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TWI500191B - 壓電材料與利用彼之壓電元件，以及利用此壓電元件之電子設備 - Google Patents

壓電材料與利用彼之壓電元件，以及利用此壓電元件之電子設備 Download PDF

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Publication number
TWI500191B
TWI500191B TW102130431A TW102130431A TWI500191B TW I500191 B TWI500191 B TW I500191B TW 102130431 A TW102130431 A TW 102130431A TW 102130431 A TW102130431 A TW 102130431A TW I500191 B TWI500191 B TW I500191B
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TW
Taiwan
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piezoelectric element
piezoelectric
electrode
piezoelectric material
multilayer
Prior art date
Application number
TW102130431A
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English (en)
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TW201409786A (zh
Inventor
Shunsuke Murakami
Takayuki Watanabe
Miki Ueda
Nobuhiro Kumada
Original Assignee
Canon Kk
Univ Yamanashi
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Kk, Univ Yamanashi filed Critical Canon Kk
Publication of TW201409786A publication Critical patent/TW201409786A/zh
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Description

壓電材料與利用彼之壓電元件，以及利用此壓電元件之電子設備
本發明係關於一種壓電材料，且更特別是關於無鉛的壓電材料。本發明也關於使用該壓電材料之壓電元件、多層壓電元件、多層壓電元件的製法、液體排放頭、液體排放裝置、超音波馬達、光學裝置、振動裝置、除塵裝置、成像裝置、及電子設備。
含有鉛之鋯酸鈦酸鉛為一般的壓電材料，且已經使用於各種壓電裝置，例如啟動器、振盪器、感應器、及過濾器。然而，已經指出當含有鉛的壓電裝置一旦刮損並暴露於酸雨中時，該壓電材料中的鉛含量可轉移至土壤並不利地影響生態系統。因此，為自壓電裝置中排除鉛，已主動進行無鉛的壓電材料之研究及發展。
NPL 1報告當少量的鈦酸鋇溶在反鐵電性的鈮酸鈉中時，鈮酸鈉成為鐵電性。而且，NPL 1揭示當含有鈦酸鋇的濃度為5%至20%的壓電材料在1,200至1,280℃ 下燒結時，獲得剩餘極化、矯頑場、壓電常數、機電耦合係數、及機械品質因子。
而且，NPL 1中的材料之居里溫度高於鈦酸鋇(110至120℃)，其為一般的無鉛壓電材料。已揭示組成物(Na0.9 Ba0.1 )(Nb0.9 Ti0.1 )O3 中在其最大壓電常數d33 =143pC/N下所獲得的居里溫度為230℃。
另一方面，在組成物(Na0.9 Ba0.1 )(Nb0.9 Ti0.1 )O3 中有機械品質因子的問題，在NPL 1中在其最大壓電常數d33 =143pC/N下所獲得為140，且此機械品質因子低於其他組成物者。
此外，PTL 1揭示藉由對壓電陶瓷添加鈷作為鈮酸鈉及鈦酸鋇的固體溶液，會增進壓電常數。另一方面，PTL 1的壓電材料包括難以極化的樣品，因其低的絕緣特性為106 Ω或更低。
引述列舉 專利文獻
PTL 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-227535
非專利文獻
NPL 1: J. T. Zeng等人「美國陶瓷學會期刊」，2006年，第89冊，第2828-2832頁
在習用的技術中，為了增加將鈦酸鋇溶在鈮酸鈉中所獲得之壓電材料(以下稱為「NN-BT」)的居里溫度，而需要增加鈮酸鈉的比例且在溫度高達1,200至1,280℃下將壓電材料燒結。而且，為了增強機械品質因子，NN-BT的組成物需要由(Na0.9 Ba0.1 )(Nb0.9 Ti0.1 )O3 改變，且在此情況下，會有壓電常數降低的問題。而且，為了增強壓電常數，需要使用已被指出具有危害特性之昂貴的鈷，且在此情況下，會有具有鈷添加之NN-BT的絕緣阻抗不需要高的問題。
本發明已完成得以解決上述問題，且提供具有令人滿意的機械品質因子及具有令人滿意的絕緣特性之無鉛及鈷的壓電材料，其具有200℃或更高的居里溫度，且可在1,150℃或更低之溫度下燒結。本發明也提供使用該無鉛壓電材料之壓電元件、多層壓電元件、液體排放頭、液體排放裝置、超音波馬達、光學裝置、振動裝置、除塵裝置、成像裝置、及電子設備。
為了解決上述問題，本發明的壓電材料以關於如下通式(1)所代表的1莫耳鈣鈦礦類型金屬氧化物計，包括0.04莫耳%或更高至2.00莫耳%或更低的Cu：(Kv Biw Ba1-v-w )1-y Nax (Nby Ti1-y )O3 (1)
其滿足0<v≦0.39，0<w≦0.39，0.9≦w/v≦1.1，0.80≦x≦0.95，及0.85≦y≦0.95的關係。
本發明的壓電元件包括至少：第一電極、壓電材料、及第二電極，其中該壓電材料包括本發明的壓電材料。
本發明的多層壓電元件包括壓電材料層及包括內電極的電極層，其為交互層疊，其中該壓電材料層包括本發明的壓電材料。一種用於製造本發明的多層壓電元件之方法，其包括至少如下步驟：將含有K、Bi、Ba、Na、Nb、Ti、及Cu中之至少一類的金屬化合物分散，以獲得漿料之步驟(A)；由該漿料獲得緻密體之步驟(B)；在該緻密體上形成電極之步驟(C)；及將緻密體燒結，以獲得多層壓電元件之步驟(D)，其中含有該金屬化合物及該電極之該緻密體為交互層疊，該步驟(D)係在燒結溫度為1,150℃或更低之下進行。
本發明的液體排放頭包括至少：包含振動部分的液體槽，該部分包括壓電元件及多層壓電元件中之一者；及與該液體槽連通的射出孔口。
本發明的液體排放裝置包括：用於記錄媒體的輸送部分，及液體排放頭。
本發明的超音波馬達包括至少：包括壓電元件及多層壓電元件中之一者的振動體；及使與該振動體接觸的移動體。
本發明的光學裝置包括包括超音波馬達的驅動部分。
本發明的振動裝置包括振動體，該振動體包括壓電元 件及多層壓電元件中之一者。
本發明的除塵裝置包括包括振動裝置的振動部分。
本發明的成像裝置包括至少：除塵裝置，及成像元件單元，其中該除塵裝置的振動構件及成像元件單元的光接收平面係連續配置在相同的軸上。
本發明的電子設備包括包括壓電元件及多層壓電元件中之一者的壓電聲波組件。
參考所附的圖形，由以下示範的具體實例之說明，本發明的進一步特性會更為明顯。
1‧‧‧第一電極
2‧‧‧壓電材料部分
3‧‧‧第二電極
101‧‧‧壓電元件
102‧‧‧個別的液體槽
103‧‧‧隔膜
104‧‧‧液體槽隔板牆
105‧‧‧射出孔口
106‧‧‧連通孔
107‧‧‧共同的液體槽
108‧‧‧緩衝層
1011‧‧‧第一電極
1012‧‧‧壓電材料
1013‧‧‧第二電極
200‧‧‧快門單元
201‧‧‧振動器
202‧‧‧轉子
203‧‧‧輸出軸
204‧‧‧振動器
205‧‧‧轉子
206‧‧‧彈簧
2011‧‧‧彈性環
2012‧‧‧壓電元件
2013‧‧‧有機黏著劑
2041‧‧‧金屬彈性體
2042‧‧‧多層壓電元件
300‧‧‧主體框架
310‧‧‧除塵裝置
320‧‧‧隔膜
330‧‧‧壓電元件
331‧‧‧壓電材料
332‧‧‧第一電極
333‧‧‧第二電極
336‧‧‧第一電極平面
337‧‧‧第二電極平面
400‧‧‧成像單元
51‧‧‧第一電極
53‧‧‧第二電極
54‧‧‧壓電材料層
55‧‧‧內電極
501‧‧‧第一電極
503‧‧‧第二電極
504‧‧‧壓電材料層
505a‧‧‧內電極
505b‧‧‧內電極
506a‧‧‧外電極
506b‧‧‧外電極
601‧‧‧相機主體
602‧‧‧底座部分
605‧‧‧鏡箱
606‧‧‧主要鏡
701‧‧‧前單元鏡
702‧‧‧對焦鏡
711‧‧‧裝接/拆卸底座
712‧‧‧固定筒
712a‧‧‧底座側末端表面
712b‧‧‧外直徑部件
713‧‧‧直線導引筒
713a‧‧‧直線導引溝槽
713b‧‧‧周圍溝槽
714‧‧‧前單元筒
715‧‧‧相機環
715a‧‧‧相機溝槽
715b‧‧‧凹口部分
716‧‧‧後單元筒
717a‧‧‧相機滾軸
717b‧‧‧相機滾軸
718‧‧‧軸螺栓
719‧‧‧滾軸
720‧‧‧旋轉傳輸環
720f‧‧‧轉軸
722‧‧‧滾軸
722a‧‧‧大直徑部件
722b‧‧‧小直徑部件
724‧‧‧手動對焦環
724a‧‧‧前側末端表面
724b‧‧‧底座側末端表面
724c‧‧‧內部直徑部件
725‧‧‧超音波馬達
725b‧‧‧定子
725c‧‧‧轉軸
726‧‧‧波浪墊圈
727‧‧‧珠球座圈
728‧‧‧對焦楔
729‧‧‧連接構件
732‧‧‧墊圈
733‧‧‧低摩擦薄片
881‧‧‧液體排放裝置
882‧‧‧外殼
883‧‧‧外殼
884‧‧‧外殼
885‧‧‧外殼
887‧‧‧外殼
890‧‧‧回收部分
891‧‧‧記錄部分
892‧‧‧墨水匣
896‧‧‧裝置主體
897‧‧‧自動的紙張饋入機部分
898‧‧‧排出口
899‧‧‧輸送部分
901‧‧‧光學裝置
908‧‧‧釋放按鈕
909‧‧‧閃光燈發射部分
912‧‧‧喇叭
914‧‧‧麥克風
916‧‧‧補光部分
931‧‧‧主體
932‧‧‧變焦桿
933‧‧‧電源按鈕
圖1為說明依據本發明具體實例的壓電元件結構之示意圖。
圖2A及2B之每一者為說明依據本發明具體實例的多層壓電元件結構之示意剖面圖。
圖3A及3B之每一者為說明依據本發明具體實例的液體排放頭結構之示意圖。
圖4為說明依據本發明具體實例的液體排放裝置之示意圖。
圖5為說明依據本發明具體實例的液體排放裝置之示意圖。
圖6A及6B之每一者為說明依據本發明具體實例的 超音波馬達結構之示意圖。
圖7A及7B之每一者為說明依據本發明具體實例的光學裝置之示意圖。
圖8為說明依據本發明具體實例的光學裝置之示意圖。
圖9A及9B之每一者為說明依據本發明具體實例當除塵裝置使用作為振動裝置情況時之示意圖。
圖10A、10B及10C之每一者為說明本發明的除塵裝置中的壓電元件結構之示意圖。
圖11A及11B之每一者為說明本發明的除塵裝置的振動原理之示意圖。
圖12為說明依據本發明具體實例的成像裝置之示意圖。
圖13為說明依據本發明具體實例的成像裝置之示意圖。
圖14為說明依據本發明具體實例的電子設備之示意圖。
以下說明本發明進行的具體實例。
本發明提供一種以NN-BT為基礎之無鉛的壓電材料且具有高居里溫度、令人滿意的機械品質因子、及令人滿意絕緣特性。要注意的是本發明的壓電材料可使用於各種應用中，例如電容器、記憶體、及感應器，使用其 特性作為介電物質。
本發明的壓電材料以關於如下通式(1)所代表的1莫耳鈣鈦礦類型金屬氧化物計，包括0.04莫耳%或更高至2.00莫耳%或更低的Cu：(Kv Biw Ba1-v-w )1-y Nax (Nby Ti1-y )O3 (1)
(其滿足0<v≦0.39，0<w≦0.39，0.9≦w/v≦1.1，0.80≦x≦0.95，及0.85≦y≦0.95的關係)。
在本發明中，鈣鈦礦金屬氧化物係指具有鈣鈦礦類型結構的金屬氧化物(有時稱為「鈣鈦礦結構」)，其理想上為立方體結構，如說明於Iwanami Rikagaku Jiten第五版(於1998年2月20日由Iwanami Shoten出版)。具有鈣鈦礦結構的金屬氧化物通常以化學式代表：ABO3 。在該鈣鈦礦類型金屬氧化物中，元素A及B以離子的形式在單位晶格中佔據特定的位置，其分別稱為A位址及B位址。例如，在立方單位晶格的情況中，A位址元素佔據立方體的角落，且B位址元素佔據立方體的體中心。氧(O)元素以陰離子佔據立方體的面中心位置。
在以通式(1)所代表的金屬氧化物意為位於A位址的金屬元素為Na、K、Bi、及Ba，且位於B位址的金屬元素為為Ti及Nb。要注意的是部份的Na、K、Bi、及Ba可位於B位址。同樣地，部份的Ti及Nb可位於A位址。
在通式(1)中，在B位址的元素及O元素之間 的莫耳比例為1：3，且當元素量的比例略微移動(例如1.00：2.94至1.00：3.06)也落在本發明的範圍中，只要該金屬氧化物具有鈣鈦礦類型結構作為主要相。可透過例如以X射線繞射及電子束繞射的結構分析，決定該金屬氧化物具有鈣鈦礦類型結構。
不限制依據本發明的壓電材料的形式，且可為陶瓷、粉末、單晶、薄膜、漿料等之任一者。特別是，較佳為壓電材料為陶瓷。在此所用的詞語「陶瓷」係指晶體顆粒的團聚(也稱為「總體」)，所謂多晶體其含有金屬氧化物作為基本成份且以熱處理烘烤。陶瓷包括燒結後經處理者。
在通式(1)中，當代表A位址處的Na豐度之x呈現低於0.80時，關於Ti及Nb的總量Na變得缺乏。所以，產生雜質相(具有X射線繞射型態類似於Ba4 Nb2 O9 、Ba6 Ti7 Nb9 O42 、Ba3 Nb4 Ti4 O21 、Ba3 Nb3.2 Ti5 O21 或類似者之相)。含有大量雜質相的金屬氧化物樣品的阻抗性為低如107 至108 Ωcm，且因此難以將該金屬氧化物樣品極化。
而且，當x呈現高於0.95時，壓電性會劣化。當x在0.80≦x≦0.95的範圍內時，可抑制雜質相的產生且壓電性變得令人滿意。
在通式(1)中，當代表B位址處Nb的量之y呈現低於0.85時，該居里溫度變成低於140℃。另一方面，當y呈現大於0.95時，壓電性會劣化。因此，當y 落在0.85≦y≦0.95的範圍內時，居里溫度變成140℃或更高，且壓電性變得令人滿意。
y更佳為落在0.85≦y≦0.90的範圍內，因為居里溫度落在大約140℃至230℃的範圍內，且可容易進行極化處理。y進一步更佳為落在0.88≦y≦0.90的範圍內，因為居里溫度落在大約190℃至230℃的範圍內，可容易進行極化處理，且因為在裝置製造步驟中的熱而使壓電成效劣化的風險低。
居里溫度係指在該溫度或高於該溫度時，壓電材料的壓電性會消失。在此，介電常數變得局部最大處、介於鐵電相及順電相之間相轉換溫度附近之溫度係定義為居里溫度。
(Bi0.5 K0.5 )TiO3 為具有正方結構的鈣鈦礦類型金屬氧化物，且具有1.024之大的c/a值，其代表a-軸長度及c-軸長度之間的比例。因為此大的正方張力，(Bi0.5 K0.5 )TiO3 樣品物質的居里溫度高達約300℃。藉由使用上述的特性，將(Bi0.5 K0.5 )TiO3 溶在NN-BT的部分BT(c/a=1.01)中可增加居里溫度。
而且，已知包括在(Bi0.5 K0.5 )TiO3 中的Bi具有6s孤電子對且在Bi與O之間形成強共價鍵。金屬元素與氧元素之間的鍵結力因(Bi0.5 K0.5 )TiO3 溶在NN-BT中而增強，且相轉換溫度之居里溫度增加。然而，當過量溶解(Bi0.5 K0.5 )TiO3 時，部分的K與Nb反應而改變NN在NN-BT中的結構。結果，壓電常數降低，且居里溫度降低。
當分別代表K及Bi的豐度之v及w在通式(1)中高於0.39時，會有居里溫度降低及可能因為在裝置製造步驟中的加熱與裝置驅動中產生的熱而發生去極化的風險。因此，當v及w落在0<v≦0.39及0<w≦0.39的範圍內時，獲得高的居里溫度。
而且，因為機械品質因子及楊氏(Young’s)模數比v=w=0的情況更加增強，故較佳為v及w落在0<v≦0.05及0<w≦0.05的範圍內。
將NN-BT中的部分BT以(Bi0.5 K0.5 )TiO3 取代，且因此較佳為分別代表K及Bi的豐度之v及w的值理想上為相同，可獲得本發明的效應。要注意的是，即使當v及w的值彼此略有差異，當滿足0.9≦w/v≦1.1的關係時，壓電材料的特性維持不變。
當以關於通式(1)所代表的1莫耳鈣鈦礦類型金屬氧化物計，含有0.04莫耳%或更高至2.00莫耳%或更低的Cu時，阻抗性、機械品質因子、楊氏模數、及密度增加。而且，可降低燃燒溫度。燒結溫度係指獲得相對密度為95%或更高之燒結體所需的最低燃燒溫度。
Cu可存在於鈣鈦礦結構的A位址(12配位)、B位址(6配位)、或二者位址，或在陶瓷的顆粒邊界處。
當將含有鈮酸鈉成份的晶體燒結時，Na蒸發或擴散，且可獲得在燒結後Na關於Nb變得不足之樣品組成物。亦即，在A位址發生缺陷。然而，當在秤取起始 物質粉末時秤取過量Na的起始物質時，有時會降低該燒結體的絕緣特性。因此，較佳為部分添加的Cu佔據A位址以補償該缺陷。在有些情況下，較佳為秤取起始物質使在燒結及Cu添加之後Na的不足在不超過5%範圍內，以關於Nb在組成物中計。
而且，Cu不需要存在於A及B位址之任一者，且可存在於顆粒邊界。因為其低熔點，Cu加速液相燒結。結果，Cu有時聚集在顆粒邊界處。當液相燒結被加速時，燒結體中的孔隙減少且燒結體密度增加。而且，因減少孔隙的結果，增加機械品質因子且增加楊氏模數。甚至由電子顯微鏡、能量分散式之X射線光譜法、X射線繞射、拉曼散射、或穿透式電子顯微鏡可評估樣品中Cu的分佈及在晶體中的佔據位址。
當所含有的Cu量高於2.00莫耳%時，以關於1莫耳的該鈣鈦礦類型金屬氧化物計，會產生雜質相而降低壓電性。另一方面，當所含有的Cu量低於0.04莫耳%時，絕緣阻抗會劣化且無法進行極化處理。
較佳為本發明的壓電材料滿足通式(1)中x<y的關係。當x小於y時，Cu進入晶格中，且可增加阻抗性、機械品質因子、楊氏模數、及密度。所以，較佳為x小於y。而且，較佳為調整起始物質的組成物以使x變成小於y。當x等於或大於y時，樣品的絕緣特性會有劣化的風險。
為了促進本發明壓電材料的製造及調整本發 明壓電材料的物理特性之目的，以二價的金屬元素例如鍶或鈣取代部分的鋇。同樣地，可以五價的金屬元素例如鉭或釩取代部分的鈮。
在將本發明的壓電材料形成燒結體的情況時，在燃燒之前需要形成緻密體。緻密體係指以起始物質的粉末所形成的固體物質。較佳為該起始物質的粉末具有較高純度。Mg的混合大幅影響樣品的壓電成效，且因此較佳為特別使用Mg含量小的起始物質。至於形成的方法，可有單軸壓縮、冷均壓縮、熱均壓縮、滑鑄、及擠製成形。
當製造緻密體時，較佳為使用造粒的粉末。當將使用造粒粉末的緻密體燒結時，會有燒結體的晶體顆粒尺寸分佈可能均勻的優點。
無特別限制加諸於壓電材料的起始物質粉末的造粒方法，且由可製得更均勻的造粒粉末之顆粒尺寸的觀點，噴霧乾燥方法為最佳的造粒方法。
可用於造粒之黏合劑實例包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯丁醛(PVB)及丙烯酸樹脂。以關於壓電材料的起始物質粉末計，該黏合劑的添加量較佳為1重量份至10重量份，由增加緻密體密度的觀點則更佳為2重量份至5重量份。
無特別限制加諸於該緻密體的燒結方法。
燒結方法的實例包括使用電爐燒結、使用燃氣爐燒結、傳導加熱法、微波燒結法、毫米波燒結法、及 熱均壓縮(HIP)。燒結用的電爐及燃氣爐可為連續式爐或批次式爐。
雖然無特別限制加諸於燒結溫度，當Cu添加至以通式(1)所代表的鈣鈦礦類型金屬氧化物時，本發明的壓電材料可在低溫方法中獲得足夠的壓電性。例如，除非係在1,280℃或更高的燒結溫度下燒結，習用之以NN-BT所製的類陶瓷壓電材料無法獲得足夠的密度或足夠的壓電成效。然而，當在約1,050℃至1,150℃的燒結溫度下燒結時，本發明的壓電材料成為具有足夠的密度及足夠的壓電成效之壓電陶瓷。
為了穩定以燒結處理所獲得、具有良好再現性之壓電材料的特性，較適當的是以在上述範圍內為穩定的燒結溫度進行燒結處理2小時或更多至48小時或更少。而且，可使用的燒結方法例如二階段燒結方法，且當考慮產量時較佳為溫度不會突然變化的方法。
較佳為將以燒結處理所獲得的壓電材料在研磨後，在溫度等於或高於居里溫度下進行熱處理。當壓電材料經過機械研磨時，在該壓電材料的內部產生剩餘的應力。然而，當壓電材料係在居里溫度或更高之下進行熱處理時，該剩餘應力會釋放，且該壓電材料的壓電特性會變得更令人滿意。雖然不特別限制熱處理時間，較佳為1小時或更多。當本發明的壓電材料之晶體顆粒尺寸大於100μm時，在切割及研磨時的強度可能會不良。而且，當晶體顆粒尺寸小於0.3μm時，會劣化壓電性。所以，較佳 的平均顆粒尺寸落在0.3μm或更大至100μm或更小的範圍內。更佳的平均顆粒尺寸落在0.5μm或更大至60μm或更小的範圍內。
本發明中的「顆粒尺寸」係指通常在顯微鏡觀察方法中稱為「投影面積等似的圓形直徑」，及代表具有與晶體顆粒的投影面積相同面積之真實圓形的直徑。在本發明觀點中，無特別限制加諸於測量顆粒尺寸的方法。例如，以極化顯微鏡或掃描式電子顯微鏡對壓電材料的表面攝影，處理所獲得的攝影影像，可決定顆粒尺寸。視待測量的顆粒尺寸而變化最佳的放大比例，且所以視待測量的顆粒尺寸可使用光學顯微鏡或電子顯微鏡。可由研磨表面或橫剖面而非該物質表面的影像決定該等似的圓形直徑。
當使用本發明的壓電材料作為在基板上形成的薄膜時，希望該壓電材料的厚度為200nm或更大至10μm或更小，更佳為300nm或更大至3μm或更小。此係因為當該壓電材料的薄膜厚度為200nm或更大至10μm或更小時，可獲得足以作為壓電元件的機電轉換功能。
不特別限制上述薄膜的層疊方法。例如，可給予化學溶液沈積(CSD)、溶膠法、金屬有機化學蒸汽沈積(MOCVD)、噴濺、脈衝雷射沈積(PLD)、水熱合成、及氣懸膠沈積(AD)。在這些當中，最佳的層疊方法為化學溶液沈積或噴濺。藉由化學溶液沈積或噴濺，可容易增加所形成的薄膜面積。
較佳為使用於本發明壓電材料之基板可為沿著(001)平面或(110)平面切割及研磨的單晶體基板。使用沿著特定晶體平面切割及研磨的單晶體基板時，也可使基板表面上所形成的壓電材料薄膜強烈地導向相同的方向。
以下說明使用本發明壓電材料的壓電元件。
圖1為說明依據本發明具體實例的壓電元件結構之示意圖。依據本發明的壓電元件為包括至少第一電極1、壓電材料2、及第二電極3的壓電元件，其中壓電材料2為本發明的壓電材料。
可由形成包括至少第一電極及第二電極的壓電元件評估依據本發明壓電材料之壓電特性。第一電極及第二電極各皆以厚度為約5nm至10μm的傳導層所形成。所以，不特別限制該材料且僅必須是通常使用供壓電元件者。其實例可包括金屬，例如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag、及Cu，及其化合物。
第一電極及第二電極各皆可由這些材料中之一種所形成，或將其二種或更多種層疊而獲得。第一電極及第二電極可分別由不同材料所形成。
不限制第一電極及第二電極的製造方法。可由烘烤金屬糊料或噴濺、蒸汽沈積、或類似者形成第一電極及第二電極。此外，第一電極及第二電極二者可以所欲的形狀加以型樣以供使用。
更佳為壓電元件具有與特定方向對準的自發 極化軸。當自發極化軸與特定方向對準時，增加壓電元件的壓電常數。
不特別限制壓電元件的極化方法。可在空氣中進行或可在油中進行該極化處理。極化處的溫度較佳係在溫度為60℃至160℃下進行。然而，最佳條件稍微隨著構成該元件的壓電材料之組成物而變化。施用以進行極化處理的電場較佳為等於或高於該材料的矯頑場，且特別是1至5kV/mm。
以日本電子及資訊技術工業協會的標準(JEITA EM-4501)為基礎之商業上可得的阻抗分析儀，由所獲得的共振頻率及反共振頻率的測量結果加以計算，可決定壓電元件的壓電常數及機電品質因子。以下此方法稱為共振-反共振法。
其次，說明使用本發明壓電材料之多層壓電元件。
依據本發明的多層壓電元件係為包括壓電材料層及包括內電極的電極為交互層疊之多層壓電元件，其中該壓電材料層係以本發明的壓電材料所形成。
圖2A及2B各皆為說明依據本發明具體實例的多層壓電元件結構之示意剖面圖。依據本發明的多層壓電元件為包括壓電材料層54及包括內電極55的電極層之多層壓電元件，該壓電材料層及電極層為交互層疊，其中該壓電材料層54係以上述的壓電材料所形成。電極可包括外電極，例如除了內電極55以外，有第一電極51及第 二電極53。
圖2A說明本發明多層壓電元件之結構，其中二層的壓電材料層54及一層的內電極55為交互層疊，且在第一電極51及第二電極53之間夾著該多層的結構。然而，如圖2B所說明，可增加壓電材料層及內電極的數目，且不限制層的數目。圖2B的多層壓電元件具有結構為九層的壓電材料層504及八層的內電極505(505a及505b)交互層疊，且在第一電極501及第二電極503之間夾著該多層的結構，且具有外電極506a及外電極506b以將交互形成的內電極短路。
內電極55、505及外電極506a、506b的尺寸及形狀不需要與壓電材料層54和504相同，且可分成多個部分。
以厚度約5nm至10μm的傳導層形成內電極55、505、外電極506a、506b、第一電極51、501、及第二電極53、503。所以不特別限制該材料，且僅必須是常使用於壓電元件者。其實例可包括金屬，例如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag、及Cu，及其化合物。
內電極55、505及外電極506a、506b可由其一種類型所形成、可由其中二種或多種的混合物或合金所形成、或可由其二種或多種多層體所形成。而且，可由彼此為不同的材料分別形成多重電極。由電極材料為便宜的觀點，較佳為內電極55、505含有Ni及Cu中之至少任一 種。當使用Ni及Cu中之至少任一種作為內電極55、505時，本發明的多層壓電元件較佳在減壓下燃燒。
在本發明的多層壓電元件中，該內電極含有Ag及Pd，且在Ag的含量重M1與Pd的含量重M2之間的重量比例M1/M2較佳為1.5≦M1/M2≦9.0，更佳為2.3≦M1/M2≦4.0。不希望該重量比例M1/M2低於1.5的情況，因為內電極的燒結溫度增加。另一方面，不希望該重量比例M1/M2高於9.0的情況，因為內電極變成島形，導致在平面中不均勻。
如圖2B所說明，為了使驅動電壓的相均化之目的，包括內電極505之多重電極可彼此短路。例如，內電極505a及第一電極501可在外電極506a處短路。內電極505b及第二電極503可在外電極506b處短路。可交互配置內電極505a及內電極505b。而且，不限制哪些電極彼此短路的模式。短路的電極或線路可設在多層壓電元件的側面上。或是，藉由設置一穿透孔通過壓電材料層504及在該穿透孔內部設置傳導物質，使電極可彼此短路。
其次，說明使用本發明壓電材料之多層壓電元件的製法。
依據本發明多層壓電元件的製法包括至少：將含有至少K、Bi、Ba、Na、Nb、Ti、及Cu的金屬化合物粉末分散，以製備漿料之步驟(A)；以該漿料獲得緻密體之步驟(B)；在該緻密體上形成電極之步驟(C)；及將緻密體燒結，以產生多層壓電元件之步驟(D)，其中含有該 金屬化合物粉末及該電極之該緻密體為交互層疊，步驟(D)係在燒結溫度為1,150℃或更低之下進行。金屬化合物粉末可含有Cu。
在此所使用的粉末係意為固體顆粒的團聚。該團聚可為同時含有K、Bi、Ba、Na、Nb、Ti、及Cu的顆粒團聚或可為含有任何元素之多種顆粒的團聚。
步驟(A)中的金屬化合物粉末的實例可包括K化合物、Bi化合物、Ba化合物、Na化合物、Nb化合物、Ti化合物、及Cu化合物的粉末。
可使用的K化合物實例包括碳酸鉀、硝酸鉀、及鈦酸鉍鉀。
可使用的Bi化合物實例包括氧化鉍、鈦酸鉍鉀、氯化鉍、溴化鉍、硝酸鉍、氧氯化鉍、及氫氧化鉍。
可使用的Ba化合物實例包括氧化鋇、碳酸鋇、草酸鋇、醋酸鋇、硝酸鋇、及鈦酸鋇。
可使用的Na化合物實例包括碳酸鈉、鈮酸鈉、及鉭酸鈉。
可使用的Nb化合物實例包括氧化鈮及鈮酸鈉。
可使用的Ti化合物實例包括氧化鈦、鈦酸鋇、鋯酸鈦酸鋇、及鈦酸鈣。
可使用的Cu化合物實例包括氧化銅(I)、氧化銅(II)、碳酸銅、醋酸銅(II)、及草酸銅。
示範步驟(A)中漿料的製備方法。溶劑以關於 該金屬化合物粉末的重量1.6至1.7倍加入，接著加以混合。就該溶劑而言，例如可使用甲苯、乙醇、甲苯與乙醇的混合溶劑、乙酸正丁酯、或水。該成份在球磨機中混合24小時。之後，加入黏合劑及塑化劑。
黏合劑的實例包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯丁醛(PVB)、及丙烯酸樹脂。當使用PVB作為黏合劑時，秤取溶劑及PVB以使其間的重量比例為例如88：12。
塑化劑的實例包括癸二酸辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、及鄰苯二甲酸二丁酯。當使用鄰苯二甲酸二丁酯作為塑化劑時，秤取等重的鄰苯二甲酸二丁酯及黏合劑。然後，再次於球磨機中進行混合整夜。調整溶劑及黏合劑的量以使漿料的黏滯度為300至500mPa‧s。
步驟(B)中的緻密體為金屬化合物粉末、黏合劑、及塑化劑的薄片形混合物。就獲得步驟(B)中的緻密體之方法而言，例如，給予薄片的形成。例如，手術刀的方法可使用於形成薄片。該手術刀的方法為包含以手術刀將漿料施用至基礎物質上並將該施用的漿料乾燥，以形成薄片形緻密體之方法。
至於該基礎物質，例如，可使用PET薄膜。希望是具有氟塗層、在其上施用漿料之PET薄膜的表面，因為該塗層促進緻密體的剝除。
乾燥可為自然乾燥或熱空氣乾燥。不特別限制該緻密體的厚度且可依據多層壓電元件的厚度加以調整。該緻密體的厚度例如藉由增加漿料的黏滯度而增加。
不限制步驟(C)中之電極的製法，亦即內電極505a、505b及外電極506a、506b。可藉由將金屬糊料烘烤而形成電極，或以例如噴濺、蒸氣沈積、或印刷法而形成。對於減少驅動電壓的目的，壓電材料層504的厚度及間隔距離可在一些情況中降低。在該情況時，選擇一種方法包含形成包括壓電材料層504的前驅物及內電極505a、505b的多層體，且然後同時將該多層體燃燒。在該情況下，要求內電極的材料不會因為將壓電材料層504燒結所需的溫度而產生變形及傳導性的劣化。
與Pt相比其具有低熔點之便宜金屬，例如Ag、Pd、Au、Cu、或Ni、或其合金，可使用於內電極505及外電極506a、506b。在此關連之下，可在多層體燃燒之後，形成外電極506a、506b。在該情況下，除了Ag、Pd、Cu、或Ni之外，可使用Al或碳系電極物質。
形成該電極方法希望為網板印刷法。網板印刷法為包含設在基礎物質上之緻密體上設有網板印刷板，並由上述網板印刷板以抹刀施用金屬糊料之方法。至少部分該網板印刷板上形成篩網。因此，將在篩網上形成的部分金屬糊料施用至該緻密體上。希望網板印刷板中的篩網具有在其內形成的型樣。透過使用該金屬糊料將型樣轉換至該緻密體上，電極可被型樣在該緻密體上。
電極於步驟(C)中形成，且然後自該基礎物質剝離。然後，將一個或多個緻密體薄片層疊並進行壓縮黏合。就壓縮黏合的方法，有給予單軸壓縮、冷均壓縮、及 熱均壓縮。因為壓力可等向均勻地施用而希望是熱均壓縮。因為可達到令人滿意的壓縮黏合，而希望在壓縮黏合期間將緻密體加熱至黏合劑的玻璃轉換溫度附近。
可將多個緻密體的薄片層疊及進行壓縮黏合，以使達到所欲的厚度。例如，可將10至100層的緻密體層疊，且然後包含在層疊方向上於50℃至80℃下施用10至60MPa的壓力超過10秒至10分鐘以進行熱壓縮黏合，以將緻密體的薄片層疊。而且，藉由在電極上放置對準的記號，可以良好的準確性對準及層疊緻密體的多個薄片。應體會的是，緻密體的多個薄片藉由在緻密體中提供用於定位的穿孔也可以良好的準確性進行層疊。
在步驟(D)中，較適當的是燒結溫度為1,150℃或更低，因為可使用具有低熔點且與Pt相比較為便宜的金屬，例如Ag、Pd、Au、Cu、或Ni，或其合金。當使用Ni或Cu作為電極時，步驟(D)中的燒結較佳為在減壓下進行。
依據本發明多層壓電元件之製法，漿料較佳為含有鈣鈦礦類型金屬氧化物。鈣鈦礦類型金屬氧化物的實例包括鈮酸鈉、鈦酸鋇、及鈦酸鉍鉀。漿料可含有Cu，且在該情況下可使用氧化銅(I)或氧化銅(II)。
因為在燒結期間會加速顆粒生長且增加燒結體的密度，漿料適當含有氧化銅。
依據本發明的液體排放頭包括至少具有設置壓電元件或多層壓電元件的振動部分之液體槽，及連通至 液體槽的射出孔口。只要液體為流動物質，且該液體排放頭可排放水性液體或非水性液體，例如水、墨水、或燃料，無特別限制需加諸於本發明的液體排放頭所排放的液體。
圖3A及3B各皆說明依據本發明具體實例的液體排放頭結構之示意圖。如圖3A及3B所說明，本發明的液體排放頭為具有本發明的壓電元件101之液體排放頭。壓電元件101包括至少第一電極1011、壓電材料1012及第二電極1013。如圖3B所說明，視需要將壓電材料1012型樣。
圖3B為液體排放頭的示意圖。該液體排放頭包括射出孔口105、個別的液體槽102、與個別的液體槽102及射出孔口105連接的連通孔106、液體槽隔板牆104、共同的液體槽107、隔膜103、及壓電元件101。在圖3B中為矩形之每一個壓電元件101可具有矩形以外的形狀，例如橢圓形、圓形、平行四邊形。通常，壓電材料1012具有與個別的液體槽102一致的形狀。
參考圖3A，詳細說明包括在本發明的液體排放頭之壓電元件101的附近區域。圖3A為圖3B中所說明液體排放頭在寬度方向上的壓電元件之剖面圖。以矩形說明之壓電元件101的剖面形狀可為梯形或倒梯形。
在圖3A中，第一電極1011使用作為下方的電極且第二電極1013使用作為上方的電極。然而，第一電極1011及第二電極1013的配置不限於此。例如，第一 電極1011可使用作為下方的電極，或使用作為上方的電極。同樣地，第二電極1013可使用作為上方的電極，或使用作為下方的電極。此外，在隔膜103及下方的電極之間可含有緩衝層108。應注意的是，名稱中的差異視裝置的製法而定，且在任何情況下皆獲得本發明的效應。
在液體排放頭中，因為壓電材料1012的膨脹及收縮以對個別液體槽102中的液體施用壓力，隔膜103為垂直擺動。結果，該液體自射出孔口105排放。本發明的液體排放頭可使用於印表機的用途或電子設備的製造。隔膜103的厚度為1.0μm或更大至15μm或更小，較佳為1.5μm或更大至8μm或更小。不限制隔膜103的材料，較佳為Si。隔膜103的矽可摻雜硼或磷。此外，隔膜103上的緩衝層及電極層可作為隔膜103的一部份。緩衝層108的厚度為5nm或更大至300nm或更小，較佳為10nm或更大至200nm或更小。以同等的圓形直徑計，射出孔口105的尺寸為5μm或更大至40μm或更小。射出孔口105的形狀可為圓形或為星形、方形或三角形。
其次，說明本發明的液體排放裝置。本發明的液體排放裝置包括記錄媒體的輸送部分及液體排放頭。
就本發明液體排放裝置的實例，給予圖4及圖5所說明的噴墨記錄裝置。圖5說明圖4中所說明之液體排放裝置(噴墨記錄裝置)881之外殼882至885及887移除的狀態。噴墨記錄裝置881包括自動的紙張饋入機部分897，以將作為記錄媒體的記錄紙自動饋入至裝置 主體896。而且，噴墨記錄裝置881包括輸送部分899供引導記錄紙由自動的紙張饋入機部分897饋入至預定的記錄位置且由記錄位置至排出口898，記錄部分891對輸送至記錄位置的記錄紙上進行記錄，及回收部分890在記錄部分891上進行回收方法。記錄部分891包括含有本發明的液體排放頭且在軌道上往返之墨水匣892。
在該噴墨記錄裝置中，墨水匣892係以由電腦送出的電子訊號為基礎在軌道上移動且驅動電壓係施用至夾著壓電材料的電極，以使該壓電材料移位。壓電材料的位移通過如圖3B所說明的隔膜103而對每一個別的液體槽102加壓，且因此由射出孔口105排放墨水，使進行列印。本發明液體排放裝置以高速均勻地排放液體，且因此可將該裝置縮小。
在上述實例中，已示範印表機。然而，本發明液體排放裝置可使用作為列印的裝置，例如包括傳真、多功能周邊、影印機等之噴墨記錄裝置，或作為工業的液體排放裝置或物體的繪畫設備。
依據本發明的超音波馬達包括至少設置壓電元件或多層壓電元件的振動體，及使與振動體接觸的移動體。
圖6A及6B各皆為說明依據本發明具體實例的超音波馬達結構之示意圖。圖6A說明其中本發明壓電元件之超音波馬達係以單一板形成。該超音波馬達包括振動器201、藉由加壓彈簧(未示出)施加的壓力而使與振 動器201的滑動表面接觸的轉子202，及設置輸出軸203使與轉子202整合。
振動器201係以金屬彈性環2011、本發明壓電元件2012、及將壓電元件2012黏合至彈性環2011的有機黏著劑2013(例如環氧樹脂或氰基丙烯酸酯系的黏著劑)所形成。
本發明壓電元件2012係以夾著在第一電極(未示出)與第二電極(未示出)之間的壓電材料所形成。將彼此的相位差異π/2的二交流電電壓施用至本發明的壓電元件時，導致在振動器201中產生彎曲的移動波，且因此在振動器201的滑動表面上的每一點進行橢圓形運動。當使轉子202在與振動器201的滑動表面以壓力接觸下，轉子202由振動器201接收摩擦力而在與彎曲的移動波相反的方向上旋轉。
待驅動之體(未示出)係連接至輸出軸203，且以轉子202的扭力加以驅動。當對壓電材料施用電壓時，導致該壓電材料因橫向的壓電效應而膨脹或收縮。當彈性體、例如金屬與該壓電元件連接時，該彈性體因壓電材料的膨脹或收縮而彎曲。在此所述此類型的超音波馬達係利用此原理。
其次，圖6B說明包括具有多層結構之壓電元件的超音波馬達。振動器204係以夾著在管狀金屬彈性體2041之間的多層壓電元件2042所形成。多層壓電元件2042為由多個層疊壓電材料(未示出)所形成的元件， 且包括在該層疊的外表面上的第一電極與第二電極，及在該層疊的內表面上的內電極。金屬彈性體2041以螺栓固定，使得壓電元件2042可夾在其間並以該體固定。因此，形成振動器204。
對壓電元件2042施用彼此相位不同的交流電電壓，導致振動器204激發彼此正交的二道振動。混合該二道振動以形成驅動振動器204的尖端部位之圓形振動。要注意的是，在振動器204的上方部位中形成壓縮的環狀溝槽，以擴大供驅動的振動位移。在供加壓的彈簧206的壓力下，以獲得驅動的摩擦力，使轉子205與振動器204接觸。轉子205係以軸承支撐而可旋轉。
其次，說明本發明的光學裝置。本發明的光學裝置包括含有超音波馬達的驅動部分。
圖7A及7B為單眼反射相機之可更換鏡筒的主要部分之剖面圖，作為依據本發明較佳具體實例之成像裝置的實例。此外，圖8為單眼反射相機之可更換鏡筒的展開透視圖，作為依據本發明較佳具體實例之成像裝置的實例。固定筒712、直線導引筒713、及前單元筒714係固定在相機的裝接/拆卸底座711。其為可更換鏡筒的固定構件。
對焦鏡702在光學軸方向中之直線導引溝槽713a係在直線導引筒713上形成。在半徑方向中往外突出的相機滾軸717a及717b固定在以軸螺栓718支撐對焦鏡702的後單元筒716，且該相機滾軸717a卡入直線導 引溝槽713a。
相機環715以可旋轉的方式卡在直線導引筒713的內部周圍上。直線導引筒713與相機環715之間在光學軸方向中的相對運動受限制，因為固定在相機環715的滾軸719係卡入直線導引筒713的環狀溝槽713b。在相機環715上形成供對焦鏡702的相機溝槽715a，且上述相機滾軸717b係同時卡入相機溝槽715a。
在固定筒712的外部周圍側上配置旋轉傳輸環720，其以可旋轉的方式在關於固定筒712的固定位置處以珠球座圈727所支撐。旋轉傳輸環720具有由旋轉傳輸環720輻射狀延伸之轉軸720f，及以可旋轉的方式以轉軸720f所支撐的滾軸722。使滾軸722的大直徑部件722a與手動對焦環724的底座側末端表面724b接觸。此外，使滾軸722的小直徑部件722b與連接構件729接觸。六個滾軸722以均勻的間隔配置在旋轉傳輸環720的外部周圍上，且以上述的關係設置每一滾軸。
低摩擦薄片(墊圈構件)733配置在手動對焦環724的內部直徑部件上，且此低摩擦薄片夾在固定筒712的底座側末端表面712a與手動對焦環724的前側末端表面724a之間。此外，低摩擦薄片733的外直徑表面以環形形成使以周圍卡在手動對焦環724的內部直徑部件724c上。而且，手動對焦環724的內部直徑部件724c係以周圍卡在固定筒712的外直徑部件712b上。低摩擦薄片733在降低手動對焦環724圍繞相對於固定筒712的光 學軸旋轉之旋轉環機構中的摩擦扮演重要角色。
要注意的是，使滾軸722的大直徑部件722a與手動對焦環的底座側末端表面724b接觸，以波浪墊圈726加壓的力施以壓力之狀態，將超音波馬達725壓至鏡片的前面。此外，同樣地，使滾軸722的小直徑部件722b與連接構件729接觸，以波浪墊圈726加壓的力施以適當的壓力之狀態，將超音波馬達725壓至鏡片的前面。
在底座方向中的波浪墊圈726的移動係以卡栓連接而連接至固定筒712之墊圈732所限制。由波浪墊圈726所產生的彈力(偏向力)傳輸至超音波馬達725，及進一步至滾軸722，以作為手動對焦環724壓固定筒712的底座側末端表面712a的力。易言之，將手動對焦環724整合成經由低摩擦薄片733將手動對焦環724壓至固定筒712的底座側末端表面712a之狀態。
所以，當以控制單元(未示出)驅動超音波馬達725以關於固定筒712而旋轉時，因為使連接構件729與滾軸722的小直徑部件722b以摩擦接觸，滾軸722繞著轉軸720f旋轉。滾軸722繞著轉軸720f旋轉的結果，旋轉傳輸環720繞著光學軸而旋轉(自動對焦操作)。
此外，當手動操作輸入部分(未示出)對手動對焦環724給予繞著光學軸的旋轉力時，因為使手動對焦環724的底座側末端表面724b與滾軸722的大直徑部 件722a以壓力接觸，滾軸722以摩擦力繞著轉軸720f旋轉。當滾軸722的大直徑部件722a繞著轉軸720f旋轉時，旋轉傳輸環720繞著光學軸旋轉。在此情況下，因為轉軸725c及定子725b之間的摩擦支撐力(手動對焦操作)，超音波馬達725不旋轉。
二個對焦楔728以相對的位置連接至旋轉傳輸環720，且對焦楔728卡入配置在相機環715尖端之凹口部分715b。所以，當進行自動對焦操作或手動對焦操作以使旋轉傳輸環720繞著光學軸旋轉時，其旋轉力經由對焦楔728傳輸至相機環715。當相機環繞著光學軸旋轉時，受相機滾軸717a及直線導引溝槽713a限制其旋轉的後單元筒716藉由相機滾軸717b沿著相機環715的相機溝槽715a前後移動。因此，驅動對焦鏡702，並進行對焦操作。
在此情況中，上述說明單眼反射相機之可更換鏡筒作為本發明的光學裝置，但本發明可施用於包括包含超音波馬達的驅動部分之任何光學裝置，不論相機的類型，包括小型相機、電子式靜物攝影機、具有相機的個人數位助理、及類似者。
用以將顆粒、粉末、及液體霧滴輸送或移除的振動裝置係廣泛使用於電子設備或類似者。
其次，以本發明振動裝置之實例說明使用本發明的壓電元件之除塵裝置。
依據本發明的除塵裝置包括含有壓電元件或 多層壓電元件之隔膜的振動體。
圖9A及9B各皆為說明依據本發明具體實例之除塵裝置的示意圖。除塵裝置310係由類似板形之壓電元件330及隔膜320所形成。壓電元件330可為本發明的多層壓電元件。不限制隔膜320的材料。在除塵裝置310使用於光學裝置的情況下，可使用透光材料或反光材料作為隔膜320的材料。
圖10A至10C為說明如圖9A及9B所說明的壓電元件330之結構示意圖。圖10A及10C分別說明壓電元件330的前表面結構及後表面結構。圖10B說明側表面的結構。如圖9A及9B所說明，壓電元件330包括壓電材料331、第一電極332、及第二電極333。使該第一電極332及第二電極333係彼此相對配置在壓電材料331的板平面上。
與圖9A及9B類似，壓電元件330可為本發明的多層壓電元件。在該情況下，壓電材料331具有壓電材料層與內電極的交互結構，且藉由將具有第一電極332或第二電極333的內電極交互短路，視壓電材料層而定，可提供彼此相位不同的驅動波形。
在圖10C中所說明的壓電元件330的前平面，其上配置第一電極332，係指第一電極平面336。在圖10A中所說明的壓電元件330的前平面，其上配置第二電極333，係指第二電極平面337。
在此情況下，在本發明中的電極平面意為電 極在該壓電元件上配置的平面。例如，如圖10A至10C所說明，第一電極332可延伸繞過至第二電極平面337。
如圖9A及9B中所說明，就壓電元件330及隔膜320而言，隔膜320的板表面係固定至壓電元件330的第一電極平面336。當驅動壓電元件330時，在壓電元件330與隔膜320之間產生應力，以使在該隔膜中產生平面外的振動。本發明的除塵裝置310為移除外來物質的裝置，例如由隔膜320的平面外的振動而附著在隔膜320表面的灰塵。平面外的振動意為隔膜在光學軸方向中、亦即在隔膜的厚度方向中位移的彈性振動。
圖11A及11B為說明本發明的除塵裝置310的振動原理之示意圖。圖11A說明具有相同相位的交流電場施用至一對的左邊及右邊壓電元件330之狀態，以使在隔膜320中產生平面外的振動。形成該對左邊及右邊壓電元件330的壓電材料之極化方向與壓電元件330的厚度方向相同，且該除塵裝置310係以第七階的振動模式驅動。
圖11B說明具有180°相反的相位的交流電電壓施用至該對的左邊及右邊壓電元件330之狀態，以使在隔膜320中產生平面外的振動。該除塵裝置310係以第六階的振動模式驅動。本發明的除塵裝置310為選擇性使用至少二種振動模式能夠有效移除附著在隔膜表面的灰塵之裝置。其次，說明本發明的成像裝置。本發明的成像裝置為包括至少除塵裝置及成像元件單元之成像裝置。除塵裝置的隔膜係配置在成像元件單元的光接收平面上。圖12 及圖13各皆為說明數位單眼反射相機的圖，作為依據發明有利的具體實例之成像裝置的實例。
圖12為由物體側觀看相機主體601的前側透視圖，其中移除成像鏡頭單元。圖13為說明相機的內部示意結構的展開透視圖，供說明本發明的除塵裝置及成像元件單元400周邊結構。
引導已通過成像鏡頭的成像光束之鏡箱605係配置在相機主體601中，且主要鏡(快速返回鏡)606係配置在該鏡箱605中。主要鏡606可處於以下之一種狀態，包括支撐在與成像光學軸有關的45度角的狀態，以引導成像光束至五達哈鏡(penta-dach mirror)(未示出)的方向中，及在由成像光束再處理的狀態，以引導成像光束至成像元件(未示出)的方向中。
鏡箱605及快門單元200依序由物體側配置在作為相機主體骨架之主體框架300的物體側上。此外，成像單元400係配置在主體框架300的攝影者側。調整及配置成像單元400，以使成像元件的成像表面以預定距離與供成像鏡頭單元安裝參考之底座部分602的安裝表面平行。
在此情況下，以本發明的成像裝置對數位單眼反射相機說明如上，但該裝置可為具可交換成像鏡頭單元的相機，例如無鏡箱605之無鏡數位單眼相機。此外，本發明可施用於包括成像裝置的各種類型的成像裝置或電子及電動裝置，例如具有可交換成像鏡頭單元的攝影機、 影印機、傳真、及掃描器，特別是需要將黏著於光學組件表面的灰塵移除之裝置。
其次，說明本發明的電子設備。本發明的電子設備包括含有壓電元件或多層壓電元件的壓電聲波組件。該壓電聲波組件的實例包括喇叭、蜂鳴器、麥克風、及表面聲波(SAW)元件。
圖14為由前面觀看依據本發明較佳具體實例之電子設備實例的數位相機主體931之大致透視圖。在主體931的前表面上，配置光學裝置901、麥克風914、閃光燈發射部分909、及補光部分916。因為麥克風914設置在主體內，以斷線說明麥克風914。在麥克風914的前面，設有孔洞形狀以收集外側的聲音。
電源按鈕933、喇叭912、變焦桿932、及進行對焦操作的釋出按鈕908係配置在主體931的上表面上。喇叭912係設置在主體931之內，並以斷線說明。在喇叭912的前面，設有孔洞形狀以將聲音傳輸至外側。
本發明的壓電聲波組件係使用於麥克風914、喇叭912、及表面聲波元件中之至少一者。
在此情況下，以本發明的電子設備對數位相機說明如上，但本發明也可施用於包括壓電聲波組件的各種類型電子設備，例如放聲裝置、聲音記錄裝置、行動電話、或資訊終端機。
如上述，本發明的壓電元件及多層壓電元件可較佳使用於液體排放頭、液體排放裝置、超音波馬達、 光學裝置、振動裝置、除塵裝置、成像裝置、以及電子設備。
藉由使用本發明的壓電元件及多層壓電元件，可提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有相同或更高噴嘴密度及排放速度之液體排放頭。
藉由使用本發明的液體排放頭，可提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有相同或更高的排放速度與排放準確度之液體排放裝置。
藉由使用本發明的壓電元件及多層壓電元件，可提供比使用含鉛的壓電元件之情況具有相同或更高的驅動力與耐用性之超音波馬達。
藉由使用本發明的超音波馬達，可提供比使用含鉛的壓電元件的情況具有相同或更高的耐用性與操作準確性之光學裝置。
藉由使用本發明的壓電元件及多層壓電元件，可提供比使用含鉛的壓電元件的情況具有相同或更高的振動成效與耐用性之振動裝置。
藉由使用本發明的振動裝置，可提供比使用含鉛的壓電元件的情況具有相同或更高的除塵效率與耐用性之除塵裝置。
藉由使用本發明的除塵裝置，可提供比使用含鉛的壓電元件的情況具有相同或更高的除塵功能之成像裝置。
藉由使用包括本發明的壓電元件或多層壓電 元件之壓電聲波組件，可提供比使用含鉛的壓電元件的情況具有相同或更高的聲音產生成效之電子設備。
本發明的壓電材料可使用於例如超音波振動器、壓電啟動器、壓電感應器、及鐵電記憶、以及液體排放頭及馬達的裝置中。
以下，藉由實例更特別描述本發明的壓電材料。然而，本發明不受限於以下的實例。
實例及比較性實例中所獲得的壓電材料及其中間產物以以下程序進行處理及評估。
將供評估的壓電材料研磨，以使其厚度成為約0.5mm。以阿基米德方法評估壓電材料的密度。當密度等於或高於理論密度的95%時，決定壓電材料為足夠結晶化。以X射線繞射的測量評估壓電材料的晶體相及晶格常數。
(比較性實例1至3)
製造以NN-BT及不含Bi、K、及Cu所形成供比較的金屬氧化物材料。使用鈮酸鈉(NaNbO3 )粉末及鈦酸鋇(BaTiO3 )粉末作為起始物質。使用純度為99%或更高的鈮酸鈉(NaNbO3 )作為鈮酸鈉粉末，且使用純度為99%或更高的鈦酸鋇(BaTiO3 )作為鈦酸鋇粉末。
秤取並混合起始物質，使獲得想要的組成物：Naz Ba1-y Nby Ti1-y O3 (y=0.85(比較性實例2)，0.88(比較性實例1)，0.90(比較性實例3))。混合的粉 末於1,000℃至1,100℃下在空氣中鍛燒2至5小時。將鍛燒粉末破碎，並加入黏合劑再加以造粒。經造粒的粉末填充進模型中並壓縮以製造直徑為17mm且厚度約1mm的緻密體。所得緻密體於最大溫度為1,200℃之下在空氣中燃燒2至6小時，而獲得燒結體。以光學顯微鏡觀察所獲得的燒結體表面，以評估顆粒尺寸。結果，發現顆粒尺寸為0.5μm至60μm。
以X射線繞射確認樣品實質上為鈣鈦礦結構的單一相。該燒結體的密度為理論密度的95%或更高。以感應耦合電漿光學發射光譜法(ICP)評估燒結體的組成物。結果，發現以想要的組成物計鈉不足約1%至5%。另一方面，鋇、鈮、及鈦與想要的組成物相同。
(實例1至4)
以關於具有(Kv Biw Ba1-v-w )1-y Nax (Nby Ti1-y )O3 之想要的組成物之1莫耳鈣鈦礦類型金屬氧化物計，秤取0.4莫耳的Cu，並與秤取的鈮酸鈉(NaNbO3 )粉末、鈦酸鋇(BaTiO3 )粉末、及鈦酸鉍鉀((Bi0.5 K0.5 )TiO3 )粉末混合，以使達到想要的組成物：(Kv Biw Ba1-v-w )1-y Nax (Nby Ti1-y )O3 (v=w=0.05(實例1)，0.10(實例2)，0.20(實例3)，0.30(實例4)，x=0.88，y=0.88)。
使用鈮酸鈉(NaNbO3 )粉末、鈦酸鋇(BaTiO3 )粉末、及鈦酸鉍鉀((Bi0.5 K0.5 )TiO3 )粉末作為起始物質。使用純度為99%或更高的鈮酸鈉(NaNbO3 )作為鈮酸鈉粉末、使 用純度為99%或更高的鈦酸鋇(BaTiO3 )作為鈦酸鋇粉末、使用純度為99%或更高的鈦酸鉍鉀((Bi0.5 K0.5 )TiO3 )作為鈦酸鉍鉀粉末、及使用純度為99.9%的氧化銅(CuO(II))作為Cu。
混合的粉末於900℃至1,000℃下在空氣中鍛燒2至5小時。將鍛燒粉末破碎，並加入黏合劑再加以造粒。經造粒的粉末填充進模型中並壓縮以製造直徑為17mm且厚度約1mm的緻密體。所得緻密體於最大溫度為1,100℃之下在空氣中燃燒2至6小時，而獲得燒結體。以光學顯微鏡觀察所獲得的燒結體表面，以評估顆粒尺寸。結果，發現顆粒尺寸為0.5μm至50μm。
當以X射線繞射測量燒結的壓電材料時，確認樣品實質上為鈣鈦礦結構的單一相。該壓電材料的密度為理論密度的95%或更高。以ICP分析壓電材料的組成物。結果，發現以想要的組成物計鈉不足約3%至4%。另一方面，鉀、鉍、鋇、鈮、鈦、及銅的組成與想要的組成物相同。
(實例5至8)
以類似於實例1至4的方法製造每一樣品，作為本發明的壓電材料。要注意的是，秤取並混合鈮酸鈉(NaNbO3 )粉末、鈦酸鋇(BaTiO3 )粉末、鈦酸鉍鉀((Bi0.5 K0.5 )TiO3 )粉末、及氧化銅(CuO(II))粉末，以使滿足v=w=0.05(實例5)，0.10(實例6)，0.20(實例7)，0.30(實例8)； y=0.85；及z=0.85的關係。將緻密體於最大溫度為1,100℃之下在空氣中燃燒1至6小時，而獲得燒結體。以光學顯微鏡觀察所獲得的燒結體表面，以評估顆粒尺寸。結果，發現顆粒尺寸為0.5μm至60μm。
當以X射線繞射測量燒結的壓電材料時，確認樣品實質上為鈣鈦礦結構的單一相。該壓電材料的密度為理論密度的95%或更高。以ICP分析壓電材料的組成物。結果，發現以想要的組成物計鈉不足約4%至5%。另一方面，鉀、鉍、鋇、鈮、鈦、及銅的組成與想要的組成物相同。
(實例9至12)
以類似於實例1至8的方法製造每一樣品，作為本發明的壓電材料。要注意的是，秤取並混合鈮酸鈉(NaNbO3 )粉末、鈦酸鋇(BaTiO3 )粉末、鈦酸鉍鉀((Bi0.5 K0.5 )TiO3 )粉末、及氧化銅(CuO(II))粉末，以使滿足v=w=0.05(實例9)，0.10(實例10)，0.20(實例11)，0.30(實例12)；y=0.90；及z=0.90的關係。將緻密體於最大溫度為1,100℃之下在空氣中燃燒1至6小時，而獲得燒結體。以光學顯微鏡觀察所獲得的燒結體表面，以評估顆粒尺寸。結果，發現顆粒尺寸為0.5μm至50μm。
當以X射線繞射測量燒結的壓電材料時，確認樣品實質上為鈣鈦礦結構的單一相。該壓電材料的密度為理論密度的95%或更高。以ICP分析壓電材料的組成 物。結果，發現以想要的組成物計鈉不足約1%至2%。另一方面，鉀、鉍、鋇、鈮、鈦、及銅的組成與想要的組成物相同。
(比較性實例4至6)
以類似於實例1至12的方法製造供比較的金屬氧化物材料。要注意的是，秤取並混合起始物質的粉末，以使滿足v=w=0.40；且y=z=0.88(比較性實例4)，0.85(比較性實例5)，0.90(比較性實例6)的關係。將緻密體於最大溫度為1,100℃之下在空氣中燃燒1至6小時，而獲得燒結體。以光學顯微鏡觀察所獲得的燒結體表面，以評估顆粒尺寸。結果，發現顆粒尺寸為0.5μm至50μm。
(比較性實例7)
以類似於實例1至12的方法製造供比較的金屬氧化物材料。要注意的是，秤取起始物質的粉末，以使滿足v=w=0.40且y=z=0.88的關係，並以關於具有(Kv Biw Ba1-v-w )1-y Nax (Nby Ti1-y )O3 之想要的組成物之1莫耳鈣鈦礦類型金屬氧化物計，秤取並混合5莫耳的Cu。將緻密體於最大溫度為1,150℃之下在空氣中燃燒1至6小時，而獲得燒結體。因為不足的燒結，所獲得燒結體的密度低於理論密度的93%，且其絕緣阻抗也低，結果該燒結體無法進行極化處理。
當以X射線繞射測量燒結的壓電材料時，確 認樣品實質上為鈣鈦礦結構的單一相。該壓電材料的密度為理論密度的93%或更高。以ICP分析壓電材料的組成物。結果，發現以想要的組成物計鈉不足約1%至5%。另一方面，鉀、鉍、鋇、鈮、鈦、及銅的組成與想要的組成物相同。
將實例1至12的每一壓電材料的表面研磨，並於400至1,000℃下在空氣中進行熱處理1小時，以去除表面上的有機成份。以DC噴濺法在壓電材料的前及後表面上形成金電極，以獲得本發明的壓電元件。將所得的壓電元件處理成尺寸為10mm×2.5mm×0.5mm的條形並供各種特性的評估。
以與實例1至12相同的方式處理比較性實例1至6的金屬氧化物材料，以獲得供比較的元件。評估這些供比較的元件之各種特性。
為測量阻抗性，使用未極化的元件。在元件的二個電極之間施用10V的直流偏壓，並由20秒後的漏電值獲得阻抗性。當此阻抗性為1G Ω．cm或更高時、較佳為100G Ω．cm或更高，樣品的絕緣特性足以供壓電材料及壓電元件的實際使用。
在評估壓電特性之前，樣品進行極化處理。特別是，樣品在油浴中加熱至100℃至150℃，並對樣品施以20kV/cm的電壓30分鐘。然後，在電壓施用至樣品時，將樣品冷卻至室溫。
藉由使用條形的壓電元件以共振-反共振方法 評估壓電材料的壓電常數(d31 )及機械品質因子(Qm)。測量相對介電常數成為局部最大處的溫度，且此溫度定義為居里溫度。
表1顯示由實例1至12的壓電材料所獲得的壓電元件及由比較性實例1至6的金屬氧化物材料所獲得的元件在進料時及燃燒之後每一組成物的比例、阻抗性、居里溫度、機械品質因子(Qm)、楊氏模數(Y11 )、及壓電常數(d31 )。考量Ba的量，x’代表進料時的組成物比例，且x代表燃燒之後的組成物比例。y、v、及w代表Nb、K、及Bi的組成物比例，且Cu的添加量在進料時及燃燒後時之間實質上維持不變。
由表1可瞭解因對NN-BT添加Cu及鈦酸鉍鉀，居里溫度、機械品質因子、及楊氏模數增加。要注意的是在比較性實例4至6中v及w成為0.40情況下，因為居里溫度及機械品質因子變得太低而不適合實際使用。而且，由比較性實例1與實例1至4之間、比較性實例2與實例5至8之間、及比較性實例3與實例9至12之間的比較，可瞭解因對NN-BT添加Cu及鈦酸鉍鉀也增進阻抗性。
而且，比較性實例1至3的組成物不含Cu，且因此即使當金屬氧化物材料於溫度低於1,200℃下燃燒，仍無法獲得足夠的絕緣阻抗，結果該元件無法進行極化處理。
(實例13)
起始物質的粉末以與實例2相同的方式進行濕式混合及脫水乾燥，接著於900℃至1,000℃下鍛燒以獲得鍛燒的產物。將有機黏合劑加入所得的起始物質，接著加以混合，且然後以手術刀的方法形成薄片，以獲得厚度為50μm的粗胚薄片。
將供內電極的傳導糊料印在該粗胚薄片上。使用含有70%的Ag及30%的Pd之合金作為傳導糊料。將以因而製得的傳導糊料塗覆之九個粗胚薄片層疊，且該多層體在1,140℃下燃燒，以獲得燒結體。將因而獲得的燒結體切割成10mm×2.5mm的尺寸，且然後研磨其側表面。以Au噴濺形成要將內電極交互短路的一對外電極 (第一電極與第二電極)，以製造如圖2B中所說明的多層壓電元件。
觀察所得多層壓電元件的內電極。結果，發現交互形成作為電極材料的Ag-Pd及壓電材料層。
在評估壓電性之前，樣品進行極化處理。特別是，樣品在加熱板上加熱100℃至150℃。在第一電極與第二電極之間施以20kV/cm的電壓30分鐘，且在施用電壓下，使樣品冷卻至室溫。
評估壓電性。結果，發現樣品具有與實例4所獲得的壓電材料相等之足夠的絕緣特性及令人滿意的壓電特性。
(比較性實例8)
起始物質的粉末以與比較性實例1相同的方式進行濕式混合及脫水乾燥，接著於1,000℃至1,100℃下鍛燒以獲得鍛燒的產物。將有機黏合劑加入所得的起始物質，接著加以混合，且然後以手術刀的方法形成薄片，以獲得厚度為50μm的粗胚薄片。
將供內電極的傳導糊料印在該粗胚薄片上。使用含有70%的Ag及30%的Pd之合金作為傳導糊料。將以因而製得的傳導糊料塗覆之九個粗胚薄片層疊，且該多層體在1,280℃下燃燒，以獲得燒結體。將因而獲得的燒結體以與實例13相同的方式處理，以製造如圖2B中說明的多層壓電元件。
觀察所獲得多層壓電元件的內電極。結果，發現作為電極材料的Ag-Pd因為高的燒結溫度而熔化，且Ag及Pd分散在壓電材料層中。而且，在元件的該對外電極之間的阻抗性低，亦即106 Ω．cm或更低，且因此無法測量壓電常數。
(比較性實例9)
以與比較性實例8相同的方式獲得厚度為50μm的粗胚薄片。
將供內電極的傳導糊料印在該粗胚薄片上。使用含有95%的Ag及5%的Pd之合金作為傳導糊料。將以因而製得的傳導糊料塗覆之九個粗胚薄片層疊，且該多層體在1,300℃下燃燒，以獲得燒結體。將因而獲得的燒結體以與實例13相同的方式處理，以製造如圖2B中說明的多層壓電元件。
觀察所獲得多層壓電元件的內電極。結果，發現內電極熔化，且分散如島嶼。因此，未使該內電極傳導，且因此多層壓電元件無法進行極化處理。所以，無法測量壓電常數。
(實例14)
秤取鈮酸鈉粉末、鈦酸鋇粉末、及鋯酸鋇粉末，以使Na、Nb、Ba、及Zr具有表1中實例2所述的組成物。以球磨機將秤取的起始物質粉末混合整夜。將3重量份的 PVB黏合劑添加至該經秤取的粉末並混合。藉由使用該混合的粉末以手術刀的方法形成薄片，以獲得厚度為50μm的粗胚薄片。
將供內電極的傳導糊料印在該粗胚薄片上。使用Ni糊料作為傳導糊料。將以該傳導糊料塗覆之九個粗胚薄片層疊，且該多層體進行熱壓縮黏合。
該多層體在管狀爐中燃燒，進行熱壓縮黏合。燃燒係在大氣壓中達300℃下進行，以移除黏合劑。之後，該大氣壓改變成減壓(H2 ：N2 =2：98，氧濃度：2×10-6 Pa)，且在1,200℃下維持5小時。在溫度下降步驟中，於1,000℃或更低之下氧濃度改變成30Pa，且將該多層體冷卻至室溫。
將因此獲得的燒結體切成10mm×2.5mm的尺寸，並研磨其側表面。以Au噴濺形成要將內電極交互短路的一對外電極(第一電極與第二電極)，以製造如圖3B所說明的多層壓電元件。
觀察所得多層壓電元件的內電極。結果，發現交互形成作為電極材料的Ni及壓電材料層。以在維持150℃的油浴中對多層壓電元件施以2kV/mm的電場30分鐘，將所得的多層壓電元件進行極化處理。評估所得的多層壓電元件的壓電特性。結果，獲得足夠的絕緣特性及獲得與實例2的壓電元件等似的令人滿意之壓電特性。
(實例15)
藉由使用實例2的壓電元件，製造圖3A及3B中所說明的液體排放頭。確認墨水係依據輸入的電力訊號而排放。
(實例16)
藉由使用實例15的液體排放頭，製造如圖4中所說明的液體排放裝置。確認墨水係依據輸入的電力訊號排放在記錄媒體上。
(實例17)
藉由使用實例2的壓電元件，製造圖6A中所說明的超音波馬達。確認馬達係依據施用的交流電電壓而旋轉。
(實例18)
藉由使用實例17的超音波馬達，製造圖7A及7B中所說明的光學裝置。確認自動對焦操作係依據施用的交流電電壓而進行。
(實例19)
藉由使用實例2的壓電元件，製造圖9A及9B中所說明的除塵裝置。分散塑膠珠及施用交流電電壓。然後，確認令人滿意的除塵效率。
(實例20)
藉由使用實例19的除塵裝置，製造圖12中所說明的成像裝置。在操作之中，令人滿意地移除成像單元表面上的灰塵，並獲得無灰塵缺陷的影像。
(實例21)
藉由使用實例13的多層壓電元件，製造如圖3A及3B中所說明的液體排放頭。確認墨水係依據輸入的電力訊號而排放。
(實例22)
藉由使用實例21的液體排放頭，製造圖4中所說明的液體排放裝置。確認墨水係依據輸入的電力訊號排放在記錄媒體上。
(實例23)
藉由使用實例13的多層壓電元件，製造圖6B中所說明的超音波馬達。確認馬達係依據施用的交流電電壓而旋轉。
(實例24)
藉由使用實例23的超音波馬達，製造圖7A及7B中所說明的光學裝置。確認自動對焦操作係依據施用的交流電電壓而進行。
(實例25)
藉由使用實例13的多層壓電元件，製造圖9A及9B中所說明的除塵裝置。分散塑膠珠及施用交流電電壓。然後，確認令人滿意的除塵效率。
(實例26)
藉由使用實例25的除塵裝置，製造圖12中所說明的成像裝置。在操作之中，令人滿意地移除成像單元表面上的灰塵，並獲得無灰塵缺陷的影像。
(實例27)
藉由使用實例13的多層壓電元件，製造圖14中所說明的電子設備。確認喇叭係依據施用的交流電電壓而操作。
工業可應用性
本發明的壓電材料即使是在高的周溫之下也表現令人滿意的壓電性。因為其不含鉛，本發明的壓電材料對環境的負荷小。因此，本發明不含鉛的壓電材料可無任何問題地使用於使用大量壓電材料的裝置，例如液體排放頭、液體排放裝置、超音波馬達、光學裝置、振動裝置、除塵裝置、成像裝置、及電子設備。
參考示範性具體實例已說明本發明，應瞭解本發明不限於所揭示的示範性具體實例。以下申請專利範 圍的範圍係要符合最廣的解釋，以使包含所有該修飾及均等的結構和功能。
51‧‧‧第一電極
53‧‧‧第二電極
54‧‧‧壓電材料層
55‧‧‧內電極
501‧‧‧第一電極
503‧‧‧第二電極
504‧‧‧壓電材料層
505a‧‧‧內電極
505b‧‧‧內電極
506a‧‧‧外電極
506b‧‧‧外電極

Claims (15)

  1. 一種壓電材料，包含：如下通式(1)所代表的鈣鈦礦類型金屬氧化物：(Kv Biw Ba1-v-w )1-y Nax (Nby Ti1-y )O3 (1)其滿足0<v≦0.39，0<w≦0.39，0.9≦w/v≦1.1，0.80≦x≦0.95，及0.85≦y≦0.95的關係；及以關於1莫耳鈣鈦礦類型金屬氧化物計為0.04莫耳%或更高至2.00莫耳%或更低的Cu，其中該壓電材料滿足通式(1)中x<y的關係。
  2. 如申請專利範圍第1項之壓電材料，其中該壓電材料滿足通式(1)中0<v≦0.05及0<w≦0.05的關係。
  3. 一種壓電元件，其包含：第一電極；壓電材料；及第二電極，其中該壓電材料包含如申請專利範圍第1項之壓電材料。
  4. 一種多層壓電元件，其包含壓電材料層及包含內電極的電極層，其為交互層疊，其中該壓電材料層包含如申請專利範圍第1項之壓電材料。
  5. 如申請專利範圍第4項之多層壓電元件，其中該內電極包含Ag及Pd，且Ag的含量重M1對Pd的含量重M2的重量比例M1/M2滿足1.5≦M1/M2≦9.0的關係。
  6. 如申請專利範圍第4項之多層壓電元件，其中該內電極含有Ni及Cu中之至少一類。
  7. 一種用於製造如申請專利範圍第4至6項中任一項之多層壓電元件之方法，其包含如下步驟：將含有K、Bi、Ba、Na、Nb、Ti、及Cu中之至少一類的金屬化合物分散，以獲得漿料之步驟；由該漿料獲得緻密體之步驟；形成多層體之步驟，其中包括該金屬化合物及電極之該緻密體為交互層疊；及將該多層體燒結，以獲得多層壓電元件之步驟，其中該獲得多層壓電元件之步驟中之燒結溫度為1,150℃或更低。
  8. 一種液體排放頭，其包含：包含振動部分的液體槽，該部分包括如申請專利範圍第3項之壓電元件或如申請專利範圍第4項之多層壓電元件；及與該液體槽連通的射出孔口。
  9. 一種液體排放裝置，其包含：用於記錄媒體的輸送部分，及如申請專利範圍第8項之液體排放頭。
  10. 一種超音波馬達，其包含：其包括如申請專利範圍第3項之壓電元件或如申請專利範圍第4項之多層壓電元件的振動體；及使與該振動體接觸的移動體。
  11. 一種光學裝置，其包含包括如申請專利範圍第10項之超音波馬達的驅動部分。
  12. 一種振動裝置，其包含振動體，該振動體包括含有如申請專利範圍第3項之壓電元件或如申請專利範圍第4項之多層壓電元件的隔膜。
  13. 一種除塵裝置，其包含包括如申請專利範圍第12項之振動裝置的振動部分。
  14. 一種成像裝置，其包含：如申請專利範圍第13項之除塵裝置，及成像元件單元，其中該除塵裝置的隔膜係配置在該成像元件單元的光接收平面側。
  15. 一種電子設備，其包含包括如申請專利範圍第3項之壓電元件或如申請專利範圍第4項之多層壓電元件的壓電聲波組件。
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