压电器件、驱动该器件的方法、压电设备和液体排放设备的制作方法

专利名称：压电器件、驱动该器件的方法、压电设备和液体排放设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压电器件和驱动该压电器件的方法。本发明尤 其涉及一种构成该压电器件的压电体的晶体结构和驱动该压电器件 的条件。本发明还涉及一种压电设备，该压电设备中设置有压电器件 和用于控制对该压电器件的驱动的控制装置，并且还涉及使用了该压 电设备的液体排放设备。
背景技术：
迄今为止，被设置有压电体的压电器件和将电场以预定方向施 加到该压电体上的电极已经被用作装载到喷墨型记录头等上的驱动 机构，所述压电体具有压电特性，从而根据施加在该压电体上的电场 的增大和减小来膨胀和收縮。迄今为止，诸如锆钛酸铅(PZT)之类的具有钙钛矿结构的复合 氧化物己知可作为压电体材料。具有钙钛矿结构的复合氧化物是铁电 物质，在未施加电场时，所述铁电物质具有自发极化特性。在使用传 统的压电器件时，通常在与铁电物质的极化轴匹配的方向施加电场， 从而利用在极化轴的方向上膨胀的压电效应。(以下将把在与铁电物 质的极化轴匹配的方向上施加电场的技术称作传统技术1)。具体地 讲，迄今为止，进行材料设计从而使施加电场的方向和极化轴的方向 可以彼此一致(即，极化轴=施加电场的方向)被看得很重要。然而，在仅仅利用铁电物质的上述压电效应的情况下，压电器 件的应变(strain)位移量受到限制。因此，现在对具有增强的应变 位移量的压电器件有强烈的需求。而且，随着近年来电子设备的尺寸减小、重量下降、和功能增 强，已经出现了压电器件的尺寸减小、重量下降、和功能增强的趋势。 例如，在用于喷墨型记录头的压电器件从而可获得具有良好图像质量的图像的情况下，近来已经研究如何提高压电器件的阵列密度。而且， 随着压电器件的阵列密度可能提高，近来已经研究如何减小压电器件 的厚度。然而，在具有减小了厚度的压电器件的情况下，如果以和传 统压电器件相同的方式来把电压施加到压电器件，则施加到压电体的 电场将变髙。因此，在这样的情况下，如果直接采用与传统压电器件 相同的材料设计，则将不能获得充分的压电效应。图11是示出了构成传统的压电器件的压电体的压电特性的示 图。迄今为止，我们已经知道从所述铁电物质的上述压电效应获得的 压电特性(即，所施加的电场和应变位移量之间的关系)可以被近似 地表示为图11所示的曲线Q (传统技术1)。曲线Q表明，对于所 施加的从0到某个施加的电场EX的电场范围，随着所施加的电场增大应变位移量线性增加。曲线Q还表明，对于比某个施加的电场Ex高的所施加的电场，随着所施加的电场增大的应变位移量的增加显著 变小，并且应变位移量近似达到饱和。迄今为止，己经通过所施加的落在0到Ex的范围内的电场来使 用压电器件，在该范围内随着所施加的电场增大应变位移量线性增 加。(例如，根据压电体的材料种类，Ex取从大约5kV/cm到大约 100kV/cm的值，并且根据压电体的材料种类，所施加的最大电场取 从大约O.lkV/cm到大约10kV/cm的值。)然而，对于具有减小的厚 度的压电器件的情况，在以和传统压电器件相同的方式来把电压施加 到压电器件的情况下，施加到压电体的电场变高。因此，在这样的情 况下，通过所施加的落在例如0到Ey (Ey〉Ex)的范围内的电场来 使用具有减小的厚度的压电器件。在这样的情况下，实质压电常数可 以被图11所示的虚线Q，所示出的斜率来表示。具体地讲，在此情况 下，实质压电常数小于就所施加的0到Ex的电场范围而言的压电常 数，并且压电器件最初具有的压电特性不能被充分利用。特别是，在所施加的最小电场和所施加的最大电场之间的差被 设置在与传统技术相同的水平的情况下，例如，在通过所施加的落在 Ex到Ey的范围内的电场来使用压电器件的情况下，在所施加的电场 范围内使用压电器件，其中可获得很小的应变位移，因此不能充分使用压电器件的功能。考虑到上述情况，在例如日本专利3568107中，提出了一种通过施加电场使压电体发生相变的压电器件。(例如，日本专利3568107中的压电器件以下将被称作传统技术2。)日本专利3568107 公开了一种包括相变薄膜、电极和加热元件的压电器件，所述加热元 件在居里温度Tc附近的温度T下调整相变薄膜的温度。(参照日本 专利3568107的权利要求1。)而且，在日本专利3568107中， 一种 薄膜被提及作为相变薄膜，该薄膜经历四方晶系与菱形晶系之间的相 变，或者菱形晶系或四方晶系与立方晶系之间的相变。(参照日本专 利3568107的权利要求2)在日本专利3568107中描述，通过根据日本专利3568107的发 明的压电器件，可依靠铁电物质的压电效应和由于伴随相变的晶体结 构的改变所导致的体积变化，来获得与传统压电器件相比较高的应变 位移量。在日本专利3568107中，经历四方晶系与菱形晶系之间相变的 薄膜被提及作为相变薄膜，上述晶系中每一种晶系均构成铁电物质， 并且经历构成铁电物质的菱形晶系或四方晶系与构成顺电物质的立 方晶系之间的相变的薄膜也被提及作为相变薄膜。然而，在日本专利 3568107中描述的压电器件(传统技术2)是在居里温度Tc附近的 温度下使用的压电器件。居里温度Tc对应于铁电物质和顺电物质之 间的相变温度。因此，当在居里温度Tc附近的温度下使用该压电器 件时，相变薄膜将不能经历四方晶系与菱形晶系之间的相变。因此， 在日本专利3568107中描述的压电器件将是利用铁电物质和顺电物 质之间的相变的压电器件。通过使用利用铁电物质和顺电物质之间的 相变的压电器件，由于顺电物质不具有自发极化特性，因此，在发生 相变之后，将不能通过施加电场来获得在极化轴方向上膨胀的压电效 应。在日本专利3568107中描述的压电器件的压电特性可以由图11 所示的曲线R (传统技术2)近似表示。在图11中，为了便于比较， 由曲线R表示的在相变发生之前的压电特性与由曲线Q表示的在相变发生之前的压电特性相同，曲线Q与仅利用铁电物质的压电效应 的前述传统技术l相对应。曲线R表示，对于在相变发生之前施加 的电场范围，由于铁电物质的压电效应，导致随着所施加的电场的增 大，应变位移量线性增加。曲线R还表示，对于从相变开始时所施加的电场El到相变接近结束时所施加的电场E2的所施加的电场范 围，由于伴随相变的晶体结构的改变，导致应变位移量增加。曲线R 还表示，对于高于所施加的电场E2的所施加的电场范围，在针对顺 电物质的相变接近结束时，由于不能再获得铁电物质的压电效应，所 以应变位移量不会随着再施加电场而增加。就传统技术2而言，如同在前述仅利用铁电物质的压电效应的 传统技术1的情况下那样，如果减小压电器件的厚度，则将以包括较 高的所施加的电场的范围的所施加的电场来使用具有减小的厚度的 压电器件，在该范围内只能获得很小的应变位移量，并且将不能保持 较高的工作效率。发明内容考虑到上述情况，本发明的主要目的在于提供一种压电器件， 该压电器件能够可靠地产生较大的应变位移量，并且能够应对厚度的 减小。本发明的另一目的在于提供一种驱动压电器件的方法。 本发明的再一目的在于提供一种压电设备，其中设置有压电器件和用于对压电器件的驱动进行控制的控制装置。本发明的特别目的在于提供一种利用所述压电设备的液体排放设备。本发明提供一种压电器件，包括i) 压电体，其具有压电特性，以及ii) 多个电极，将电场以预定方向施加到所述压电体， 所述压电体包含一种无机化合物多晶体，该无机化合物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取向特性的第一铁电物质晶体，并且该 无机化合物多晶体具有这样的特性，即，通过施加至少为预定电场El的电场，第一铁电物质晶体的至少一部分经历了到其晶系不同于 第一铁电物质晶体的晶系的第二铁电物质晶体的相变，在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足式 (1)的条件下驱动所述压电器件，所述式(1)为 Emin<El<Emax (1)其中，电场El表示开始进行从第一铁电物质晶体到第二铁电物 质晶体的相变的最小电场。在根据本发明的压电器件中，该压电体可由无机化合物多晶体 构成，所述无机化合物多晶体由未施加电场时的第一铁电物质晶体构 成。可选地，压电体可由无机化合物多晶体构成，所述无机化合物多 晶体包含未施加电场时的第一铁电物质晶体与其晶系不同于第一铁 电物质晶体的晶系的其它铁电物质晶体的混合物。在此使用的术语"具有晶体取向特性的第一铁电物质晶体"指 的是第一铁电物质晶体的用Lotgerling方法测得的取向率F至少等于 80%。取向率F可以由以下示出的式(i)表示。 F(%) = (P-P0)/( 1-P0) X 100 (i)在式(i)中，P表示来自取向平面的反射强度的总和与全部反射强 度的总和的比率。在(001)取向的情况下，P表示来自(001)面的 反射强度I (001)的总和21 (001)与来自各个晶体面(hkl)的反 射强度I (hkl)的总和SI (hkl)的比率(SI (001) /21 (hkl) }。 例如，对于钙钛矿晶体，在(001)取向的情况下，通过式P = I (001) /[I (001) +1 ( 100) +1 ( 101) +1 ( 110) +1 (111)]来计算比率p。而且，在式(i)中，PO表示经历了理想随机取向的采样的P。 在经历了理想随机取向的采样(P = P0)的情况下，取向率F等于0%。而且，在经历了理想取向的采样(P=l)的情况下，取向率F等于100% 。例如，在上述日本专利3568107 (传统技术2)中，没有提到有 关晶体取向特性的内容。迄今为止，具有非均匀结构的陶瓷烧结体已经被用作压电体，因此没有关于利用具有晶体取向特性的压电体的概 念。应该优选地改进根据本发明的压电器件，即，在所施加的最小 电场Emin和所施加的最大电场Emax满足式(2)的条件下驱动所述 压电器件，所述式(2)为Emin<E 1《E2<Emax (2)其中，电场E2表示从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的 相变接近完全结束的电场。在此使用的术语"从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的 相变接近完全结束的电场E2"意味着不会随着进一步施加更高的电 场而出现进一步的相变。当在压电体上施加高于E2的电场时，通常 会出现以下情况，即，第一铁电物质晶体的一部分保留为未经历到第 二铁电物质晶体的相变的第 一铁电物质晶体。而且，根据本发明的压电器件应该被优选地改进为，第一铁电 物质晶体的极化轴的方向不同于由电极施加的电场的方向。尤其是， 根据本发明的压电器件应该优选地被改进为，所施加的电场的方向近 似地与第二铁电物质晶体的极化轴的方向相一致。在此使用的术语"所施加的电场的方向近似地与第二铁电物质 晶体的极化轴的方向相一致"意味着所施加的电场的方向与第二铁电 物质晶体的极化轴的方向之间的偏差在±20%的范围内。如参照仅利用铁电物质的压电效应的传统的压电器件(传统技 术l)中所述，迄今为止已经认识到在与铁电物质的极化轴相匹配的 方向上施加电场的重要性。如果前述在与铁电物质的极化轴相匹配的 方向上施加电场的技术被直接应用于使第一铁电物质晶体经历了到 第二铁电物质晶体的相变的本发明的系统，那么，在经历相变之前， 电场将被施加在与第一铁电物质晶体的极化轴相匹配的方向。与前述传统技术1相比较，通过使用根据本发明的压电器件， 第一铁电物质晶体的极化轴的方向与电极所施加的电场的方向被设 置为彼此不同。而且，优选的是，所施加的电场的方向被设置为与第 二铁电物质晶体的极化轴的方近似相同。通过使用根据本发明的压电器件，能够优选地获得"工程化畴效应(engineered domain effect)"等。例如，在S. E. Park等人在JAP， 82, 1804 (1997)的文献"Ultrahigh strain and piezoelectric behavior in relaxor based ferroelectric single crystals"中对"单晶体的工程化畴效应"进行了描述。在前述文献中，"工程化畴效应"被描述为这样的效应，艮P， 就PZN-8。/。PT单晶体而言，在进行从第一铁电物质晶体(菱形晶系) 到第二铁电物质晶体(四方晶系)的相变，使得第一铁电物质晶体的 极化轴的方向与所施加的电场的方向可能彼此不同，并且使得所施加 的电场的方向可能与第二铁电物质晶体的极化轴的方向相匹配的情 况下，能够获得比在所施加的电场的方向与第一铁电物质晶体的极化 轴的方向相匹配的情况更大的位移量。图12示出了前述文献的图17中所示的压电特性。在前述文献 中，描述了以下情况在步骤A和步骤B的范围内，艮P，在相变近 似于结束之前的范围内，依靠工程化畴效应，能够获得比在所施加的 电场的方向与第一铁电物质晶体的极化轴的方向相匹配的情况更大 的位移量。在前述文献中，没有说明为何会出现工程化畴效应。然而，在前述文献中，尤其没有公开在相变接近于完全结束之后的阶段的压电特性。而且，没有提及多晶体本身。因此，也就没有 提及具有晶体取向特性的多晶体，在根据本发明的压电器件中釆用多晶体。而且，没有提及诸如以设置在特定范围内的所施加的最小电场 和所施加的最大电场来执行驱动之类的技术。具体地讲，在前述文献 中，通过报告"单晶体的工程化畴效应"，而且仅仅报告了该效应， 并没有提及对多晶体的应用、以及明确用作压电器件等。在根据本发明的压电器件中，第一铁电物质晶体的类型和第二 铁电物质晶体的类型的组合可以是这样的，即，从由四方晶系晶体、 斜方晶系晶体、和菱形晶系晶体构成的组中选择第一铁电物质晶体， 并且从由四方晶系晶体、斜方晶系晶体、和菱形晶系晶体构成的组 中选择第二铁电物质晶体，并且所述第二铁电物质晶体的晶系不同于所述第 一铁电物质晶体的晶系。铁电物质晶体的极化轴如下所示。 四方晶系<001> 斜方晶系<110> 菱形晶系<111>通常，所施加的电场的方向被设置在压电体的厚度方向(压电 体表面的法线方向，即，取向方向)上。在考虑了前述极化轴的情况下，第一铁电物质晶体和第二铁电 物质晶体的组合的示例包括下述组合O)至(6)，从而所施加的电 场的方向(取向方向)与发生相变之后的第二铁电物质晶体的极化轴 的方向近似一致。(1) 一种组合，其中，第一铁电物质晶体是取向特性近似于<001>方向的菱形晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是四方晶系晶 体。(2) —种组合，其中，第一铁电物质晶体是取向特性近似于 <111>方向的四方晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是菱形晶系晶 体。(3) —种组合，其中，第一铁电物质晶体是取向特性近似于 <001>方向的斜方晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是四方晶系晶 体。(4) 一种组合，其中，第一铁电物质晶体是取向特性近似于 <110>方向的四方晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是斜方晶系晶 体。(5) —种组合，其中，第一铁电物质晶体是取向特性近似于 <110>方向的菱形晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是斜方晶系晶 体。(6) —种组合，其中，第一铁电物质晶体是取向特性近似于 <111〉方向的斜方晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是菱形晶系晶 体。在此使用的术语"第一铁电物质晶体的取向特性近似于〈abO方向"指的是取向率F至少等于80%。在根据本发明的压电器件中，压电体可至少包含一种钙钛矿型 氧化物，其可能包含不可避免的杂质。在这样的情况下，压电体应该优选地至少包含一种钙钛矿型氧 化物，其可能包含不可避免的杂质，所述钙钛矿型氧化物由以下通式 表示通式AB03其中，A表示A位的元素，并且表示从由Pb、 Ba、 La、 Sr、 Bi、 Li、 Na、 Ca、 Cd、 Mg、和K构成的组中选择的至少一种元素，B表 示B位的元素，并且表示从由Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Sc、 Co、 Cu、 In、 Sn、 Ga、 Zn、 Cd、 Fe、 Ni和镧系元素构成 的组中选择的至少一种元素，并且O表示氧原子，标准成分是这样 的A位元素的摩尔量是1.0，并且同时B位元素的摩尔量是1.0， 附带条件是A位元素的摩尔量和B位元素的摩尔量每一个均可在能 够获得钙钛矿结构的范围内偏离1.0。而且，应该优选地改进根据本发明的压电器件，即，发生从压 电体的第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的相变的相变温度落 在-5(TC至+20(TC的范围内。而且，应该优选地改进根据本发明的压电器件，即，压电体是 具有最大20u m的薄膜厚度的压电薄膜。而且，应该优选地改进根据本发明的压电器件，即，压电体包 含微粒取向陶瓷烧结体。本发明还提供了一种驱动压电器件的方法，所述压电器件中设置有i) 压电体，其具有压电特性，以及ii) 多个电极，将电场以预定方向施加到所述压电体， 所述压电体包含一种无机化合物多晶体，该无机化合物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取向特性的第一铁电物质晶体，并且该 无机化合物多晶体具有这样的特性，即，通过至少施加预定的电场 El，第一铁电物质晶体的至少一部分经历了到其晶系不同于第一铁电物质晶体的晶系的第二铁电物质晶体的相变，该方法包括步骤在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电 场Emax满足式(1)的条件下驱动所述压电器件，所述式(1)为Emin<El<Emax (1)其中，电场El表示开始进行从第一铁电物质晶体到第二铁电物 质晶体的相变的最小电场。根据本发明的驱动压电器件的方法应该被优选地改进为，在所 施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足式(2)的条件 下驱动所述压电器件，所述式(2)为Emin<El《E2<Emax (2)其中，电场E2表示从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的 相变接近完全结束的电场。本发明还提供了一种压电设备，包括i) 压电器件，所述压电器件中设置有a) 压电体，其具有压电特性，以及b) 多个电极，用于将电场以预定方向施加到所述压电体，以及ii) 控制装置，用于控制对所述压电器件进行的驱动， 所述压电体包含一种无机化合物多晶体，该无机化合物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取向特性的第一铁电物质晶体，并且该 无机化合物多晶体具有这样的特性，即，通过至少施加预定的电场El，第一铁电物质晶体的至少一部分经历了到其晶系不同于第一铁 电物质晶体的晶系的第二铁电物质晶体的相变，所述控制装置在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场 Emax满足式(1)的条件下驱动所述压电器件，所述式(1)为Emin<El<Emax (1)其中，电场E1表示开始进行从第一铁电物质晶体到第二铁电物 质晶体的相变的最小电场。根据本发明的压电设备应该被优选地改进为，在所施加的最小 电场Emin和所施加的最大电场Emax满足式(2)的条件下驱动所述压电器件，所述式(2)为<formula>formula see original document page 17</formula>其中，电场E2表示从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的 相变接近完全结束的电场。本发明还提供了一种液体排放设备，包括i) 根据本发明的压电设备，以及ii) 液体存储和排放构件，其中设置有a) 液体存储腔，其中存储液体，以及b) 液体排放开口，所述液体通过所述液体排放开口从所述液体存储腔排放到所述液体存储腔的外部。根据本发明的压电器件包含压电体，所述压电体包含一种无机 化合物多晶体，该无机化合物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取 向特性的第一铁电物质晶体，并且该无机化合物多晶体具有这样的特性，即，通过至少施加预定的电场El，第一铁电物质晶体的至少一 部分经历了到其晶系不同于第一铁电物质晶体的晶系的第二铁电物 质晶体的相变。在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax 满足式(1)的条件下驱动根据本发明的压电器件，所述式(1)为 Emin<El<Emax (1)其中，电场El表示开始进行从第一铁电物质晶体到第二铁电物 质晶体的相变的最小电场。根据本发明的液体排放设备应该被优选地改进为，在所施加的 最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足式(2)的条件下驱动 根据本发明的压电器件，所述式(2)为<formula>formula see original document page 17</formula>其中，电场E2表示从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的 相变接近完全结束的电场。通过根据本发明的压电器件，能够获得由于晶体结构随着压电 体的相变而改变的体积变化。而且，压电体包含相变发生之前和相变 发生之后这两个阶段的铁电物质晶体。因此，能够在相变发生之前和 相变发生之后这两个阶段获得铁电物质的压电效应。因此，当在满足上述式(1)的条件下驱动压电器件时和当在满足上述式(2)的条件 下驱动压电器件时，能够总体上获得一个大的应变位移量。通过根据本发明的压电器件，作为经历相变之前的铁电物质晶 体的第一铁电物质晶体是具有晶体取向特性的晶体。因此，能够可靠 地进行从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的相变，并且能够可 靠地获得较大的应变位移量。从易于生产、低成本、和较高的形状设计灵活性等角度看，根 据本发明的压电器件的前述构造比利用大型单晶体的情况是有利的。 而且，在把压电器件的厚度设置得较薄的情况下，由于不需要使用需 要高成本的单晶体底板，所以能够把对底板进行选择的灵活性保持得 较高。从低成本、工艺选择的高灵活性等角度看，对底板进行选择的 高灵活性是有利的。在将根据本发明的压电器件和传统压电器件(前述传统技术1， 所述传统压电器件设置有具有由类似的化学式表示的成分的压电体)进行比较的情况下，在所施加的最大电场Emax等于或大于用于传统 压电器件(前述传统技术1)的所施加的最大电场的条件下驱动根据 本发明的压电器件，在所述传统压电器件中，仅利用铁电物质的压电 效应。因此，根据本发明的压电器件还能够应用于薄型压电器件，在 所述薄型压电器件中，在对压电体施加等于传统技术中的电平的电压 的情况下产生较高的施加电场。具体地讲，根据本发明的压电器件能 够应对厚度的下降。根据本发明的压电器件应该被优选地改进为，第一铁电物质晶 体的极化轴的方向不同于由电极施加的电场的方向。尤其是，根据本 发明的压电器件应该优选地被改进为，所施加的电场的方向近似地与 第二铁电物质晶体的极化轴的方向相一致。在这样的情况下，"工程 化畴效应"出现，并且相变有效地进行。因此，能够可靠地获得大的 应变位移量。


图1是示出喷墨型记录头(作为液体排放设备)的主要部分的剖面图，所述喷墨型记录头被设置有根据本发明的压电器件的实施 例，图2是示出图l所示的压电器件的压电体的压电特性的曲线图， 图3是示出温度T、吉布斯自由能G、和钛酸钡的晶系之间的关 系的曲线图，图4是示出喷墨型记录系统的示例的示意图，其中采用图1所 示的喷墨型记录头，图5是示出图4的喷墨型记录系统的一部分的平面图， 图6是示出在未施加电场时在示例2中获得的压电薄膜的XRD 图案的曲线图，图7是示出电场-位移曲线的曲线图，所述曲线是当在Emin = OkV/cm (<E1)至Emax = 60kV/cm (〉E1)的条件下驱动示例2中获 得的压电器件时获得的，图8是示出电场-位移曲线的曲线图，所述曲线是当在Emin = OkV/cm (<E1)至Emax= 100kV/cm (>E2)的条件下驱动示例2中 获得的压电器件时获得的，图9是示出在未施加电场时在比较示例2中获得的压电薄膜的 XRD图案的曲线图，图10是示出示例3中进行的电场施加XRD测量的结果的曲线图，图11是示出构成传统压电器件的压电体的压电特性的曲线图，以及图12是示出PZN-8MPT单晶体的工程化畴效应的曲线图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。 [压电器件][压电器件、压电驱动器、和喷墨型记录头] 以下将参照附图更详细地描述根据本发明的压电器件、压电驱 动器(作为根据本发明的压电设备)、和喷墨型记录头(作为根据本发明的液体排放设备)的实施例，所述压电驱动器中设置有根据本发 明的压电器件的实施例。图1是示出喷墨型记录头(作为根据本发明 的液体排放设备)的主要部分的剖面图，所述喷墨型记录头中设置有 根据本发明的压电器件的实施例，所述剖面图取自所述压电器件的厚 度方向。在图1中，为了清楚起见，通过实际縮尺改变喷墨型记录头 的构成元件的縮尺。参照图1，压电器件1包括底板11。压电器件1还包括底电极 12、压电体13、和顶电极14，它们以该次序覆盖在所述底板11的表面。压电体13包括具有压电特性的无机化合物多晶体。能够由底电 极12和顶电极14在压电体13的厚度方向上施加电场。不对底板11的材料进行限制。底板11的材料的示例包括硅、 玻璃、不锈钢(SUS)、和钇稳定氧化锆(YSZ)。底板ll还可由层压 底板构成，诸如包含按顺序层叠在硅底板上的SK)2薄膜和Si活性层 的SOI底板。不对底电极12的主要成分进行限制。底电极12的主要成分的 示例包括诸如Au、 Pt、和Ir之类的金属；诸如Ir02、 Ru02、 LaNi03、 和SrRu03之类的金属氧化物；和上述金属和/或金属氧化物的组合。 而且，不对顶电极14的主要成分进行限制。顶电极14的主要成分的 示例包括上述用于底电极12的材料；诸如A1、 Ta、 Cr和Cu之类的 通常用在半导体处理中的电极材料；和上述用于底电极12的材料和/ 或上面列举的电极材料的组合。不对底电极12和顶电极14的每一个 的厚度进行限制。但是，底电极12和顶电极14的每一个的厚度应该 优选地落在50nm至500nm的范围内。压电驱动器(作为根据本发明的压电设备)2中设置有压电器件 1。压电驱动器2中还设置有振动板16，所述振动板16被固定到压 电器件1的底板11的后表面，并且能够通过压电体13的膨胀和收縮 而振动。压电驱动器2中还设置有控制装置15，其可由例如用于驱 动压电器件1的驱动电路构成。喷墨型记录头(作为根据本发明的液体排放设备)3近似地具有 这样的结构墨水喷嘴(作为液体存储和排放构件)20被固定到压电驱动器2的后表面。墨水喷嘴20包括墨水腔(作为液体存储腔)21，其中存储有墨水。墨水喷嘴20还包括墨水排放开口 (作为液体 排放开口)22，墨水通过该墨水排放开口 22从墨水腔21排放到墨水 腔21的外部。喷墨型记录头3被构成为压电器件1通过施加在压电器件1 上的电场的改变而膨胀或收縮，从而控制从墨水腔21的墨水排放和 从墨水腔21的墨水排放量。代替将振动板16和墨水喷嘴20作为独立构件固定到底板11， 对底板11的一部分进行处理以形成振动板16和墨水喷嘴20。例如， 在底板11由诸如SOI底板之类的层压底板构成的情况下，可在底板 11上从底板11的后表面侧进行蚀刻处理来形成墨水腔21，并且可通 过对底板11的处理来形成振动板16和墨水喷嘴20。在此实施例中，压电体13包含无机化合物多晶体，该无机化合 物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取向特性的第一铁电物质晶 体，并且该无机化合物多晶体具有这样的特性，即，通过至少施加预 定的电场El，第一铁电物质晶体的至少一部分经历了到其晶系不同 于第一铁电物质晶体的晶系的第二铁电物质晶体的相变。在该实施例中，压电体13的压电特性(即，所施加的电场和应 变位移量之间的关系)可由图2所示的曲线P近似表示。(参照图 12，对应于S. E. Park等人在JAP, 82, 1804 (1997)的文献"Ultrahigh strain and piezoelectric behavior in relaxor based ferroelectric single crystals，，中的图17)。参照图2，电场El表示开始进行从第一铁电物质晶体到第二铁 电物质晶体的相变的最小电场。而且，电场E2表示从第一铁电物质 晶体到第二铁电物质晶体的相变接近完全结束的电场。通常，El和 E2之间的关系为E1<E2。然而，El和E2之间的关系通常可以为El =E2。如图2所示，压电体13具有下述压电特性。具体地讲，对于从 0到El的所施加的电场E的范围(在发生相变之前的阶段)，通过 第一铁电物质晶体的压电效应，所述应变位移量根据所施加的电场的增大而线性增加。而且，对于从E1到E2的所施加的电场E的范围， 发生了由于伴随着相变发生的晶体结构改变而导致的体积改变，并且 应变位移量根据所施加的电场的增大并根据一个斜率线性增加，所述斜率大于从0到El的所施加的电场E的范围的应变位移量增大的斜 率。而且，对于E^E2的所施加的电场E的范围(在相变接近于完 全结束之后的阶段)，通过第二铁电物质晶体的压电效应，所述应变 位移量根据所施加的电场的增大而线性增加。对于压电体13，发生了由于随着相变发生晶体结构改变而导致 的体积改变(对于从El到E2的所施加的电场E的范围)。而且， 压电体13包含相变发生之前和相变发生之后这两个阶段的铁电物质 晶体。因此，能够在相变发生之前和相变发生之后这两个阶段获得铁 电物质的压电效应。因此，对于从0到El的所施加的电场E的范围、 和，对于E^E2的所施加的电场E的范围，能够获得一个大的应变 位移量。该实施例以以下方式构成。具体地讲，在所施加的最小电场Emin 和所施加的最大电场Emax满足式(1)的条件下由控制装置15驱动 所述压电体13，所述式(1)为Emin<El<Emax (1)更具体地讲，所施加的最小电场Emin被设置为一个落在不发生 相变的范围内的值。(所施加的最小电场Emin可以为0。)而且， 所施加的最大电场Emax被设置为一个落在第一铁电物质晶体的至 少一部分经历相变的范围内的值。通过上述结构，能够获得第一铁电 物质晶体的压电效应和由于伴随着压电体13的相变发生的晶体结构改变而导致的体积改变二者。因此，能够获得大的应变位移量。而且，该实施例应该优选地以下述方式构成。具体地讲，应该优选地在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足式 (2)的条件下驱动具有所述特性的压电体13，所述式(2)为 Emin<E 1《E2<Emax (2)更具体地讲，所施加的最小电场Emin被设置为一个落在不发生 相变的范围内的值。(所施加的最小电场Emin可以为0。)而且，所施加的最大电场Emax被设置为一个落在第一铁电物质晶体接近 于理想化地经历了到第二铁电物质晶体的相变的范围内的值。通过上 述结构，能够获得第一铁电物质晶体的压电效应、由于伴随着压电体 13的相变发生的晶体结构改变而导致的体积改变、和第二铁电物质 晶体的压电效应这三者。因此，能够进一步增强应变位移量。图2 示出了这样的情况所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场 Emax满足上述式(2)。如上所述，仅利用了铁电物质的压电效应的传统压电器件(前 述传统技术1)具有下述压电效应。具体地讲，如图11所示，对于 从0到某个所施加的电场Ex的所施加的电场范围，相对于所施加的 电场的增大，所述应变位移量线性增大。而且，对于某个高于所施加 的电场Ex的所施加的电场范围，相对于所施加的电场增大的所述应 变位移量的增加显著变小，并且在应变位移量方面近似于达到饱和。 因此，通过落在从0到Ex范围内的所施加的电场来使用传统的压电 器件，在该范围内，相对于所施加的电场的增大，所述应变位移量的 线性增大。在对根据本发明的压电器件1的压电体13和前述传统技术1的 压电体进行比较(所述压电体具有由类似的化学式表示的成分)的情 况下，在前述传统技术1的情况下应变位移量近似于达到饱和的阶段 之前，压电体13的相变开始。(具体地讲，在压电体13的情况下， El取满足El《Ex的值。)在所施加的最大电场Emax (>E1)等于或大于用于传统压电器 件(前述传统技术l)的所施加的最大电场的条件下驱动压电器件1 的本实施例，在所述传统压电器件中，仅利用铁电物质的压电效应。 因此，根据本发明的压电器件1还能够应用于薄型压电器件，在所述 薄型压电器件中，在对压电体施加等于传统技术中的电平的电压的情 况下出现较高的所施加的电场。可以从满足上述晶体条件的各种成分中选择压电体13的成分。 举例来说，压电体13可包含至少一种钙钛矿型氧化物，其中可以包 含不可避免的杂质。在这样的情况下，压电体3应该优选地包含至少一种韩钛矿型 氧化物，其中可以包含不可避免的杂质，所述钙钛矿型氧化物由以下 通式表示通式AB03其中，A表示A位的元素，并且表示从由Pb、 Ba、 La、 Sr、 Bi、 Li、 Na、 Ca、 Cd、 Mg、和K构成的组中选择的至少一种元素，B表 示B位的元素，并且表示从由Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Sc、 Co、 Cu、 In、 Sn、 Ga、 Zn、 Cd、 Fe、 Ni和镧系元素构成 的组中选择的至少一种元素，并且O表示氧原子，标准成分是这样 的A位元素的摩尔量是1.0，并且同时B位元素的摩尔量是1.0， 附带条件是A位元素的摩尔量和B位元素的摩尔量每一个均可在能 够获得钙钛矿结构的范围内偏离1.0。可由上述通式表示的钙钛矿型氧化物的示例包括诸如钛酸铅、 锆钛酸铅(PZT)、锆酸铅、钛酸铅镧、锆钛酸铅镧、铌酸镁锆钛酸 铅(magnesium niobate lead zirconate titanate)、铌酸镍锆钛酸铅、 和铌酸锌锆钛酸铅之类的含铅化合物；以上列举的含铅化合物的混合 晶系；诸如钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸铋钠、钛酸铋钾、铌酸钠、铌酸 钾、和铌酸锂之类的无铅化合物；以及以上列举的无铅化合物的混合 晶系°这样可以获得良好的电特性，压电体13应该优选地包含从由 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Bi、 Nb、 Ta、 W、和Ln构成的组中选择的至少 一种金属离子，其中Ln表示镧系元素(La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、禾Q Lu)。PZT等的晶体取三种晶系(即，立方晶系、四方晶系、和菱形 晶系)之一。而且，从四种晶系(即，立方晶系、四方晶系、斜方晶 系、和菱形晶系)之一取钛酸钡。立方晶系晶体构成顺电物质。因此，第一铁电物质晶体采用四 方晶系晶体、斜方晶系晶体、或菱形晶系晶体的形式。而且，第二铁 电物质晶体采用四方晶系晶体、斜方晶系晶体、或菱形晶系晶体的形 式，并且其晶系不同于第一铁电物质晶体的晶系。如上所述，PZT等晶体不采用斜方晶系晶体的形式。因此，在PZT等的情况下，第 一铁电物质晶体的种类和第二铁电物质晶体的种类的组合是第一铁 电物质晶体和第二铁电物质晶体之一可以是四方晶系，并且另一铁电 物质晶体可以是菱形晶系。通常，包括铁电物质的电介体的吉布斯自由能G可由下式表示， 并且以应力、电场和温度来整体确定具有某种成分的电介体的晶系。G二U+XiX广EiP广TS其中，U表示内能，Xi表示应力，Xi表示应变，Ei表示电场， P,表示极化，T表示温度，并且S表示熵。图3是示出温度T、吉布斯自由能G、和钛酸钡(BaTi03)的 晶系之间的关系的曲线图。参照图3，在钛酸钡的情况下，菱形晶系 和斜方晶系之间的相变温度接近一 8 0 °C ，斜方晶系和四方晶系之间的 相变温度接近l(TC，并且四方晶系和立方晶系之间的相变温度接近 12(TC。在PZT的情况下，除了 PZT晶体不采取斜方晶系这一点以外， 温度T、吉布斯自由能G、和晶系之间的关系基本上与图3所示的关 系一致。可以以各种方式设计压电体13的形式。例如，压电体13采用 薄膜形式。可选地，压电体13可采用烧结体形式。在压电体13采用 具有最大20um厚度的压电薄膜的情况下，压电器件1的实施例尤 其有效。在该实施例中，不管压电体13的形式，将压电体13形成为 使得经历相变之前的第一铁电物质晶体具有晶体取向特性。以上述方 式形成的压电体13的示例包括取向薄膜(即，具有单轴取向特性的 薄膜)、外延生长膜(即，具有三轴取向特性的薄膜)、和微粒取向 陶瓷烧结体。通过使用已知的薄膜形成技术，能够以在可形成单轴取向晶体 的条件下执行薄膜形成的处理来形成取向薄膜。已知的薄膜形成技术 的示例包括汽相技术，诸如喷镀技术、MOCVD技术、和脉冲激光沉 积技术；和液相技术，诸如sol-gel技术和有机金属化合物分解技术。 例如，在获得了 (100)取向的情况下，经历了 (100)取向的Pt等 可被用作底电极。(参照稍后将描述的示例1。)能够利用相对于压电薄膜具有良好点阵匹配特性的材料来形成 外延生长膜，以作为用于底板和底电极的材料。底板材料/底电极材料的适当组合的示例包括SrTi03/SrRu03和MgO/Pt，能够通过所述 适当组合来形成外延生长膜。微粒取向陶瓷烧结体能够以热压技术、压片技术、或以压片技 术获得的多片层压起来的层压技术等形成。通过压电器件1的实施例，作为经历相变之前的铁电物质晶体 的第一铁电物质晶体是取向晶体。因此，对于从0到E1的所施加的 电场E的范围(即，在相变发生之前的阶段)，第一铁电物质晶体 的压电效应均匀地和可靠地覆盖压电体13的整个区域。而且，对于 从El到E2的所施加的电场E的范围，从第一铁电物质晶体到第二 铁电物质晶体的相变可靠地在压电体13的整个区域上进行。而且， 对于E》E2的所施加的电场E的范围(即，在相变已接近于完全结 束之后的阶段)，第二铁电物质晶体的压电效应均匀地和可靠地覆盖 压电体13的整个区域。因此，当在满足上述式U)的条件下驱动压 电器件1时和当在满足上述式(2)的条件下驱动压电器件1时，能 够可靠地获得大的应变位移量。从易于生产、低成本、和较高的形状设计灵活性等角度看，根 据本实施例的压电器件1的前述构造比利用大型单晶体的情况是有 利的。而且，在把压电器件1的厚度设置得较薄得情况下，由于不需 要使用需要高成本的单晶体底板，所以能够把对底板进行选择的灵活 性保持得较高。从低成本、工艺选择的高灵活性等角度看，对底板进 行选择的高灵活性是有利的。如参照仅利用铁电物质的压电效应的传统压电器件(前述传统 技术1)所述，迄今为止，己经认识到在与铁电物质的极化轴匹配的 方向上施加电场的重要性。如果在与铁电物质的极化轴匹配的方向上 施加电场的前述技术被直接应用于该实施例的系统，在该系统中，使 第一铁电物质晶体经历了到第二铁电物质晶体的相变，那么，将把电 场施加在与经历相变之前的第一铁电物质晶体的极化轴匹配的方向 上。然而，该实施例优选地应该这样构成代替作为所采用的传统 技术1的电场的方向，第一铁电物质晶体的极化轴的方向不同于由底 电极12和顶电极14施加的电场的方向。通过上述结构，能够获得"工 程化畴效应"。"工程化畴效应"是这样的效应在第一铁电物质晶体的极化 轴的方向和第二铁电物质晶体的极化轴的方向被设置为彼此不同的 情况下，能够比在所施加的电场方向与第一铁电物质晶体的极化轴的 方向相匹配的情况下获得更大的位移量。具体地讲，在第一铁电物质晶体的极化轴的方向与第二铁电物 质晶体的极化轴的方向被设置为彼此不同的情况下，对于从0到El 的所施加的电场E的范围，相对于所施加的电场增大，通过所述工 程化畴效应，应变位移量的增加的斜率(斜率表示压电常数)变得比 在所施加的电场方向与第一铁电物质晶体的极化轴的方向相匹配的 情况下大。而且，通过第一铁电物质晶体的极化轴的方向与所施加的电场 方向不同的结构，尤其通过所施加的电场方向与第二铁电物质晶体的 极化轴的方向近似一致的结构，除了所述"工程化畴效应"之外，还 能够获得进一步的效应。具体地讲，发明人发现，在相变发生之后出现的所施加的电场 方向与第二铁电物质晶体的极化轴的方向近似一致的情况下，从第一铁电物质晶体到其极化轴不同于第一铁电物质晶体的极化轴的第二 铁电物质晶体的相变能够最有效地进行。这就可假定极化轴方向和所 施加的电场方向彼此匹配的状态对于高结晶稳定性是有利的，并且第 一铁电物质晶体易于经历到具有增强的稳定性的第二铁电物质晶体 的相变。通常会出现这样的情况在对压电体13施加高于所施加的电场 E2的电场的情况下，第一铁电物质晶体的一部分剩下作为第一铁电 物质晶体，而没有经历到第二铁电物质晶体的相变。然而，由于从第 一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的相变有效进行，能够把第一铁 电物质晶体的所述部分的比例保持得较小，所述部分是这样的部分在对压电体13施加高于所施加的电场E2的电场的情况下，剩下的 作为第一铁电物质晶体，而没有经历到第二铁电物质晶体的相变。还 可使第一铁电物质晶体的全部可靠地进行到第二铁电物质晶体的相变。因此，对于从El到E2的所施加的电场E的范围，能够可靠地 获得比所施加的电场方向与第一铁电物质晶体的极化轴的方向相匹 配的情况下大的位移量。而且，在到第二铁电物质晶体的相变已经发生之后，所施加的 电场方向与第二铁电物质晶体的极化轴的方向近似一致。因此，对于 E》E2的所施加的电场E的范围，第二铁电物质晶体的压电效应有 效地出现，并且能够可靠地获得比所施加的电场方向与第一铁电物质 晶体的极化轴的方向相匹配的情况下大的位移量。能够至少在第一铁电物质晶体的极化轴的方向不同于所施加的 电场方向的情况下获得上述效应。在所施加的电场方向与第二铁电物 质晶体的极化轴的方向接近的情况下，能进一步增强上述效应。总之，在第一铁电物质晶体的极化轴的方向与所施加的电场方 向彼此不同的情况下，优选地在所施加的电场方向与第二铁电物质晶 体的极化轴的方向近似一致的情况下，能够进行相变使得获得在以下 (a) 、 (b)、和(c)情况下描述的效应。(a) 对于从0到El的所施加的电场E的范围，能够通过所述 "工程化畴效应"获得大的应变位移量。(b) 对于从El到E2的所施加的电场E的范围，相变有效进行， 因此能够可靠地获得较大的位移量。(c) 对于E》E2的所施加的电场E的范围，第二铁电物质晶体 的压电效应有效出现，因此能够可靠地获得较大的位移量。具体地讲，对于每一个所施加的电场E的范围，均能够可靠地 获得较大的位移量。以下将详细描述第一铁电物质晶体和第二铁电物质晶体的组合 的示例，从而在相变发生后，所施加的电场方向与第二铁电物质晶体 的极化轴的方向近似一致。铁电物质晶体的极化轴如下所示。四方晶系<001> 斜方晶系<110> 菱形晶系<111>通常，所施加的电场的方向被设置在压电体13的厚度方向(压 电体13表面的法线方向，即，取向方向)上。在考虑了前述极化轴的情况下，第一铁电物质晶体和第二铁电物质晶体的组合的示例包括下述组合(1)至(6)，从而所施加的电场的方向(取向方向)与发生相变之后的第二铁电物质晶体的极化轴 的方向近似一致。(1) 一种组合，其中，第一铁电物质晶体是晶体取向特性近似于O01〉方向的菱形晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是四方晶系晶 体。(2) —种组合，其中，第一铁电物质晶体是晶体取向特性近似 于<111>方向的四方晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是菱形晶系晶 体。(3) —种组合，其中，第一铁电物质晶体是晶体取向特性近似 于<001>方向的斜方晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是四方晶系晶 体。(4) 一种组合，其中，第一铁电物质晶体是晶体取向特性近似 于<110>方向的四方晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是斜方晶系晶 体。(5) —种组合，其中，第一铁电物质晶体是晶体取向特性近似 于<110>方向的菱形晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是斜方晶系晶 体。(6) —种组合，其中，第一铁电物质晶体是晶体取向特性近似 于<111>方向的斜方晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是菱形晶系晶 体。基本上，压电器件1的该实施例应该优选地被设计为，可仅通 过所施加的电场的变化来进行从第一铁电物质晶体到第二铁电物质 晶体的相变。具体地讲，应该优选地进行压电体13的成分的选择和在其间发生相变的晶系的选择，从而压电体13可在服务环境温度下 具有相变温度。然而，当必要时，可进行温度调整，从而器件温度变 得等于相变温度。当在相变温度下或在相变温度附近的温度下驱动压 电器件1时，从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的相变能够有 效发生。迄今为止，通常己经在正常温度下使用传统压电器件，并且因 此已经根据压电器件用在正常温度下的假设来设计了传统压电器件。 然而，在此之后，将可能在高于正常温度的温度环境条件下使用压电 器件。(例如，在汽车发动机附近、在CPU附近等压电器件的服务 环境温度可能至少为8(TC的地方使用。)而且，在使用喷墨型记录头时，为了降低墨水粘性，压电器件的服务环境温度可能落在40°C至8(TC的范围内。而且，存在这样的可能性在低于正常温度的温度环境条件下使用压电器件。(例如，将其应用于冰箱)。具体地讲，应该优选地设计压电器件的材料，考虑到上述服务环境温度落在-50 。C至+20(TC的范围内。在此实施例中，在考虑到上述服务环境温度的情况下，发生从 第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的相变的相变温度应该优选 地落在-5(TC至+200"C的范围内。在服务环境温度等于相变温度的条件下，在PZT的情况下和在 组合(1)的情况下(第一铁电物质晶体是晶体取向特性近似于<001> 方向的菱形晶系晶体，并且第二铁电物质晶体是四方晶系晶体)，根 据成分和厚度，电场El落在大约10kV/cm到大约150kV/cm的范围 内，并且根据成分和厚度，电场E2落在大约30kV/cm到大约 300kV/cm的范围内。在设置有根据本发明的压电体13的压电器件1和设置有压电体 的前述传统技术1的压电器件(具有由类似化学式表示的成分)之间 进行比较，在所施加的最大电场Emax(〉El)(例如，至少100kV/cm 的所施加的最大电场Emax)等于或高于对传统压电器件(前述传统 技术l，仅使用铁电物质的压电效应)所施加的最大电场(通常落在 大约0.1kV/cm到大约10kV/cm的范围内)的条件下，驱动压电器件l的实施例。因此，根据本发明的压电器件1还可应用于薄型压电器 件，在所述薄型压电器件中，在对压电体施加其电平与传统技术中的 电平相同的电压的情况下出现高的所施加的电场。施加于薄膜的应力的种类包括在薄膜形成时出现的内应力和由 于薄膜和底板之间的热膨胀的系数的差导致的应力。通常，可进行材料设计，使得施加于薄膜的应力可落在-10GPa至+ 10GPa的范围内。 在上述实施例中，压电体13由多晶体构成，所述多晶体由未施 加电场时的第一铁电物质晶体构成。可选地，压电体13由多晶体构 成，所述多晶体由未施加电场时的第一铁电物质晶体和其晶系不同于 第一铁电物质晶体的晶系的另一铁电物质晶体的混合物构成。在压电 体13由多晶体(包含由未施加电场时的第一铁电物质晶体和其晶系 不同于第一铁电物质晶体的晶系的另一铁电物质晶体的混合物)构成 的情况下，能够获得依靠第一铁电物质晶体的工程化畴效应出现的压 电应变、和依靠伴随着从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的相 变而来的体积改变而发生的应变位移。压电器件1的该实施例包括压电体13，所述压电体13包含无机 化合物多晶体，该无机化合物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取 向特性的第一铁电物质晶体，并且该无机化合物多晶体具有这样的特 性，即，通过至少施加预定的电场El,第一铁电物质晶体的至少一 部分经历了到其晶系不同于第一铁电物质晶体的晶系的第二铁电物 质晶体的相变。在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax 满足上述式(1)的条件下驱动所述压电器件1的该实施例。应该优 选地在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足上述 式(2)的条件下驱动所述压电器件1的该实施例。通过压电器件1的该实施例，能够获得由于伴随着压电体13的 相变发生而来的晶体结构改变而导致的体积改变。而且，压电体13 包含在相变发生之前和相变发生之后这两个阶段的铁电物质晶体。因 此，能够在相变发生之前和相变发生之后这两个阶段获得铁电物质的 压电效应。因此，当在满足上述式(1)的条件下驱动压电器件时和 当在满足上述式(2)的条件下驱动压电器件时，可整体上获得大的应变位移量。通过压电器件1的该实施例，作为经历相变之前的铁电物质晶 体的第一铁电物质晶体是具有晶体取向特性的晶体。因此，从第一铁 电物质晶体到第二铁电物质晶体的相变能够可靠地进行，并且能够可 靠地获得大的应变位移量。从易于生产、低成本、和较高的形状设计灵活性等角度看，根 据本发明的压电器件1的前述构造比利用大型单晶体的情况是有利 的。而且，在把压电器件1的厚度设置得较薄得情况下，由于不需要 使用需要高成本的单晶体底板，所以能够把对底板进行选择的灵活性 保持得较高。从低成本、工艺选择的高灵活性等角度看，对底板进行 选择的高灵活性是有利的。在所施加的最大电场Emax等于或大于用于传统压电器件的所 施加的最大电场的条件下驱动压电器件1的该实施例，在所述传统压 电器件中，仅利用铁电物质的压电效应。因此，压电器件1的该实施 例还能够应用于薄型压电器件，在所述薄型压电器件中，对压电体施 加等于传统技术中的电平的电压。具体地讲，根据本发明的压电器件 能够应对厚度的下降。压电器件1的该实施例应该被优选地改进为，第一铁电物质晶 体的极化轴的方向不同于由电极施加的电场的方向。尤其是，压电器 件1的该实施例应该优选地被改进为，所施加的电场的方向近似地与 第二铁电物质晶体的极化轴的方向相一致。在这样的情况下，"工程 化畴效应"出现，并且相变有效地进行。因此，能够可靠地获得大的 应变位移量。[喷墨型记录系统]以下将参照图4和图5来描述采用图1的喷墨型记录头3的喷 墨型记录系统的示例。图4是示出喷墨型记录系统的示例的示意图， 其中采用图1所示的喷墨型记录头。图5是示出图4的喷墨型记录系 统的一部分的平面图。参照图4和图5，喷墨型记录系统100包括打印部分102，打印 部分102中设置有多个喷墨型记录头(以下简称为喷头)3K、 3C、3M、和3Y。喷头3K、 3C、 3M、和3Y每一个被用于一种不同的墨 水颜色。喷墨型记录系统100还包括用于存储墨水成分的存储和装载 部分114。喷墨型记录系统100还包括用于供给记录纸116的纸供给 部分118。喷墨型记录系统100进一步包括用于消除从纸供给部分118 接收到的记录纸116的纸边缘巻曲的去巻曲处理部分120。喷墨型记 录系统100还包括处在面对打印部分102的喷嘴底表面(即，墨水排 放表面)的吸附带式输送器部分122。吸附带式输送器部分122输送 记录纸116，同时保持记录纸116的平坦。喷墨型记录系统100还包 括用于读出以打印部分102进行的打印结果的打印检测部分124。喷 墨型记录系统IOO进一步包括用于把打印过的记录纸(即，打印过的 纸)输出到喷墨型记录系统100以外的纸输出部分126。打印部分102的喷头3K、 3C、 3M、和3Y每一个均由图1所示 的喷墨型记录头3构成。在去巻曲处理部分120中，由加热滚筒130在纸边缘巻曲的方 向的反方向上加热，从而进行去巻曲处理。如图4所示，在利用巻筒纸的喷墨型记录系统100的情况下， 切割器128位于去巻曲处理部分120之后的阶段，并且切割器128 将巻筒纸切为期望的大小。切割器128由固定刀片128A和巡回刀片 128B构成，所述固定刀片128A具有至少等于用于记录纸116的输 送路径的宽度，所述巡回刀片128B能够沿着固定刀片128A移动。 固定刀片128A位于记录纸116的后表面侧，所述后表面与记录纸116 的打印表面相对。而且，巡回刀片128B位于记录纸116的打印表面 侧，输送路径在固定刀片128A和巡回刀片128B之间。在利用切割 纸张的系统的情况下，不需要在系统中设置切割器128。已经经历了去巻曲处理并且随后被切割为期望的尺寸的记录纸 116被发送到吸附带式输送器部分122。吸附带式输送器部分122具 有这样的结构环带133盘绕在两个辊131和132上。吸附带式输送 器部分122被构造为所述吸附带式输送器部分122的至少一部分可构 成一个水平表面(平面)。带133具有比记录纸116宽的宽度。带133具有在带表面张开的多个吸孔(未示出)。而且，吸引室134位于由带133所限定的空 间内，带133盘在两个辊131和132上。具体地讲，吸引室134至少 位于面对打印部分102的喷嘴底表面和打印检测部分124的传感器表 面的位置。通过使用扇135把吸引室134内的区域抽空为负压，从而 通过带133上的吸力支撑位于带133上的记录纸116。电动机(未示出)的旋转功率被至少传送到带133盘绕的辊131 和132中任一个。因此，带133以图4中的顺时针方向旋转，从而把 支撑在带133上的记录纸116向着图4的右侧传送。在无边缘打印等情况下，将会出现墨水成分黏在带133上并超 出记录纸116的面积的情况。因此，带清洁部分136位于从带133 限定的空间向外的位置(具体地讲，在打印区域以外的适当位置)。加热扇140位于相对于吸附带式输送器部分122形成的纸输送 路径在打印部分102的上游侧。加热扇140向着经历打印之前的记录 纸116吹干燥空气，从而将记录纸116加热。当在对记录纸116进行 打印之前对记录纸116进行加热时，喷在记录纸116上的墨水成分能 够更容易地干燥。如图5所示，打印部分102由完全线型喷头构成。具体地讲， 在打印部分102中定位具有与最大纸张宽度相对应的长度的线型喷 头，使之在与纸张供给方向垂直的方向伸展。喷头3K、 3C、 3M、和 3Y每一个均由提供有多个(喷嘴的)墨水排放开口的线型喷头构成， 所述墨水排放开口以至少比最大尺寸的记录纸116的一侧长的长度 排列，所述记录纸将由喷墨型记录系统IOO处理。相对于记录纸116的供给方向，与墨水颜色对应的喷头3K、3C、 3M、和3Y以从上游侧开始的黑色(K)、青色(C)、品红色(M)、 和黄色(Y)的顺序布置。彩色墨水成分分别从喷头3K、 3C、 3M、 和3Y排出，同时记录纸116被传送。因此，彩色图像被记录在记录 纸116上。打印检测部分124可由例如线传感器构成，所述线传感器用于 对由打印部分102执行的墨滴喷hB操作的结果进行成像。因此，打印 检测部分124根据有线传感器读出的墨滴喷出图像检测诸如喷嘴堵塞之类的排放失败。后烘干部分142位于打印检测部分124之后。例如，后烘干部分142可由用于烘干打印图像表面的加热风扇构成。在己经喷到记录 纸116上的墨水成分变干之前的阶段，该打印表面应该优选地不与加 热构件等相接触。因此，后烘干部分142应该优选地采用用来对打印 表面吹送热气的烘干技术。为了控制图像表面的表面光泽，加热和施压部分144位于后加 热部分142之后。在加热和施压部分144，由具有预定的表面凹凸图 案的压辊145来对图像表面施加压力，同时，图像表面被加热。因此， 凹凸图案从压辊145转移到图像表面。其后，通过纸排出部分126 排出已经这样获得的打印纸张。通常，己经打印了要被记录的常规图 像(对象图像)的打印纸张和已经打印了测试打印图像的打印纸张应 该优选地被排出到不同目的地。喷墨型记录系统100中设置有分类装 置(未示出)，该分类装置对已经打印了要被记录的常规图像的打印 纸张和已经打印了测试打印图像的打印纸张进行分类，并且转换两者 的纸张排出路径，以便分别把已经打印了要被记录的常规图像的打印 纸张发送到排出部分126A，和把已经打印了测试打印图像的打印纸 张发送的排出部分126B。在要被记录的常规图像和测试打印图像二者在打印部分102被 并行打印在单张大尺寸纸张上的情况下，切割器148可位于把已经打印了测试打印图像的纸张区域和已经打印了要被记录的常规图像的 纸张区域分开的位置。喷墨型记录系统100以上述方式构成。示例本发明将通过以下非限定性示例来说明。 (示例1)通过使用溅射技术把具有0.2txm厚度的(100) Pt底电极形成 在(100) MgO底板的表面上。其后，通过使用脉冲激光沉积技术使 具有5um厚度的PbZro.55Tio.4s03薄膜形成为(100) Pt底电极上的压电体。而且，具有0.2um厚度的Pt顶电极形成在PbZro.55Tio.4503 薄膜上。以此方式，获得根据本发明的压电器件。在上述压电薄膜己经形成时，所获得的压电薄膜经历了电场施 加X射线衍射(电场施加XRD)测量。通过该测量，确认压电薄膜 由在没有电场施加时具有<001>方向的晶体取向特性的菱形晶系晶 体(第一铁电物质晶体)(取向率95%)构成。还确认，在压电薄 膜上以<001>方向施加电场的情况下，构成了压电薄膜的菱形晶系晶 体(第一铁电物质晶体)经历了到四方晶系晶体(第二铁电物质晶体)的相变。在示例1中，电场施加方向与己经出现了相变之后的第二铁 电物质晶体的极化轴方向相一致。使从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的相变开始的最小 电场El等于110kV/cm。而且，使从第一铁电物质晶体到第二铁电 物质晶体的相变接近完全结束的电场E2等于160kV/cm。通过利用悬臂的技术来计算相对于从所施加的最小电场Emin-50kV/cm (<E1)到所施加的最大电场Emax = 200kV/cm (>E2)的范 围的压电常数(131。发现压电常数(131等于190pm/V。在示例1中，驱 动条件是所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足上 述式(2)的条件。 (比较示例1)除了依靠(100)MgO底板来利用(lll)MgO底板并且依靠(100) Pt底电极来形成(111) Pt底电极以外，以和示例1相同的方式制备 用来比较的压电器件。以和示例1中相同的方式使所获得的压电薄膜经历了电场施加 XRD测量。通过该测量，发现压电薄膜由在没有电场施加时具有 <111〉方向的晶体取向特性(取向为极化轴的方向)的菱形晶系晶体 (取向率90%)构成。还确认，在与示例l相同的方式施加电场的 情况下，不发生相变。以和示例1相同的方式来计算相对于从所施加的最小电场Emin 二50kV/cm到所施加的最大电场Emax = 200kV/cm的范围的压电常 数(131。发现压电常数(131等于120pm/V。(示例2)具有20nm厚度的Ti02粘合层形成在Si02/Si底板的表面上。而 且，通过使用溅射技术，把具有0.2um厚度的Pt底电极形成在TiO2 粘合层的表面上，所述Ti02粘合层形成在Si02/Si底板的表面上。其 后，通过使用溅射技术使具有2.4um厚度的PbZro.46Tio.42Nb(U203薄 膜形成为Pt底电极上的压电体。而且，具有0.2"m厚度的Pt顶电 极形成在PbZro.46Tio.42Nb(U203薄膜上。以此方式，获得根据本发明 的压电器件。以和示例1中相同的方式使所获得的压电薄膜经历了电场施加 XRD测量。通过该测量，确认压电薄膜由在没有电场施加时具有 <001>方向的晶体取向特性的菱形晶系晶体(第一铁电物质晶体)(取向率99%)构成。还确认，在压电薄膜上以<001>方向施加电 场的情况下，构成了压电薄膜的菱形晶系晶体(第一铁电物质晶体) 经历了到四方晶系晶体(第二铁电物质晶体)的相变。在示例2中， 电场施加方向与已经出现了相变之后的第二铁电物质晶体的极化轴 方向相一致。图6示出了在未施加电场时在示例2中获得的压电薄膜 的XRD图案。获得了振动膜型压电器件，并且测量了压电器件的电场-位移曲 线。在压电器件的电场-位移曲线中，在相变开始的电场E1和相变接 近于完全结束的电场E2下发现电场-位移曲线的斜率发生变化的拐 点。从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的相变开始的最小电场 El等于45kV/cm。而且，从第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体 的相变接近完全结束的电场E2等于68kV/cm。这样获得的结果与已 经获得的电场施加XRD测量的结果相一致。根据已经获得的电场-位移曲线和已经获得的电场施加XRD测量的结果，确认已经发生了 相变。图7示出了电场-位移曲线的曲线图，所述曲线是当在所施加的 最小电场Emin二OkV/cm(〈El)至所施加的最大电场Emax=60kV/cm (>E1)的条件下驱动示例2中已获得的压电器件时获得的。上述驱 动条件是所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足上述式(1)并且不满足上述式(2)的条件。图8示出了电场-位移曲线的曲线图，所述曲线是当在所施加的最小电场Emin=0kV/cm ( <E1 )至所施加的最大电场Emax = 100kV/cm(〉E2)的条件下驱动示例2中己获得的压电器件时获得的。 上述驱动条件是所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax 满足上述式(2)的条件。根据对图7和图8进行的比较揭示出，当在满足上述式(2)的 条件下驱动压电器件时，能够比当在满足上述式(1)的条件下驱动 压电器件时获得更大的位移量。计算相对于从所施加的最小电场 Emin = OkV/cm (<E1)到所施加的最大电场Emax= 100kV/cm (>E2) 的范围的压电常数d31。发现压电常数d31等于250pm/V。 (比较示例2)除了把压电薄膜的成分设置为PbZro.42丁io.46Nb(U203以外，以和示例2中相同的方式制备用于比较的压电器件。以和示例1中相同的方式使所获得的压电薄膜经历了电场施加 XRD测量。通过该测量，发现压电薄膜由在没有电场施加时具有 <100>/<001>方向的晶体取向特性(取向为极化轴的方向)的四方晶 系晶体(取向率至少99%)构成。还确认，在与示例2相同的方 式施加电场的情况下，不发生相变。图9示出在未施加电场时在比较 示例2中获得的压电薄膜的XRD图案。获得了振动膜型压电器件，并且形成了压电器件的电场-位移曲 线。以和示例2相同的方式计算相对于从所施加的最小电场在Emin =0kV/cm到所施加的最大电场Emax=100kV/cm的范围的压电常数 d31。发现压电常数(131等于150pm/V。(对示例1、 2和比较示例1、 2进行比较)对示例1和比较示例1进行比较。而且，对示例2和比较示例2 进行比较。根据比较的结果揭示出在压电器件包括含有多晶体的压电 体的情况下能够获得较大的应变位移量，其中所述多晶体包含当未施 加电场时具有晶体取向特性的第一铁电物质晶体，并且所述多晶体具 有以下特性，即通过施加至少为预定电场El的电场，第一铁电物质晶体的至少一部分经历了到其晶系不同于第一铁电物质晶体的晶系 的第二铁电物质晶体的相变；并且当在所施加的最小电场Emin和所 施加的最大电场Emax满足上述式(1)的条件下、或优选地在所施 加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足上述式(2)的条 件下驱动所述压电器件时，能够获得较大的应变位移量。 (示例3)除了通过使用溅射技术把具有5.0um的PbZr0.44Ti0.44Nb0.12O3薄膜形成为底电极上的压电体并且在氧气氛650"C的温度下对其进行退火处理，和随后把顶电极形成在PbZro.44Tio.44Nb(U203薄膜上以外，以和示例2中相同的方式获得根据本发明的压电器件。以此方式 获得根据本发明的压电器件。以和示例1中相同的方式使所获得的压电薄膜经历了电场施加 XRD测量。通过该测量，确认压电薄膜由多晶体构成，所述多晶体 包含在未施加电场时具有<001>方向的晶体取向特性的菱形晶系晶 体(第一铁电物质晶体)、和在没有电场施加时具有<100>/<001>方 向的晶体取向特性的四方晶系晶体的混合物。还确认，当在压电薄膜 上以<001>方向施加电场的情况下，构成压电薄膜的菱形晶系晶体 (第一铁电物质晶体)的一部分经历了到四方晶系晶体(第二铁电物 质晶体)的相变。图10示出示例3中进行的电场施加XRD测量的 结果。在图10中，参考字母T表示四方晶系晶体的衍射峰，并且参 考字母R表示菱形晶系晶体的衍射峰。如图10所示，随着所施加的电场变高，菱形晶系晶体的衍射峰 R (002)被移位。菱形晶系晶体的衍射峰R (002)的移位表示，随 着所施加的电场变高，菱形晶系晶体的晶格在电场施加的方向伸长， 并且晶格常数变大。(具体地讲，菱形晶系晶体的衍射峰R (002) 的位移表示由于工程化畴效应导致的压电应变。)而且，如图10所 示，随着所施加的电场变高，四方晶系晶体的衍射峰T (200)和T (002)的峰值强度变高。四方晶系晶体的衍射峰T(200)和T(002) 的峰值强度的增大表示，随着所施加的电场变髙，菱形晶系晶体的一 部分经历了到四方晶系晶体的相变。以和示例1中相同的方式，通过利用了悬臂的技术来计算相对于从所施加的最小电场Emin=0kV/cm (<E1)到所施加的最大电场 Emax二100kV/cm (>E2)的范围的压电常数d31。发现压电常数d31 等于250pm/V。工业实用性根据本发明的压电器件能够适当地用于喷墨型记录头、磁记录 和再现头、微电-机械系统(MEMS)器件、微型泵、超声波探针等 中使用的压电驱动器。根据本发明的压电器件还能够适当地用于铁电 存储器(FRAM)等。
权利要求
1.一种压电器件，包括i)压电体，其具有压电特性，以及ii)多个电极，将电场以预定方向施加到所述压电体，所述压电体包含一种无机化合物多晶体，该无机化合物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取向特性的第一铁电物质晶体，并且该无机化合物多晶体具有这样的特性，即，通过施加至少为预定电场E1的电场，所述第一铁电物质晶体的至少一部分经历了到其晶系不同于所述第一铁电物质晶体的晶系的第二铁电物质晶体的相变，在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足式(1)的条件下驱动所述压电器件，所述式(1)为Emin＜E1＜Emax(1)其中，电场E1表示开始进行从所述第一铁电物质晶体到所述第二铁电物质晶体的相变的最小电场。
2. 如权利要求1所述的压电器件，其中，在所施加的最小电场 Emin和所施加的最大电场Emax满足式(2)的条件下驱动所述压电 器件，所述式(2)为Emin<El《E2<Emax (2)其中，电场E2表示从所述第一铁电物质晶体到所述第二铁电物 质晶体的相变接近完全结束的电场。
3. 如权利要求1或2所述的压电器件，其中，所述第一铁电物 质晶体的极化轴的方向不同于由所述电极施加的电场的方向。
4. 如权利要求3所述的压电器件，其中，所施加的电场的方向 近似地与所述第二铁电物质晶体的极化轴的方向相一致。
5. 如权利要求l、 2、 3、或4所述的压电器件，其中，从由四方晶系晶体、斜方晶系晶体、和菱形晶系晶体构成的组中选择所述第 一铁电物质晶体，并且从由四方晶系晶体、斜方晶系晶体、和菱形晶系晶体构成的组 中选择所述第二铁电物质晶体，并且所述第二铁电物质晶体的晶系不 同于所述第一铁电物质晶体的晶系。
6. 如权利要求5所述的压电器件，其中，所述第一铁电物质晶 体是晶体取向特性近似于<001>方向的菱形晶系晶体，并且所述第二 铁电物质晶体是四方晶系晶体。
7. 如权利要求5所述的压电器件，其中，所述第一铁电物质晶 体是晶体取向特性近似于<111>方向的四方晶系晶体，并且所述第二 铁电物质晶体是菱形晶系晶体。
8. 如权利要求5所述的压电器件，其中，所述第一铁电物质晶 体是晶体取向特性近似于<001>方向的斜方晶系晶体，并且所述第二 铁电物质晶体是四方晶系晶体。
9. 如权利要求5所述的压电器件，其中，所述第一铁电物质晶 体是晶体取向特性近似于<110>方向的四方晶系晶体，并且所述第二 铁电物质晶体是斜方晶系晶体。
10. 如权利要求5所述的压电器件，其中，所述第一铁电物质 晶体是晶体取向特性近似于<110>方向的菱形晶系晶体，并且所述第 二铁电物质晶体是斜方晶系晶体。
11. 如权利要求5所述的压电器件，其中，所述第一铁电物质 晶体是晶体取向特性近似于<111>方向的斜方晶系晶体，并且所述第 二铁电物质晶体是菱形晶系晶体。
12. 如权利要求1至11任一个所述的压电器件，其中，所述压 电体至少包含一种钙钛矿型氧化物，其可能包含不可避免的杂质。
13. 如权利要求12所述的压电器件，其中，所述压电体至少包含一种转钛矿型氧化物，其可能包含不可避免的杂质，所述钙钛矿型氧化物由以下通式表示通式AB03其中，A表示A位的元素，并且表示从由Pb、 Ba、 La、 Sr、 Bi、 Li、 Na、 Ca、 Cd、 Mg、和K构成的组中选择的至少一种元素，B表 示B位的元素，并且表示从由Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、 W、 Mn、 Sc、 Co、 Cu、 In、 Sn、 Ga、 Zn、 Cd、 Fe、 Ni和镧系元素构成 的组中选择的至少一种元素，并且O表示氧原子，标准成分是这样 的A位元素的摩尔量是1.0，并且同时B位元素的摩尔量是1.0， 附带条件是A位元素的摩尔量和B位元素的摩尔量每一个均可在能 够获得钙钛矿结构的范围内偏离1.0。
14. 如权利要求1至13任一个所述的压电器件，其中，发生从所述压电体的第一铁电物质晶体到第二铁电物质晶体的相变的相变 温度落在-5(TC至+20(TC的范围内。
15. 如权利要求1至14任一个所述的压电器件，其中，所述压 电体是具有最大20u m的薄膜厚度的压电薄膜。
16. 如权利要求1至14任一个所述的压电器件，其中，所述压 电体包含微粒取向陶瓷烧结体。
17. —种驱动压电器件的方法，所述压电器件中设置有i) 压电体，其具有压电特性，以及ii) 多个电极，将电场以预定方向施加到所述压电体， 所述压电体包含一种无机化合物多晶体，该无机化合物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取向特性的第一铁电物质晶体，并且该 无机化合物多晶体具有这样的特性，即，通过施加至少为预定电场 El的电场，所述第一铁电物质晶体的至少一部分经历了到其晶系不 同于所述第一铁电物质晶体的晶系的所述第二铁电物质晶体的相变，该方法包括步骤在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电 场Emax满足式(1)的条件下驱动所述压电器件，所述式(1)为<formula>formula see original document page 5</formula>其中，电场El表示开始进行从所述第一铁电物质晶体到所述第 二铁电物质晶体的相变的最小电场。
18. 如权利要求17所述的驱动压电器件的方法，其中，在所施 加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足式(2)的条件下 驱动所述压电器件，所述式(2)为<formula>formula see original document page 5</formula>其中，电场E2表示从所述第一铁电物质晶体到所述第二铁电物 质晶体的相变接近完全结束的电场。
19. 一种压电设备，包括i) 压电器件，所述压电器件中设置有a) 压电体，其具有压电特性，以及b) 多个电极，将电场以预定方向施加到所述压电体，以及ii) 控制装置，用于控制对所述压电器件进行的驱动， 所述压电体包含一种无机化合物多晶体，该无机化合物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取向特性的第一铁电物质晶体，并且该 无机化合物多晶体具有这样的特性，即，通过施加至少为预定电场 El的电场，所述第一铁电物质晶体的至少一部分经历了到其晶系不 同于第一铁电物质晶体的晶系的第二铁电物质晶体的相变，所述控制装置在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场 Emax满足式(1)的条件下驱动所述压电器件，所述式(1)为<formula>formula see original document page 5</formula>其中，电场El表示开始进行从所述第一铁电物质晶体到所述第 二铁电物质晶体的相变的最小电场。
20. 如权利要求19所述的压电设备，其中，在所施加的最小电 场Emin和所施加的最大电场Emax满足式(2)的条件下驱动所述压 电器件，所述式(2)为Emin<E 1《E2<Emax (2)其中，电场E2表示从所述第一铁电物质晶体到所述第二铁电物 质晶体的相变接近完全结束的电场。
21. —种液体排放设备，包括i) 根据权利要求19或20的压电设备，以及ii) 液体存储和排放构件，其中设置有a) 液体存储腔，其中存储液体，以及b) 液体排放开口，所述液体通过所述液体排放开口从所述 液体存储腔排放到所述液体存储腔的外部。
全文摘要
一种压电器件(1)包括压电体(13)以及多个电极(12，14)，它们将电场以预定方向施加到所述压电体(13)。所述压电体(13)包含一种无机化合物多晶体，该无机化合物多晶体包含当未施加电场时具有晶体取向特性的第一铁电物质晶体，并且该无机化合物多晶体具有这样的特性，即，通过施加至少为预定电场E1的电场，所述第一铁电物质晶体的至少一部分经历了到其晶系不同于所述第一铁电物质晶体的晶系的第二铁电物质晶体的相变。在所施加的最小电场Emin和所施加的最大电场Emax满足Emin＜E1＜Emax的条件下所述压电器件(1)被驱动。
文档编号H01L41/09GK101273478SQ200680035458
公开日2008年9月24日 申请日期2006年9月15日 优先权日2005年9月26日
发明者坂下幸雄, 菱沼庆一, 藤井隆满 申请人:富士胶片株式会社