本公开内容涉及压电元件、用于制造压电元件的方法和电子装置。一种压电元件包括压电材料部分。压电材料部分由包括钙钛矿型金属氧化物和Mn并且具有残留分极的压电陶瓷制成，所述钙钛矿型金属氧化物包括钛酸钡。压电材料部分具有在与压电陶瓷的残留分极方向交叉的方向上延伸的测量表面，并且，在测量表面被抛光到具有200nm或更小的表面粗糙度之后，测量表面在室温下具有1.0或更大的(002)/(200)X射线衍射强度比。压电陶瓷在室温下的c轴晶格常数c与a轴晶格常数a的比c/a满足1.004≤c/a≤1.010。测量表面在室温下的(002)衍射峰的半宽为1.2°或更小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种无铅压电元件和用于制造该无铅压电元件的方法。本专利技术还设及 一种液体喷射头、液体喷射装置、超声电机、光学设备、振动设备、除尘设备、成像装置和电 子装置，每个均包括所述压电元件。
技术介绍
具有巧铁矿结构的金属氧化物，诸如错铁酸铅（在下文中，被称为"PZT")，通常用 作用于压电元件的压电陶瓷。然而，包括铅的PZT具有它引起环境污染的问题。因此，无铅 压电陶瓷的开发是期望的。 铁酸领是无铅压电陶瓷的已知的例子。基于铁酸领的材料已经被开发来改进无铅 压电陶瓷的特性。 日本专利公开No. 2009-215111描述了该样的材料，在该材料中，铁酸领的一些A 位点（site)被Ca取代，并且铁酸领的一些B位点被Zr取代，W便改进铁酸领的压电特性。 该材料在接近室温的温度下具有相变温度，并且在接近室温的温度下由于相对介电常数增 大而具有改进的压电常数。 然而，由于相对介电常数增大而具有改进的压电特性的该材料具有由该材料制成 的压电元件的功耗高的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有高机电禪合因数、消耗低电力而且无铅的压电元件。本专利技术 还提供一种用于制造所述压电元件的方法。本专利技术还提供一种液体喷射头、液体喷射装置、 超声电机、光学设备、振动设备、除尘设备、成像装置和电子装置，每个均包括所述压电元 件。 根据本专利技术的第一方面，一种压电元件包括第一电极、压电材料部分和第二电极。 压电材料部分由包括巧铁矿型金属氧化物和Mn并且具有残留分极的压电陶瓷制成，所述 巧铁矿型金属氧化物包括铁酸领。压电材料部分具有在与压电陶瓷的残留分极的方向交叉 的方向上延伸的测量表面，并且，在测量表面被抛光到具有200nm或更小的表面粗趟度之 后，测量表面在室温下具有1.0或更大的（〇〇2)/(200)X射线衍射强度比。压电陶瓷在室温 下的C轴晶格常数C与a轴晶格常数a的比c/a满足1. 004《c/a《1. 010。测量表面在 室温下的（002)衍射峰的半宽为1. 2°或更小。 根据本专利技术的第二方面，一种用于制造所述压电元件的方法包括W下顺序步骤： 制造由粉末材料组成的巧块；通过对巧块进行烧结获得压电陶瓷；在压电陶瓷上形成第一 电极和第二电极；并且使压电陶瓷极化。在压电陶瓷上形成第一电极和第二电极的步骤包 括：在具有从700°C至900°C的最高温度的温度范围内对压电陶瓷、第一电极和第二电极进 行热处理；并且Wl〇〇°CA或更大的速率冷却压电陶瓷、第一电极和第二电极。 根据本专利技术的第=方面，一种液体喷射头包括液体室和连接到该液体室的喷射端 口，所述液体室设有包括所述压电元件的振动单元。 根据本专利技术的第四方面，一种液体喷射设备包括用于将被转印体放置在其上的放 置部分和所述液体喷射头。 根据本专利技术的第五方面，一种超声电机包括振动体和接触该振动体的可移动体， 所述振动体包括所述压电元件。 根据本专利技术的第六方面，一种光学设备包括驱动单元，所述驱动单元包括所述超 声电机。 根据本专利技术的第走方面，一种振动设备包括振动体，所述振动体包括膜片和在该 膜片上的所述压电元件。 根据本专利技术的第八方面，一种除尘设备包括振动单元，所述振动单元包括所述振 动设备。 根据本专利技术的第九方面，一种成像装置包括所述除尘设备和成像元件单元。所述 除尘设备的膜片设置在成像元件单元的光接收侧。 根据本专利技术的第十方面，一种电子装置包括压电声学组件，所述压电声学组件包 括所述压电元件。 本专利技术可W提供具有高机电禪合因数和低功耗并且不包括铅或碱金属的压电元 件。本专利技术还可W提供用于制造所述压电元件的方法。 本专利技术还可W提供液体喷射头、液体喷射装置、超声电机、光学设备、振动设备、除 尘设备、成像装置和电子装置，每个均包括所述压电元件。 从W下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的进一步的特征将变得清楚。【附图说明】 图1是根据本专利技术的实施例的压电元件的纵向截面图。 图2是例示识别根据本专利技术的压电元件的残留分极的方向的方法的示意图。 图3是例示测量根据本专利技术的压电元件的X射线衍射的方法的示意图。 图4是例示根据本专利技术的压电元件的压电陶瓷的晶粒的a域和C域的概念图。 图5A和5B是例示根据本专利技术的实施例的液体喷射头的示意图。 图6是例示根据本专利技术的实施例的液体喷射装置的示意图。 图7是根据本专利技术的实施例的液体喷射装置的示意图。 图8是根据本专利技术的实施例的超声电机的示意图。[002引图9A和9B是根据本专利技术的实施例的光学设备的示意图。 图10是根据本专利技术的实施例的光学设备的示意图。 图11A和11B是根据本专利技术的实施例的用作除尘设备的振动设备的示意图。 图12A至12C是例示根据本专利技术的除尘设备的压电元件的结构的示意图。 图13A和13B是例示根据本专利技术的除尘设备的振动原理的示意图。 图14是根据本专利技术的实施例的成像装置的示意图。 图15是根据本专利技术的实施例的成像装置的示意图。图16是根据本专利技术的实施例的电子装置的示意图。【具体实施方式】 在下文中，将描述本专利技术的实施例。 根据本专利技术的压电元件包括第一电极、压电材料部分和第二电极。压电材料部分 由压电陶瓷制成，所述压电陶瓷包括巧铁矿型金属氧化物和Mn并且具有残留分极，所述巧 铁矿型金属氧化物包括铁酸领。压电材料部分具有在与压电陶瓷的残留分极的方向交叉的 方向上延伸的测量表面，并且，在测量表面被抛光为具有200nm或更小的表面粗趟度之后， 测量表面在室温下具有1.0或更大的（〇〇2)/(200)X射线衍射强度比。压电陶瓷在室温下 的C轴晶格常数C与a轴晶格常数a的比c/a满足1. 004《c/a《1. 010。测量表面在室 温下的（002)衍射峰的半宽为1. 2°或更小。 本专利技术提供一种压电元件，所述压电元件由铁酸领陶瓷组成，并且通过控制铁酸 领陶瓷的微结构来消耗低电力W改进其机电禪合因数。 根据本专利技术的压电元件包括第一电极1、压电材料部分2和第二电极3。图1是根 据本专利技术的实施例的压电元件的纵向截面图。例如，第一电极1和第二电极3附连到压电 材料部分2,第一电极1和第二电极3的形状均类似于长方体，压电材料部分2的形状类似 于长方体。 箭头A指示残留分极方向。第一电极1和第二电极3设置在压电材料部分2的相 对表面上。图1例示了压电元件的压电材料部分2W及第一电极和第二电极的纵向截面， 压电材料部分2的形状类似于长方体，所述纵向截面是沿着在残留分极方向上延伸的平面 截取的。压电材料部分2的形状不限于长方体，可W是圆柱体或多面体。第一电极1和第 二电极3的设置和形状不限于该些，可W按任何适当的形状进行构图，只要第一电极1和第 二电极3设置在相对表面上即可。 第一电极和第二电极中的每一个均包括厚度在大约5nm至20ym范围内的导电 层。第一电极和第二电极的材料没有特别限制，可W是常用于压电元件的任何材料。该样 的材料的例子包括；金属，诸如1'1、？1、化、11'、51'、111、511、411、41、化、化、化、？(1、4肖和〇1; W及该些金属中的任何一种的化合物。第一电极和第二电极中的每一个均可W包括该些材 料之一，或者可W包括由该些材料制成的两层或更多层。第一电极和第二电极的材料可W 彼此不同。例如，电极的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压电元件，包括：第一电极；压电材料部分；和第二电极，其中，所述压电材料部分由包括钙钛矿型金属氧化物和Mn并且具有残留分极的压电陶瓷制成，所述钙钛矿型金属氧化物包括钛酸钡，其中，所述压电材料部分具有在与所述压电陶瓷的残留分极方向交叉的方向上延伸的测量表面，并且，在所述测量表面被抛光到具有200nm或更小的表面粗糙度之后，所述测量表面在室温下具有1.0或更大的(002)/(200)X射线衍射强度比，其中，所述压电陶瓷在室温下的c轴晶格常数c与a轴晶格常数a的比c/a满足1.004≤c/a≤1.010，并且其中，所述测量表面在室温下的(002)衍射峰的半宽为1.2°或更小。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林润平，伊福俊博，薮田久人，清水康志，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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