[发明专利]压电体膜、喷墨头、使用喷墨头形成图像的方法、角速度传感器、使用角速度传感器测定角速度的方法、压电发电元件以及使用压电发电元件的发电方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有压电体层的压电体膜。并且，本发明涉及具有该压电体膜的喷墨头和使用该头形成图像的方法、具有该压电体膜的角速度传感器和使用该传感器测定角速度的方法以及具有该压电体膜的压电发电元件和使用该元件的发电方法。

背景技术

锆钛酸铅（PZT：Pb(Zr_xTi_1-x)O₃，0＜x＜1）是能够蓄积大的电荷的代表性的强介电材料。PZT被使用于电容器和薄膜存储器。PZT具有基于强介电性的焦电性和压电性。PZT具有高压电性能。通过组成的调整或者元素的添加，能够容易地控制PZT的机械品质系数Qm。这能够将PZT应用于传感器、致动器、超声波电机、滤波电路和起振器。

但是，PZT含有大量的铅。近年来，由于来自废弃物的铅的溶出，可能对生态系统和环境造成严重的损害。因此，在国际上也开始限制铅的使用。所以要求与PZT不同的不含铅的强介电材料（非铅强介电材料）。

现在正在开发的非铅（lead-free）强介电材料的一个例子是由铋（Bi）、钠（Na）、钡（Ba）和钛（Ti）构成的钙钛矿型复合氧化物((Bi_0.5Na_0.5)_1-yBa_y)TiO₃。专利文献1和非专利文献1公开有，钡量y（=[Ba/(Bi+Na+Ba)]）为5～10%的准同型相界（Morphotropic Phase Boundary、MPB）附近组成的情况下，该强介电材料具有大致125pC/N的压电常数d₃₃，具有高压电性能。其中，该强介电体材料的压电性能比PZT的压电性能低。

专利文献2、非专利文献2和非专利文献3公开有在特定的方向上取向的(Bi,Na,Ba)TiO₃层的制作。

从专利文献3和专利文献4看到的本发明的创造性在后文述说。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平4－60073号公报

专利文献2：日本特开2007-266346号公报

专利文献3：日本特开2001-261435号公报

专利文献4：米国专利申请公开第2005/0109263号说明书（特别参照第15页的Table1的BNT－087）

专利文献5：国际公开第2010/047049号

专利文献6：美国专利申请第7870787号说明书

专利文献7：中国专利申请公开第101981718号说明书

非专利文献

非专利文献1：T.Takenaka et al.，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.30，No.9B，(1991)，pp.2236-2239

非专利文献2：H.W.Cheng et al.,Applied Physics Letters，Vol.85，（2004），pp.2319－2321

非专利文献3：Z.H.Zhou et al.，Applied Physics Letters，Vol.85，（2004），pp.804－806

发明内容

本发明的目的是提供一种含有非铅强介电材料、具有低介电损失和与PZT相同的高压电性能的非铅压电体膜及其制造方法。

本发明的另一目的是提供具有该非铅压电体膜的喷墨头、角速度传感器和压电发电元件。本发明的又一目的是提供使用该喷墨头形成图像的方法、使用该角速度传感器测定角速度的方法和使用该压电发电元件的发电方法。

本发明的压电体膜具备具有(111)取向的(Na_xBi_y)TiO_0.5x+1.5y+2－BaTiO₃层（0.30≤x≤0.46且0.51≤y≤0.62）。

附图说明

图1A是示意性地表示本发明的压电体膜的一个例子的截面图。

图1B是示意性地表示本发明的压电体膜的另一个例子的截面图。

图1C是示意性地表示本发明的压电体膜的又一个例子的截面图。

图2是示意性地表示本发明的喷墨头的一个例子的图，是部分表示该喷墨头的截面的立体图。

图3是表示图2所示的喷墨头中的、包括压力室部件和致动器部的主要部分的截面的分解立体图。