的压电元件，其特征在于，所述晶体的晶粒直径 D(200)与晶粒直径D (002)之比D<;_/〇_；)大于 3。5. 根据权利要求1~4中任一项所述的压电元件，其特征在于，所述压电体层在所述 第1电极侧具备基底层，所述基底层与所述压电体层的所述复合氧化物的c轴的晶格失配 率小于1 %，并且所述基底层与所述复合氧化物的a轴和b轴的晶格失配率为1%以上。6. 根据权利要求5所述的压电元件，其特征在于，所述压电体层的相对介电常数小于 由所述复合氧化物构成的基底层的相对介电常数。7. 根据权利要求5或6所述的压电元件，其特征在于，所述压电体层的所述复合氧化物 的c轴与a轴之比c/a为L026~L015。8. 根据权利要求5~7中任一项所述的压电元件，其特征在于，所述基底层为锆钛酸铅 即PZT。9. 一种致动器装置，其特征在于，具备权利要求1~8中任一项所述的压电元件。10. -种液体喷射头，其特征在于，具备权利要求9所述的致动器装置。11. 一种液体喷射装置，其特征在于，具备权利要求10所述的液体喷射头。12. -种超声波测定装置，其特征在于，具备权利要求1~8中任一项所述的压电元件、 以及 利用基于由所述压电元件发射的超声波和由所述压电元件接收的所述超声波中的至 少一方的信号而测定检测对象的控制机构。
【专利摘要】本发明提供一种能够提高利用90°电畴翻转产生位移的压电体层的压电常数的压电元件。在基板上依次层叠有第1电极(60)、压电体层(70)和第2电极(80)，该压电体层(70)由至少含有Pb、Nb和Ti且具有钙钛矿结构的复合氧化物构成，压电体层(70)具有作为正方晶的晶体结构，并且该晶体在基板上进行{100}取向，且具有相对于层叠方向垂直的(100)面和(001)面的各区域混存于晶格内，压电体层(70)的复合氧化物由下述通式(1)表示。xPb(Ni1/3,Nb2/3)O3-yPbZrO3-zPbTiO3…(1)(10≤x≤40，0＜y≤40，50≤z≤90)。
【IPC分类】G01H11/08, B41J2/045, H01L41/083, B41J2/135
【公开号】CN105313466
【申请号】CN201510379558
【发明人】板山泰裕, 米村贵幸
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年7月1日
【公告号】EP2978034A1, US20160005950