BR112014000104B1

BR112014000104B1 - Elemento piezoelétrico, elemento piezoelétrico de múltiplas camadas, cabeçote de descarga de líquido, aparelho de descarga de líquido, motor ultrassônico, aparelho óptico, e aparelho eletrônico

Info

Publication number: BR112014000104B1
Application number: BR112014000104-9A
Authority: BR
Inventors: Jumpei Hayashi; Kenichi Takeda; Shinya Koyama; Kenichi Akashi; Tatsuo Furuta
Original assignee: Canon Kabushiki Kaisha
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2021-08-03
Also published as: KR20180075715A; RU2561601C1; US10424721B2; KR20160030590A; CN107651956B; RU2607947C2; CN107651956A; WO2013005701A1; CN103650323A; US9425380B2; CN103650323B; BR112014000104A2; US20140117811A1; EP3293874A1; KR101602427B1; KR20140040257A; RU2014103798A; EP2730020B1; EP2730020A1; KR102069989B1

Abstract

elemento piezelétrico, elemento piezelétrico de múltiplas camadas, cabeçote de descarga de líquido, aparelho de descarga de líquido, motor ultrassônico, aparelho óptico, e aparelho eletrônico. um elemento piezelétrico sem chumbo que opera estavelmente em uma ampla faixa de temperatura de operação contém um material piezelétrico sem chumbo. o elemento piezelétrico inclui um primeiro eletrodo, um segundo eletrodo, e um material piezelétrico que inclui um óxido de metal do tipo de perovskita representado por (ba1-xcax) a (ti1-yzry) o3 (em que 1,00 ? a ? 1,01, 0,02 ? x ? 0,30, 0,020 ? y ? 0,095, e y ? x) como um componente principal e manganês incorporado no óxido de metal do tipo de perovskita. o teor de manganês em relação a 100 partes por peso do óxido de metal do tipo de perovskita é 0,02 partes por peso ou superior e 0,40 partes por peso ou inferior em uma base de metal.

Description

DESCRIÇÃO Campo Técnico

[0001] A presente invenção geralmente se refere a elementos piezoelétricos, os elementos piezoelétricos constituídos por múltiplas camadas, cabeçotes de descarga de líquido, aparelhos de descarga de líquido, motores ultrassônicos, aparelhos ópticos, e aparelhos eletrônicos. Em particular, a presente invenção se refere a um elemento piezoelétrico, um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas, um cabeçote de descarga de líquido, um aparelho de descarga de líquido, um motor ultrassônico, um aparelho óptico, e um aparelho eletrônico, que não contêm chumbo e operam estavelmente nas faixas de temperatura de operação.

Arte anterior

[0002] Óxidos de metal do tipo de perovskita ABO3, tais como titanato de zirconato de chumbo (referido como "o PZT" daqui em diante), são tipicamente usados como materiais piezoelétricos. Uma vez que o PZT contém chumbo como o elemento do local A, uma preocupação foi levantada acerca do impacto do PZT sobre o ambiente. Assim, materiais piezoelétricos que usam óxidos de metal do tipo de perovskita sem chumbo são altamente desejáveis.

[0003] Um exemplo de um material piezoelétrico sem chumbo que contém um óxido de metal do tipo de perovskita é titanato de bário. Estudos sobre, e o desenvolvimento de materiais à base de titanato de bário foram conduzidos para melhorar as propriedades de titanato de bário e dispositivos que usam tais materiais foram expostos. A PTL 1 expõe um elemento piezoelétrico que usa titanato de bário com a adição de Mn, Fe, ou Cu e com alguns dos locais A sendo substituídos por Ca. Esses os elementos piezoelétricos têm fatores de qualidade mecânicos superiores àqueles de titanato de bário, mas têm baixas propriedades piezelétricas. Assim, alta voltagem foi exigida para acionar os elementos piezoelétricos.

[0004] A PTL 2 expõe um atuador e um cabeçote de descarga de líquido que usam um material preparado por adição de Ba e B ao titanato de bário. Este material tem uma vantagem de baixa temperatura de sinterização, mas tem uma constante piezelétrica d33 tão baixa quanto 65 [pC/N]. Assim, alta voltagem foi exigida para acionar o elemento piezoelétrico.

[0005] Materiais piezoelétricos que têm uma temperatura Curie de 80° C ou inferior podem sofrer despolarização em um ambiente severo, tal como compartimentos de automóveis sob o sol do verão, e podem perder piezeletricidade, como um resultado. Piezeletricidade pode ser perdida por calor gerado como um resultado de acionamento de atuadores. Lista de Citação

[0006] Literatura de Patente

[0007] PTL 1 Patente Japonesa, aberta à exposição pública, N.° 2010-120835;

[0008] PTL 2 Patente Japonesa, aberta à exposição pública, N.° 2011 -032111.

Sumário da invenção Problema Técnico

[0009] A invenção provê um elemento piezoelétrico sem chumbo que opera estavelmente em uma ampla faixa de temperatura de operação. Solução para o Problema

[0010] Um primeiro aspeto da invenção provê um elemento piezoelétrico que inclui um primeiro eletrodo, um segundo eletrodo, e um material piezoelétrico. O material piezoelétrico inclui um óxido de metal do tipo de perovskita representado pela fórmula geral (1) como um componente principal, e manganês incorporado no óxido de metal do tipo de perovskita: (Bai-xCax) a (Tii-yZry) O3 (em que 1,00 < a < 1,01, 0,02 < x < 0,30, 0,020 < y < 0,095, e y < x) (1)

[0011] O teor de manganês em relação a 100 partes por peso do óxido de metal do tipo de perovskita é 0,02 partes por peso ou superior e 0,40 partes por peso ou inferior em uma base de metal.

[0012] Um segundo aspecto da presente invenção provê um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas que inclui camadas de material piezoelétrico e eletrodos incluindo um eletrodo interno. As camadas de material piezoelétrico e os eletrodos são empilhados alternadamente. As camadas de material piezoelétrico contêm um óxido de metal do tipo de perovskita representado pela fórmula geral (1) como um componente principal, e manganês incorporado no óxido de metal do tipo de perovskita: (Ba1-xCax) a (Ti1-yZry) O3 (em que 1,00 < a < 1,01, 0,02 < x < 0,30, 0,020 < y < 0,095, e y < x) (1)

[0013] O teor de manganês em relação a 100 partes por peso do óxido de metal do tipo de perovskita é 0,02 partes por peso ou superior e 0,40 partes por peso ou inferior em uma base de metal.

[0014] Um terceiro aspecto da presente invenção provê um cabeçote de descarga de líquido que inclui um reservatório de líquido incluindo uma unidade de vibração que inclui o elemento piezoelétrico ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas descrito acima, e um orifício de descarga em comunicação com o reservatório de líquido. Um quarto aspecto da presente invenção provê um aparelho de descarga de líquido que inclui a uma unidade de transporte configurada para transportar um meio de gravação e o cabeçote de descarga de líquido descrito acima.

[0015] Um quinto aspecto da presente invenção provê um motor ultrassônico que inclui um elemento de vibração incluindo o elemento piezoelétrico ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas descrito acima e um elemento móvel em contato com o elemento de vibração. Um sexto aspecto da presente invenção provê um aparelho óptico que inclui uma unidade de acionamento incluindo o motor ultrassônico descrito acima. Um sétimo aspecto da presente invenção provê um aparelho eletrônico que inclui um componente acústico piezoelétrico incluindo o elemento piezoelétrico ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas descrito acima.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0016] Um elemento piezoelétrico sem chumbo que opera estavelmente em uma ampla faixa de temperatura de operação pode ser provido. Um cabeçote de descarga de líquido, um aparelho de descarga de líquido, um motor ultrassônico, um aparelho óptico, e um aparelho eletrônico que usam esse o elemento piezoelétrico sem chumbo podem também ser providos.

Breve Descrição dos Desenhos

[0017] A figura 1 é uma vista esquemática mostrando um elemento piezoelétrico de acordo com uma modalidade da invenção.

[0018] As figuras 2A e 2B mostram um cabeçote de descarga de líquido de acordo com uma modalidade da invenção.

[0019] As figuras 3A e 3B são, cada uma, uma vista esquemática mostrando um motor ultrassônico de acordo com uma modalidade da invenção.

[0020] A figura 4 é um gráfico mostrando a relação entre x e y de cerâmicas piezelétricas dos Exemplos de Produção 1 a 73.

[0021] As figuras 5A e 5B são, cada uma, uma vista de seção transversal mostrando um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas de acordo com uma modalidade da invenção.

[0022] A figura 6 é uma vista esquemática mostrando um aparelho de descarga de líquido de acordo com uma modalidade da invenção.

[0023] A figura 7 é outra vista esquemática mostrando o aparelho de descarga de líquido.

[0024] As figuras 8A e 8B são vistas esquemáticas mostrando um aparelho óptico de acordo com uma modalidade da invenção.

[0025] A figura 9 é uma vista esquemática mostrando o aparelho óptico.

[0026] A figura 10 é uma vista esquemática mostrando um aparelho eletrônico de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição das Modalidades

[0027] Modalidades da invenção serão agora descritas.

[0028] A figura 1 é uma vista esquemática mostrando um elemento piezoelétrico de acordo com uma modalidade da presente invenção. O elemento piezoelétrico inclui um material piezoelétrico 2, e um primeiro eletrodo 1 e um segundo eletrodo 3 associado com o material piezoelétrico 2.

[0029] O elemento piezoelétrico inclui pelo menos um primeiro eletrodo, um material piezoelétrico, e um segundo eletrodo. O material piezoelétrico contém um óxido de metal do tipo de perovskita representado pela fórmula geral (1) como um componente principal e manganês (Mn) incorporado no óxido de metal do tipo de perovskita: (Bai-xCax) a (Tii-yZry) O3 (em que 1,00 < a < 1,01, 0,02 < x < 0,30, 0,020 < y < 0,095, e y < x) (1)

[0030] O teor de Mn em relação a 100 partes por peso do óxido de metal é 0,02 partes por peso ou superior e 0,40 partes por peso ou inferior em uma base de metal.

[0031] Cada um do primeiro e do segundo eletrodos é constituído por uma camada eletricamente condutora tendo uma espessura de cerca de 5 nm até cerca de 2000 nm. O material usado para formar os eletrodos pode ser qualquer material comumente usado em os elementos piezoelétricos. Exemplos do mesmo incluem metais, tais como Ti, Pt, Ta, Ir, Sr, In, Sn, Au, Al, Fe, Cr, Ni, Pd, Ag, e Cu e compostos dos mesmos.

[0032] O primeiro e o segundo eletrodos podem, cada um, ser compostos de um desses materiais, ou podem, cada um, ser constituídos por uma estrutura constituída por múltiplas camadas preparada por empilhamento de dois ou superior desses materiais. O primeiro e o segundo eletrodos podem ser compostos de materiais diferentes entre si.

[0033] O método para produzir o primeiro e o segundo eletrodos podem ser qualquer. Por exemplo, os eletrodos podem ser formados por cozedura de uma pasta de metal, por metalização por pulverização catódica, ou por deposição de vapor. O primeiro e o segundo eletrodos podem ser padrões, quando desejado.

[0034] Nesta descrição, um óxido de metal do tipo de perovskita se refere a um óxido de metal tendo uma estrutura do tipo de perovskita que é idealmente uma estrutura cúbica de cristal, como descrita em Iwanami Rikagaku Jiten, 5a edição (publicado em gaxeta 20 de Fevereiro de 1998 por Iwanami Shoten Publishers). Um óxido de metal tendo uma estrutura do tipo de perovskita é usualmente expresso por uma fórmula química, ABO3. O elemento A e o elemento B em um óxido de metal do tipo de perovskita assumem a forma de íons e ocupam posições particulares em uma célula unitária, chamadas locais A e locais B, respectivamente. Por exemplo, em uma célula unitária de um sistema de cristal cúbico, o elemento A ocupa os vértices do cubo e o elemento B ocupa a posição do centro do corpo do cubo. O elemento O é oxigênio na forma de um ânion e ocupa as posições do centro de face do cubo.

[0035] No óxido de metal representado pela fórmula geral (1) acima, bário (Ba) e cálcio (Ca) sãos elementos de metal que ocupam os locais A e titânio (Ti) e zircônio (Zr) sãos elementos de metal que ocupam os locais B. Note que alguns dos átomos de Ba e Ca podem ocupar os locais B e/ou alguns dos átomos de Ti e Zr pode ocupar os locais A.

[0036] Na fórmula geral (1), a razão molar do elemento de local B para O é 1:3. Um óxido de metal tendo uma razão entre elemento de local B/O ligeiramente desviada daquela, por exemplo, 1,00:2,94 a 1,00:3,06, é ainda incluído no escopo da presente invenção desde que o óxido de metal tenha uma estrutura do tipo de perovskita como uma fase principal.

[0037] A análise estrutural através de difração por raios-X ou difração por feixe de elétrons pode ser usada para determinar se um óxido de metal tem uma estrutura do tipo de perovskita, por exemplo.

[0038] O material piezoelétrico pode assumir qualquer forma, por exemplo, uma cerâmica, pó, cristal simples, filme, lama, ou similar, mas é preferivelmente uma cerâmica. Nesta descrição, uma "cerâmica" se refere a um agregado (também referido como volume) de grãos de cristal basicamente compostos de um óxido de metal e consolidados por tratamento térmico, e é um policristal. Uma "cerâmica" pode também se referir a uma cerâmica que foi processada depois de sinterização.

[0039] Na fórmula geral (1) acima, a representa a razão entre a quantidade molar total de Ba e Ca nos locais A e a quantidade molar total de Ti e Zr nos locais B e está em uma faixa de 1,00 < a < 1,01. Quando a é menor do que 1,00, o crescimento anormal de grãos imediatamente ocorre e a resistência mecânica do material é diminuída. Quando a é maior do que 1,01, a temperatura necessária para o crescimento de grãos torna-se excessivamente alta e a sinterização não pode ser obtida em um forno de combustão comum. Aqui, "sinterização não pode ser obtida" se refere a um estado no qual a densidade não é suficientemente aumentada ou um grande número de poros e defeitos está presente no material piezoelétrico.

[0040] Na fórmula geral (1), x representa a razão molar de Ca nos locais A e está em uma faixa de 0,02 < x < 0,30. Quando x é menor do que 0,02, a perda dielétrica (tanδ) aumenta. Quando a perda dielétrica é aumentada, a quantidade de calor gerado quando uma voltagem é aplicada ao elemento piezoelétrico para acionar o elemento piezoelétrico aumenta e a eficiência de acionamento pode ser degradada. Quando x é maior do que 0,30, a propriedade piezelétrica pode não ser suficiente.

[0041] Na fórmula geral (1), y representa a razão molar de Zr nos locais B e está em uma faixa de 0,020 < y < 0,095. Quando y é menor do que 0,020, a propriedade piezelétrica pode não ser suficiente. Quando y é maior do que 0,095, a temperatura Curie (Tc) torna-se inferior a 85° C e a propriedade piezelétrica será perdida a alta temperatura.

[0042] Nesta descrição, uma temperatura Curie se refere a uma temperatura na qual ferroeletricidade é perdida. Exemplos do método para detectar a temperatura incluem um método de medir diretamente a temperatura na qual ferroeletricidade é perdida por variação da temperatura de medição e um método de medição da constante dielétrica usando campos de CA por minuto, enquanto se varia a temperatura de medição e determina a temperatura na qual a constante dielétrica é maximal.

[0043] Na fórmula geral (1), a razão molar de Ca x e a razão molar de Zr y satisfazem y < x. Quando y > x, a perda dielétrica pode aumentar e a propriedade de isolamento pode ser insuficiente. Quando todas das faixas concernentes a x e y, descritas até agora, são satisfeitas simultaneamente, a temperatura de transição de fase de estrutura de cristal (ponto de transição de fase) pode ser deslocada a partir da temperatura próxima à do ambiente para uma temperatura abaixo da faixa de temperatura de operação e assim o dispositivo pode ser estavelmente acionado em uma ampla faixa de temperatura.

[0044] O método para determinar a composição do material piezoelétrico usado no elemento piezoelétrico não é particularmente limitado. Exemplos do método incluem Análise de fluorescência por raios-X, espectroscopia de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP), e espectrometria por absorção atômica. As relações de peso e relações composicionais dos elementos contidos no material piezoelétrico podem ser determinadas por qualquer desses métodos.

[0045] O material piezoelétrico usado no elemento piezoelétrico tem um teor de Mn de 0,02 partes por peso ou superior e 0,40 partes por peso ou inferior em uma base de metal em relação a 100 partes por peso do óxido de metal. O material piezoelétrico tendo um teor de Mn dentro dessa faixa exibe uma melhor propriedade de isolamento e um melhor fator de qualidade mecânico. Aqui, o fator de qualidade mecânico se refere a um fator que indica uma perda elástica causada por oscilação quando o material piezoelétrico é usado em um oscilador. A magnitude do fator de qualidade mecânico é observada como uma acuidade de uma curva de ressonância na medição de impedância. Em outras palavras, o fator de qualidade mecânico é um fator que indica a acuidade da ressonância de um oscilador. Presumivelmente, a propriedade de isolamento e o fator de qualidade mecânico são melhorados por introdução de dipolos defeituosos devidos a Mn tendo uma valência diferente daquela de Ti e Zr e a geração de campos elétricos internos que resultam disso. Quando um campo elétrico interno está presente, um elemento piezoelétrico formado por meio do uso do material piezoelétrico e operado por aplicação de voltagem exibe confiabilidade por longo prazo.

[0046] O termo "em uma base de metal" com referência ao teor de Mn se refere a um valor determinado por primeiro determinar as quantidades baseadas em óxido dos elementos que constituem o óxido de metal representado pela fórmula geral (1) com base nos teores de Ba, Ca, Ti, Zr, e Mn, medidos por XRF, espectroscopia de emissão atômica por ICP, espectroscopia por absorção atômica, ou similar e então cálculo da razão entre o peso de Mn em relação a 100 partes por peso da quantidade total dos elementos que constituem o óxido de metal em uma base de peso.

[0047] Quando o teor de Mn é menor do que 0,02 partes por peso, o efeito do tratamento de polarização não é suficiente para acionar o dispositivo. Quando o teor de Mn é maior do que 0,40 partes por peso, a propriedade piezelétrica não é suficiente e cristais tendo uma estrutura hexagonal que não contribui para a propriedade piezelétrica emergem.

[0048] Manganês não é limitado a Mn metálico e pode assumir qualquer forma, desde que manganês seja contido como um componente no material piezoelétrico. Por exemplo, manganês pode ser dissolvido nos locais B ou pode ser incluído nos limites de grão. Manganês pode assumir a forma de um metal, íon, óxido, sal de metal, ou complexo no material piezoelétrico. Preferivelmente, manganês é dissolvido nos locais B, dos pontos de vista de propriedade de isolamento e capacidade de sinterização. Quando manganês é dissolvido nos locais B, uma faixa preferível da razão molar A/B para dispositivos ressonadores (dispositivos rígidos), tais como sensores piezoelétricos, transformadores piezoelétricos, e motores ultrassónicos, que operam em frequências de ressonância, é 0,993 < A/B < 0,998, em que A é a quantidade molar de Ba e Ca nos locais A e B é a quantidade molar de Ti, Zr, e Mn nos locais B. Um elemento piezoelétrico que tem uma A/B dentro dessa faixa exibe uma alta constante piezelétrica e um alto fator de qualidade mecânico e forma assim um dispositivo que tem durabilidade superior. Uma faixa preferível de A/B para atuadores de deslocamento (dispositivos macios), tais como atuadores de captação ópticos e cabeçotes de descarga de líquido que operam em frequências não ressonantes é 0,996 < A/B < 0,999. Os elementos piezoelétricos que têm uma A/B dentro dessas faixas podem exibir uma alta constante piezelétrica, uma baixa perda dielétrica, e alta durabilidade.

[0049] O material piezoelétrico usado no elemento piezoelétrico pode conter componentes (daqui em diante referidos como componentes auxiliares) diferentes do composto representado pela fórmula geral (1) e Mn, desde que as propriedades não sejam modificadas. O teor total dos componentes auxiliares pode ser 1,2 partes por peso ou inferior em relação a 100 partes por peso do óxido de metal representado pela fórmula geral (1). Quando o teor de componente auxiliar excede 1,2 partes por peso, a propriedade piezelétrica e a propriedade de isolamento do material piezoelétrico podem ser degradadas. O teor dos elementos de metal diferentes de Ba, Ca, Ti, Zr, e Mn entre os componentes auxiliares é preferivelmente 1,0 partes por peso ou inferior em uma base de óxido, ou 0,9 partes por peso ou inferior em uma base de metal em relação ao material piezoelétrico. Nesta descrição, "elementos de metal" incluem elementos de semimetal, tais como Si, Ge, e Sb.

[0050] Quando o teor dos elementos de metal diferentes de Ba, Ca, Ti, Zr, e Mn entre os componentes auxiliares excede 1,0 partes por peso em uma base de óxido ou 0,9 partes por peso em uma base de metal em relação ao material piezoelétrico, a propriedade piezelétrica e a propriedade de isolamento do material piezoelétrico podem ser significantemente degradadas. O teor total de Li, Na, Mg, e Al entre os componentes auxiliares pode ser 0,5 partes por peso ou inferior em uma base de metal em relação ao material piezoelétrico. Quando o teor total de Li, Na, Mg, e Al entre os componentes auxiliares excede 0,5 partes por peso em uma base de metal em relação ao material piezoelétrico, sinterização insuficiente pode ocorrer. O total de Y e V entre os componentes auxiliares pode ser 0,2 partes por peso ou inferior em uma base de metal em relação ao material piezoelétrico. Quando o teor total de Y e V excede 0,2 partes por peso em uma base de metal em relação ao material piezoelétrico, o tratamento de polarização pode tornar-se difícil.

[0051] Exemplos dos componentes auxiliares incluem auxiliares de sinterização, tais como Si e Cu. As matérias-primas de Ba e Ca, comercialmente disponíveis, contêm Sr na qualidade de uma impureza inevitável e assim o material piezoelétrico pode conter uma quantidade de impureza de Sr. Similarmente, uma matéria-prima comercialmente disponível contém Nb na qualidade de uma impureza inevitável e uma matéria-prima de Zr comercialmente disponível contém Hf na qualidade de uma impureza inevitável. Assim, o material piezoelétrico pode conter quantidades de impureza de Nb e Hf.

[0052] O método para medir os pesos dos componentes auxiliares não é particularmente limitado. Exemplos do método incluem a análise de fluorescência por raios-X, espectroscopia de emissão atômica por ICP, e espectrometria por absorção atômica.

[0053] O material piezoelétrico usado no elemento piezoelétrico pode ser constituído por grãos de cristal tendo um diâmetro equivalente circular médio de 1 μm ou superior e 10 μm ou inferior. Quando o diâmetro equivalente circular médio está dentro desta faixa, o material piezoelétrico pode exibir boa propriedade piezelétrica e boa resistência mecânica. Quando o diâmetro equivalente circular médio é menor do que 1 μm, a propriedade piezelétrica pode ser insuficiente. Quando o diâmetro equivalente circular médio é maior do que 10 μm, a resistência mecânica pode ser degradada. Uma faixa mais preferível é 3 μm ou superior e 8 μm ou inferior.

[0054] Nesta descrição, um "diâmetro equivalente circular" se refere ao que é geralmente conhecido como um "diâmetro de área projetada" numa microscopia e indica o diâmetro de um círculo que tem a mesma área que a área projetada de um grão de cristal. Nesta invenção, o método para medir o diâmetro equivalente circular não é particularmente limitado. Por exemplo, uma imagem de uma superfície de um material piezoelétrico pode ser obtida com um microscópio de polarização ou um microscópio eletrônico de varrimento e a imagem pode ser processada para determinar o diâmetro equivalente circular. Uma vez que a ampliação ótima difere na dependência do diâmetro de grão a ser analisado, um microscópio óptico e um microscópio eletrônico podem ser apropriadamente usados. O diâmetro equivalente circular pode ser determinado a partir de uma imagem de uma superfície polida ou uma seção transversal em lugar de uma superfície do material.

[0055] A densidade relativa do material piezoelétrico usado no elemento piezoelétrico pode ser 93% ou superior e 100% ou inferior.

[0056] Quando a densidade relativa é menor do que 93%, a propriedade piezelétrica e/ou fator de qualidade mecânico podem não ser satisfatórios e a resistência mecânica pode ser degradada.

[0057] O componente principal do material piezoelétrico usado no elemento piezoelétrico tem x e y satisfazendo 0,125 < x < 0,175 e 0,055 < y < 0,090, respectivamente, e o teor de Mn é 0,02 partes por peso ou superior e 0,10 partes por peso ou inferior em relação a 100 partes por peso do óxido de metal.

[0058] Um elemento piezoelétrico que usa um material piezoelétrico dentro dessa faixa composicional é particularmente apropriado para um atuador de deslocamento (a.k.a., dispositivo macio), tal como um atuador de captação óptico ou um cabeçote de descarga de líquido. Quando x indicando a razão molar de Ca é menor do que 0,125, a durabilidade pode ser degradada. Quando x é maior do que 0,175, a constante de deformação piezelétrica pode ser diminuída. Preferivelmente, 0,140 < x < 0,175. Quando y indicando a razão molar de Zr é menor do que 0,055, a constante de deformação piezelétrica pode ser diminuída. Quando y é maior do que 0,09, a temperatura Curie irá diminuir e assim a faixa de temperatura de operação do dispositivo pode ser estreitada. Preferivelmente, 0,055 < y < 0,075. Quando o teor de Mn é menor do que 0,02 partes por peso, o tratamento de polarização pode não ser conduzido satisfatoriamente. Em um teor de Mn maior do que 0,10 partes por peso, a constante de deformação piezelétrica pode ser diminuída. Uma faixa preferível para a é 1,000 < a < 1,005.

[0059] O componente principal do material piezoelétrico usado no elemento piezoelétrico preferivelmente tem x e y respectivamente satisfazendo 0,155 < x < 0,300 e 0,041 < y < 0,069. O teor de Mn é preferivelmente 0,12 partes por peso ou superior e 0,40 partes por peso ou inferior em uma base de metal em relação a 100 partes por peso do componente principal metal óxido.

[0060] Um elemento piezoelétrico usando o material piezoelétrico dentro dessa faixa composicional é particularmente apropriado para dispositivos de ressonância (dispositivos rígidos), tais como sensores piezoelétricos, transformadores piezoelétricos, e motores ultrassônicos. Quando x indicando a razão molar de Ca é menor do que 0,155, o fator de qualidade mecânico pode ser diminuído. Quando x é maior do que 0,300, a constante de deformação piezelétrica pode ser degradada. Preferivelmente, 0,160 < x < 0,300. Quando y indicando a razão molar de Zr é menor do que 0,041, a constante de deformação piezelétrica pode ser diminuída. Quando y é maior do que 0,069, a faixa de temperatura de operação do dispositivo pode ser estreitada. Preferivelmente, 0,045 < y < 0,069. Quando o teor de Mn é menor do que 0,12 partes por peso, o fator de qualidade mecânico pode ser diminuído e o consumo de energia durante a operação do dispositivo em uma frequência ressonante pode aumentar. Quando o teor de Mn é maior do que 0,40 partes por peso, a constante de deformação piezelétrica pode ser diminuída e uma voltagem mais alta pode ser necessária para acionar o dispositivo. Preferivelmente, o teor de Mn é 0,20 partes por peso ou superior e 0,40 partes por peso ou inferior. Uma faixa preferível para a é 1,004 < a < 1,009.

[0061] Um método para produzir o material piezoelétrico usado no elemento piezoelétrico não é particularmente limitado. A fim de produzir uma cerâmica piezelétrica, pós sólidos, tais como óxidos, sais de carbonato, sais de nitrato, sais de oxalato, e similares, contendo os elementos que constituem a cerâmica, podem ser sinterizados a uma pressão normal, que é um processo típico. As matérias-primas são compostos de metal, tais como um composto de Ba, um composto de Ca, um composto de Ti, um composto de Zr, e um composto de Mn.

[0062] Exemplos do composto de Ba que pode ser usado incluem óxido de bário, carbonato de bário, oxalato de bário, acetato de bário, nitrato de bário, titanato de bário, zirconato de bário, e titanato de zirconato de bário.

[0063] Exemplos do composto de Ca que pode ser usado incluem óxido de cálcio, carbonato de cálcio, oxalato de cálcio, acetato de cálcio, titanato de cálcio, e zirconato de cálcio.

[0064] Exemplos do composto de Ti que pode ser usado incluem óxido de titânio, titanato de bário, titanato de zirconato de bário, e titanato de cálcio.

[0065] Exemplos do composto de Zr que pode ser usado incluem óxido de zircônio, zirconato de bário, titanato de zirconato de bário, e zirconato de cálcio.

[0066] Exemplos do composto de Mn que pode ser usado incluem carbonato de manganês, óxido de manganês, dióxido de manganês, acetato de manganês, e tetróxido de trimanganês.

[0067] As matérias-primas para ajustar a razão molar a, isto é, a quantidade molar de Ba e Ca nos locais A para a quantidade molar de Ti e Zr nos locais B da cerâmica piezelétrica usada no elemento piezoelétrico não são particularmente limitadas. O mesmo efeito pode ser obtido a partir de um composto de Ba, um composto de Ca, um composto de Ti, e um composto de Zr.

[0068] O método para granular os pós de matéria-prima da cerâmica piezelétrica usada no elemento piezoelétrico não é particularmente limitado. Do ponto de vista de uniformidade de diâmetro de partícula do pó resultante, um método de pulverização a seco pode ser empregado.

[0069] Exemplos do ligante usado na granulação incluem álcool polivinílico (PVA), polivinil butiral (PVB), e resinas acrílicas. A quantidade de ligante adicionado é preferivelmente 1 a 10 partes por peso e mais preferivelmente 2 a 5 partes por peso do ponto de vista do aumento da densidade de um compacto.

[0070] O método para sinterização da cerâmica piezelétrica usada no elemento piezoelétrico não é particularmente limitado. A sinterização pode ser conduzida com um forno elétrico ou um forno a gás ou por um método de aquecimento elétrico, um método de sinterização por micro-ondas, um método de sinterização por microondas de milímetro, ou prensagem isostática a quente (HIP). A sinterização usando um forno elétrico ou a gás pode ser conduzida em um forno contínuo ou um forno de produção em lotes.

[0071] A temperatura de sinterização da cerâmica no método de sinterização descrito acima não é particularmente limitada. A temperatura de sinterização pode ser uma temperatura que permite que os compostos reajam e sofram suficiente crescimento de cristal. A temperatura de sinterização é preferivelmente 1200° C ou superior e 1550° C ou inferior e mais preferivelmente 1300° ou superior e 1480° C ou inferior, do ponto de vista da produção do diâmetro de grão da cerâmica para estar dentro da faixa de 1 μm a 10 μm. Uma cerâmica piezelétrica sinterizada dentro desta faixa de temperatura exibe uma boa propriedade piezelétrica.

[0072] A fim de estabilizar as propriedades da cerâmica piezelétrica obtida por sinterização enquanto se obtém alta reprodutibilidade, a temperatura de sinterização pode ser mantida constante dentro da faixa acima descrita e a sinterização pode ser conduzida por 2 a 24 horas. Um método de sinterização de duas etapas pode ser empregado, mas rápidas variações de temperatura não são desejáveis do ponto de vista de produtividade.

[0073] A cerâmica piezelétrica pode ser tratada termicamente a uma temperatura de 1000° C ou superior depois de ser polida. Quando uma cerâmica piezelétrica é mecanicamente polida, uma tensão residual ocorre dentro da cerâmica piezelétrica. Essa tensão residual pode ser relaxada por tratamento térmico a 1000° C ou superior e a propriedade piezelétrica da cerâmica piezelétrica pode ser ainda mais melhorada. O tratamento térmico também tem um efeito de eliminação dos pós de matéria-prima, tais como carbonato de bário, precipitados em porções limítrofes de grão. A quantidade de tempo para o tratamento térmico não é particularmente limitada, mas pode ser 1 hora ou superior longo.

[0074] O elemento piezoelétrico pode ter eixos de polarização orientados em uma direção particular. Quando os eixos de polarização são orientados em uma direção particular, a constante piezelétrica do elemento piezoelétrico é aumentada. O método de polarização para o elemento piezoelétrico não é particularmente limitado. O tratamento de polarização pode ser conduzido no ar ou no óleo de silicone. A temperatura durante a polarização pode ser 60° C a 100° C, mas as condições ótimas ligeiramente variam na dependência da composição da cerâmica piezelétrica que constitui o dispositivo. O campo elétrico aplicado para conduzir o tratamento de polarização pode ser 800 V/mm a 2,0 kV/mm.

[0075] A constante piezelétrica e fator de qualidade mecânico do elemento piezoelétrico podem ser calculados a partir de uma frequência ressonante e de uma frequência antirressonante medida com um analisador de impedância, comercialmente disponível, na base da Associação dos Fabricantes de Materiais Eletrônicos de Normas do Japão (Electronic Materials Manufacturers Association of Japan Standard) (EMAS-6100). Este método é daqui em diante referido como um método de ressonância - antirressonância.

[0076] O elemento piezoelétrico de múltiplas camadas

[0077] Os elementos piezoelétricos constituídos por múltiplas camadas de acordo com modalidades da invenção serão agora descritos.

[0078] Um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas de acordo com uma modalidade é constituído por empilhamento alternado de camadas de material piezoelétrico e eletrodos (incluindo um ou superior eletrodos internos). As camadas de material piezoelétrico são compostas, cada uma, de um material piezoelétrico que contém um óxido de metal do tipo de perovskita representado pela fórmula geral (1) abaixo como um componente principal e manganês (Mn) incorporado no óxido de metal do tipo de perovskita: (Bai-xCax) a (Tii-yZry) O3 (em que 1,00 < a < 1,01, 0,02 < x < 0,30, 0,020 < y < 0,095, e y < x) (1)

[0079] O teor de Mn é 0,02 partes por peso ou superior e 0,40 partes por peso ou inferior em uma base de metal em relação a 100 partes por peso do óxido de metal.

[0080] As figuras 5A e 5B são, cada uma, uma vista de seção transversal mostrando uma estrutura de um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas de acordo com uma modalidade. O elemento piezoelétrico de múltiplas camadas inclui camadas de material piezoelétrico e eletrodos (incluindo um ou superior eletrodos internos) que são empilhados alternadamente. As camadas de material piezoelétrico são compostas do material piezoelétrico acima mencionado. Os eletrodos podem incluir eletrodos internos e eletrodos externos.

[0081] A figura 5A mostra um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas de acordo com uma modalidade. O elemento piezoelétrico de múltiplas camadas inclui duas camadas de material piezoelétrico 54 e uma camada de um eletrodo interno 55 alternadamente empilhadas, e a pilha resultante é ensanduichada entre um primeiro eletrodo 51 e um segundo eletrodo 53. O número de camadas das camadas de material piezoelétrico e o número de camadas de eletrodos internos podem ser aumentados, como mostrado na figura 5B, e não são particularmente limitados.

[0082] A figura 5B mostra um elemento piezoelétrico constituído por múltiplas camadas de acordo com outra modalidade. O elemento piezoelétrico constituído por múltiplas camadas inclui nove camadas de camadas de material piezoelétrico 504 e oito camadas de eletrodos internos 505 que são empilhados alternadamente, e a pilha resultante é ensanduichada entre um primeiro eletrodo 501 e um segundo eletrodo 503. Um eletrodo externo 506a e um eletrodo externo 506b para o curto- circuito dos eletrodos internos alternadamente empilhados são dispostos sobre as superfícies laterais da pilha.

[0083] Os eletrodos internos 55 e 505 e os eletrodos externos 506a e 506b podem ter um tamanho e um formato diferentes daqueles das camadas de material piezoelétrico 54 e 504 e podem ser divididos em uma pluralidade de segmentos.

[0084] Cada um dos eletrodos internos 55 e 505 e dos eletrodos externos 506a e 506b é constituído por uma camada condutora que tem uma espessura de cerca de 5 nm a 2000 nm. O material para isto não é particularmente limitado e qualquer material que é usualmente usado nos elementos piezoelétricos pode ser usado. Exemplos de um tal material incluem metais, tais como Ti, Pt, Ta, Ir, Sr, In, Sn, Au, Al, Fe, Cr, Ni, Pd, Ag, e Cu e compostos dos mesmos. Cada um dos eletrodos internos 55 e 505 e dos eletrodos externos 506a e 506b pode ser composto de um desses materiais ou uma mistura ou uma liga de dois ou superior desses materiais, ou pode ser constituído por uma estrutura constituída por múltiplas camadas preparada por empilhamento de dois ou superior desses materiais. Os eletrodos podem ser compostos de materiais diferentes entre si. Os eletrodos internos 55 e 505 podem ser compostos principalmente de Ni, uma vez que Ni é um material de eletrodo de baixo custo.

[0085] Como mostrado na figura 5B, os eletrodos incluindo os eletrodos internos 505 podem ser curto-circuitados um a partir do outro para produzir correspondência de fases de voltagem de acionamento. Por exemplo, os eletrodos internos 505, o primeiro eletrodo 501, e o segundo eletrodo 503 podem ser curto-circuitados de uma maneira alternada. A forma de curto-circuitagem entre os eletrodos não é particularmente limitada. Eletrodos e/ou fios metálicos podem ser formados nas superfícies laterais de um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas para conduzir a curto-circuitagem, ou através de furos que penetram nas camadas de material piezoelétrico 504, podem ser formados e cheios com um material condutor de forma a curto-circuitar os eletrodos.

[0086] O método para produzir um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas não é particularmente limitado. Um exemplo é um método que inclui uma etapa (A) de preparar lama por dispersar um pó de composto de metal contendo pelo menos Ba, Ca, Ti, Zr, e Mn, uma etapa (B) de obter um compacto por colocação da lama sobre um substrato, uma etapa (C) de formar um eletrodo sobre o compacto, e uma etapa (D) de obter um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas por sinterização do compacto sobre o qual o eletrodo foi formado.

[0087] Nesta descrição, um "pó" se refere a um grupo de partículas sólidas. Um pó pode ser um grupo de partículas que contém, cada grupo, Ba, Ca, Ti, Zr, e Mn ou um grupo de uma pluralidade de tipos de partículas contendo diferentes elementos.

[0088] Exemplos do pó de composto de metal usado na etapa (A) incluem um composto de Ba, um composto de Ca, um composto de Ti, um composto de Zr, e um composto de Mn. Exemplos do composto de Ba que pode ser usado incluem óxido de bário, carbonato de bário, oxalato de bário, acetato de bário, nitrato de bário, titanato de bário, zirconato de bário, e titanato de zirconato de bário.

[0089] Exemplos do composto de Ca que pode ser usado incluem óxido de cálcio, carbonato de cálcio, oxalato de cálcio, acetato de cálcio, titanato de cálcio, zirconato de cálcio, e zirconato de titanato de cálcio.

[0090] Exemplos do composto de Ti que pode ser usado incluem óxido de titânio, titanato de bário, titanato de zirconato de bário, e titanato de cálcio.

[0091] Exemplos do composto de Zr que pode ser usado incluem zircônio óxido, zirconato de bário, titanato de zirconato de bário, e zirconato de cálcio.

[0092] Exemplos do composto de Mn que pode ser usado incluem carbonato de manganês, óxido de manganês, dióxido de manganês, acetato de manganês, e tetróxido de trimanganês.

[0093] Um exemplo de um método para preparar uma lama na etapa (A) é como segue. A um pó de composto de metal, um solvente tendo um peso de 1,6 a 1,7 maior do que aquele do pó de composto de metal é adicionado, seguido por mistura. Exemplos do solvente que pode ser usado incluem tolueno, etanol, um solvente misturado de tolueno-etanol, n-butil acetato, e água. A mistura resultante é misturada em um moinho de esferas por 24 horas e um ligante e um plastificante são adicionados à mesma. Exemplos do ligante incluem álcool polivinílico (PVA), polivinil butiral (PVB), e resinas acrílicas. Quando PVB é usado como o ligante, o ligante é pesado de forma que a razão em peso de solvente para PVB é, por exemplo, 88:12. Exemplos do plastificante incluem sebacato de dioctilo, ftalato de dioctilo, e ftalato de dibutilo. Quando ftalato de dibutilo é usado como o plastificante, ftalato de dibutilo é pesado de forma que o seu peso é mesmo que aquele do ligante. Então, a mistura resultante é novamente misturada em um moinho de esferas durante a noite. As quantidades do solvente e do ligante são ajustadas de forma que a viscosidade da lama é de 300 a 500 mPa's.

[0094] O compacto preparado na etapa (B) é uma mistura em forma de folha do pó de composto de metal, do ligante, e do plastificante. Um exemplo de um método para preparar o compacto na etapa (B) é um método de formação de folha. Um método de lâmina raspadeira pode ser empregado no método de formação de folha. Um método de lâmina raspadeira é um método que inclui aplicar lama ao substrato por meio do uso de uma lâmina raspadeira e secar a lama aplicada para formar um compacto em forma de folha. Um filme de tereftalato de polietileno (PET) pode ser usado como o substrato, por exemplo. Uma superfície de um filme de PET, sobre a qual a lama deve ser colocada, pode ser revestida com um revestimento de flúor antecipadamente para facilitar a separação do compacto. A lama pode ser secada por ar ou ar quente. A espessura do compacto não é particularmente limitada e pode ser ajustada de acordo com a espessura do elemento piezoelétrico de múltiplas camadas. A espessura do compacto pode ser aumentada por aumento da viscosidade da lama, por exemplo.

[0095] O método para produzir os eletrodos, por exemplo, eletrodos internos 505 e eletrodos externos 506a e 506b, na etapa (C), não é particularmente limitado. Os eletrodos podem ser formados pelo cozimento de uma pasta de metal, ou por um método, tal como a metalização por pulverização catódica, deposição de vapor, ou impressão. A espessura e passo das camadas de material piezoelétrico 504 podem ser diminuídos para reduzir a voltagem de acionamento. Em um tal caso, um processo de formação de uma pilha incluindo precursores das camadas de material piezoelétrico 504 e eletrodos internos 505 e então o cozimento da pilha resultante é selecionado. Quando este processo é selecionado, o material dos eletrodos internos 505 é desejavelmente um material que não sofre variações em formatos ou deterioração de condutividade em uma temperatura necessária para sinterizar as camadas de material piezoelétrico 504. Metais, tais como Ag, Pd, Au, Cu, e Ni, que têm pontos de fusão mais baixos e são menos caros do que Pt, e ligas de tais metais, podem ser usados para formar eletrodos, tais como os eletrodos internos 505 e os eletrodos externos 506a e 506b. Alternativamente, os eletrodos externos 506a e 506b podem ser formados depois de a pilha ter sido cozida e, em um tal caso, podem ser compostos de Al ou de um material de eletrodo à base de carbono em adição a Ag, Pd, Cu, ou Ni.

[0096] Os eletrodos podem ser formados por um método de serigrafia. Um método de serigrafia envolve aplicar uma pasta de metal em um compacto sobre um substrato através de uma placa reticulada por meio do uso de uma espátula. Uma malha reticulada é formada em pelo menos parte da placa reticulada. Assim, a pasta de metal é aplicada ao compacto somente nas porções em que a malha reticulada é formada. A malha reticulada na placa reticulada pode ter um padrão formado na mesma. O padrão é transferido para o compacto por meio do uso da pasta de metal de maneira a formar um eletrodo com padrão sobre o compacto.

[0097] Depois de o eletrodo ser formado na etapa (C) e o compacto com o eletrodo ser separado a partir do substrato, uma ou uma pluralidade de camadas dos compactos são ligadas por compressão. Exemplos do método de ligação por compressão incluem prensagem uniaxial, prensagem isostática a frio, e prensagem isostática a quente. A ligação por compressão pode ser conduzida por prensagem isostática a quente, uma vez que pressão pode ser uniformemente e isostaticamente aplicada aos compactos. A ligação por compressão pode ser conduzida mediante aquecimento a uma temperatura perto da temperatura de transição para vidro do ligante para a ligação satisfatória. Dois ou superior dos compactos podem ser empilhados e ligados por compressão até uma desejada espessura ser obtida. Por exemplo, 10 a 100 camadas de compactos podem ser empilhadas e termicamente ligadas por compressão por 10 segundos até 10 minutos por aplicação de uma pressão de 10 a 60 MPa em uma direção de empilhamento a 50° C até 80° C para formar uma estrutura constituída por múltiplas camadas. Marcas de alinhamento podem ser afixadas aos eletrodos de forma que uma pluralidade de camadas de compactos pode ser precisamente alinhada e empilhada. Alternativamente, o empilhamento preciso pode ser conduzido por formação de furos atravessantes para o alinhamento nos compactos.

[0098] Embora a temperatura de sinterização do compacto na etapa (D) não seja particularmente limitada, a temperatura de sinterização pode ser uma temperatura na qual os compostos podem reagir e suficiente crescimento de cristal ocorre. A temperatura de sinterização é preferivelmente 1200° C ou superior e 1550° C ou inferior e mais preferivelmente 1300° C ou superior e 1480° C ou inferior para ajustar o diâmetro de grão da cerâmica para estar dentro de uma faixa de 1 μm a 10 μm. Um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas, sinterizado dentro desta faixa de temperatura, exibe uma boa propriedade piezelétrica.

[0099] Quando um material composto principalmente de Ni é usado nos eletrodos na etapa (C), a etapa (D) pode ser conduzida em um forno capaz de inflamação atmosférica. O ligante é calcinado e removido a uma temperatura de 200° C a 600° C em uma atmosfera ambiente e então o compacto é sinterizado a uma temperatura de 1200° C a 1550° C em uma atmosfera redutora. Uma atmosfera redutora se refere a uma atmosfera principalmente composto de um gás misturado de hidrogênio (H2) e nitrogênio (N2). A razão de volume entre hidrogênio e nitrogênio pode ser H2: N2 = 1:99 a 10:90. O gás misturado pode conter oxigênio. A concentração de oxigênio é 10-12 Pa ou superior e 10-4 Pa ou inferior e preferivelmente 10-8 Pa ou superior e 10-5 Pa ou inferior. A concentração de oxigênio pode ser medida com um sensor de oxigênio do tipo de zircônia. Uma vez que eletrodos de Ni são usados, o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas pode ser produzido a um baixo custo. Depois da combustão na atmosfera redutora, o compacto pode ser resfriado para 600° C e a atmosfera pode ser modificada para a atmosfera ambiente (atmosfera oxidante) para conduzir um tratamento por oxidação. Depois de o compacto ser descarregado a partir do forno de combustão, uma pasta condutora é aplicada a uma superfície lateral do compacto, em que as extremidades dos eletrodos internos são expostas, e secada para formar um eletrodo externo. Cabeçote de descarga de líquido

[00100] Um cabeçote de descarga de líquido de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui pelo menos um orifício de descarga em comunicação com um reservatório de líquido equipado com uma unidade de vibração que inclui um elemento piezoelétrico ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas.

[00101] As figuras 2A e 2B mostram uma estrutura de um cabeçote de descarga de líquido de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como mostrado nas figuras 2A e 2B, o cabeçote de descarga de líquido inclui um elemento piezoelétrico 101. O elemento piezoelétrico 101 inclui um primeiro eletrodo 1011, um material piezoelétrico 1012, e um segundo eletrodo 1013. O material piezoelétrico 1012 é provido com padrões , quando necessário, como mostrado na figura 2B.

[00102] A figura 2B é uma vista esquemática do cabeçote de descarga de líquido. O cabeçote de descarga de líquido inclui orifícios de descarga 105, reservatórios de líquido individuais 102, furos de conexão 106 que conectam os reservatórios de líquido individuais 102 aos orifícios de descarga 105, separações 104, um reservatório de líquido em comum 107, uma placa de vibração 103, e o elemento piezoelétrico 101. Embora o elemento piezoelétrico 101 ilustrado no desenho tenha um formato retangular, o formato pode ser qualquer outro formato, tal como um formato elíptico, a circular formato, ou um formato de paralelepípedo retangular. Em geral, o material piezoelétrico 1012 segue o formato do reservatório de líquido individual 102.

[00103] O elemento piezoelétrico 101 e sua porção próxima no cabeçote de descarga de líquido serão agora descritos em detalhe com referência à figura 2A. A figura 2A é uma vista de seção transversal do elemento piezoelétrico mostrado na figura 2B, tomada na direção da largura. Embora o formato da seção transversal do elemento piezoelétrico 101 no desenho seja retangular, o formato da seção transversal pode ser qualquer outro formato, tal como um formato trapezoidal ou um formato trapezoidal invertido.

[00104] No desenho, o primeiro eletrodo 1011 é usado como um eletrodo inferior e o segundo eletrodo 1013 é usado como um eletrodo superior. Todavia, o arranjo do primeiro eletrodo 1011 e do segundo eletrodo 1013 não é limitado a este. Por exemplo, o primeiro eletrodo 1011 pode ser usado como o eletrodo inferior ou o eletrodo superior. O segundo eletrodo 1013 pode ser usado como o eletrodo superior ou o eletrodo inferior. Uma camada intermediária 108 pode estar presente entre a placa de vibração 103 e o eletrodo inferior. Tais diferenças na designação são derivadas a partir do método de produção do dispositivo e os efeitos da presente invenção podem ser obtidos em cada caso.

[00105] A placa de vibração 103 do cabeçote de descarga de líquido se move em direções verticais à medida que o material piezoelétrico 1012 se expande e se contrai, e aplica pressão ao líquido no reservatório de líquido individual 102. Como um resultado, líquido é ejetado a partir do orifício de descarga 105. O cabeçote de descarga de líquido pode ser usado em impressoras e para a produção de dispositivos eletrônicos.

[00106] A espessura da placa de vibração 103 é 1,0 μm ou superior e 15 μm ou inferior e preferivelmente 1,5 μm ou superior e 8 μm ou inferior. O material para formar a placa de vibração 103 não é particularmente limitado, mas pode ser silício. Silício constituindo a placa de vibração 103 pode ser dopado com boro ou fósforo. A camada intermediária 108 sobre a placa de vibração 103 e o eletrodo sobre a camada intermediária 108 podem constituir parte da placa de vibração 103. A espessura da camada intermediária 108 é 5 nm ou superior e 300 nm ou inferior e preferivelmente 10 nm ou superior e 200 nm ou inferior. O tamanho do orifício de descarga 105 é 5 μm ou superior e 40 μm ou inferior em termos de diâmetro equivalente circular. O formato do orifício de descarga 105 pode ser circular, em forma de estrela, retangular, ou triangular, por exemplo.

Aparelho de descarga de líquido

[00107] Um aparelho de descarga de líquido de acordo com uma modalidade da presente invenção será agora descrito. O aparelho de descarga de líquido inclui o cabeçote de descarga de líquido descrito acima.

[00108] Um exemplo do aparelho de descarga de líquido é um aparelho de gravação a jato de tinta, mostrado nas figuras 6 e 7. A figura 7 mostra o estado no qual as caixas externas 882 a 885 e 887 são removidas a partir de um aparelho de descarga de líquido (aparelho de gravação a jato de tinta) 881 mostrado na figura 6. O aparelho de gravação a jato de tinta 881 inclui uma unidade de alimentação automática 897 configurada para alimentar automaticamente uma folha de papel de gravação, isto é, um meio de gravação, para dentro de um corpo principal 896. O aparelho de gravação a jato de tinta 881 também inclui uma unidade de transporte 899 que guia a folha de gravação alimentada a partir da unidade de alimentação automática 897 para uma posição de gravação particular e para uma fenda de descarga 898 a partir da posição de gravação, uma unidade de gravação 891 configurada para conduzir a gravação na folha de gravação transferida para a posição de gravação, e uma unidade de recuperação 890 configurada para conduzir um processo de recuperação sobre a unidade de gravação 891. A unidade de gravação 891 tem um carro 892 que aloja o cabeçote de descarga de líquido e que se move sobre um trilho de uma maneira alternada.

[00109] Quando um sinal elétrico é alimentado a esse aparelho de gravação a jato de tinta a partir de um computador, o carro 892 se move sobre o trilho e uma voltagem de acionamento é aplicada aos eletrodos que ensanduicham o material piezoelétrico de forma que o material piezoelétrico sofre deformação. Esta deformação do material piezoelétrico pressuriza o reservatório de líquido individual 102 através da placa de vibração 103 e faz com que tinta seja ejetada a partir do orifício de descarga 105, realizando assim a impressão.

[00110] Esse aparelho de descarga de líquido pode ejetar líquido uniformemente a uma alta velocidade e é de pequeno tamanho. Embora um exemplo de uma impressora seja descrito acima, o aparelho de descarga de líquido pode ser usado em aparelhos de descarga de líquido industriais e aparelhos de desenho configurados para desenhar imagens, caracteres, etc., sobre meios, em adição a aparelhos de impressão, tais como máquinas de fac-símile, aparelhos multifuncionais, e aparelhos de gravação a jato de tinta.

Motor ultrassônico

[00111] Um motor ultrassônico de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui pelo menos um elemento móvel que contata um elemento de vibração equipado com um material piezoelétrico ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas.

[00112] As figuras 3A e 3B são, cada uma, uma vista esquemática mostrando uma estrutura de um motor ultrassônico de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 3A mostra um motor ultrassônico que inclui um elemento piezoelétrico que tem uma estrutura de camada única. O motor ultrassônico inclui um vibrador 201, um rotor 202 que contata com pressão uma superfície de deslizamento do vibrador 201 devido à força de compressão de uma mola de compressão (não mostrada no desenho), e um eixo de saída 203 integral com o rotor 202. O vibrador 201 é constituído por, por exemplo, um anel elástico de metal 2011, um elemento piezoelétrico 2012, e um adesivo orgânico 2013 (adesivo à base de epóxi ou à base de cianoacrilato, por exemplo) que cola o elemento piezoelétrico 2012 ao anel elástico 2011. O elemento piezoelétrico 2012 é composto de um material piezoelétrico ensanduichado entre um primeiro eletrodo e um segundo eletrodo, que não são mostrados no desenho.

[00113] Quando duas fases de voltagem de CA, que são diferentes uma da outra por π/2, são aplicadas ao elemento piezoelétrico 2012, a onda de deslocamento de flexão é gerada no vibrador 201 e cada um dos pontos sobre a superfície de deslizamento do vibrador 201 sofre movimento elíptico. Quando o rotor 202 está em contato de pressão com a superfície de deslizamento do vibrador 201, o vibrador 201 recebe força de fricção a partir do vibrador 201 e gira em uma direção oposta àquela da onda de deslocamento de flexão. Um objeto a ser acionado, que não é mostrado no desenho, é unido ao eixo de saída 203 e é acionado pela força de rotação do rotor 202. Quando voltagem é aplicada ao material piezoelétrico, o material piezoelétrico se expande e se contrai devido ao efeito transversal piezoelétrico. Quando um elemento elástico, tal como um elemento de metal, está em contato com o elemento piezoelétrico, o elemento elástico é flexionado quando o material piezoelétrico se expande e se contrai. O motor ultrassônico descrito aqui é de um tipo que opera neste princípio.

[00114] A figura 3B mostra um exemplo de um motor ultrassônico que inclui um elemento piezoelétrico que tem uma estrutura constituída por múltiplas camadas. Um vibrador 204 inclui um elemento elástico de metal cilíndrico 2041 e um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas 2042, provido no elemento elástico de metal 2041. O elemento piezoelétrico de múltiplas camadas 2042 é constituído por uma pluralidade de camadas de materiais piezoelétricos, embora isto não seja mostrado no desenho. Um primeiro eletrodo e um segundo eletrodo são dispostos sobre as superfícies externas da pilha e eletrodos internos são providos dentro da pilha. O elemento elástico de metal 2041 é aparafusado para ensanduichar o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas 2042, para constituir assim o vibrador 204.

[00115] A aplicação de fases diferentes de voltagem de CA ao elemento piezoelétrico de múltiplas camadas 2042 faz com que o vibrador 204 excite duas vibrações ortogonais uma à outra. Essas duas vibrações são combinadas para formar uma vibração circular que aciona a ponta do vibrador 204. Uma ranhura anular é formada na parte superior do vibrador 204 para aumentar o deslocamento da vibração para o acionamento. Um rotor 205 contata com pressão o vibrador 204 devido a uma mola de pressurização 206 e recebe força de fricção para o acionamento. O rotor 205 é rotativamente suportado sobre rolamentos.

Aparelho óptico

[00116] A seguir, um aparelho óptico de acordo com uma modalidade da presente invenção é descrito. O aparelho óptico inclui um motor ultrassônico em uma unidade de acionamento.

[00117] As figuras 8A e 8B são, cada uma, uma vista de seção transversal de uma parte relacionada de um cilindro de lente substituível de uma câmera do tipo Reflex, de lente única, que é um exemplo de um aparelho de formação de imagens de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 9 é uma vista explodida em perspectiva do cilindro de lente substituível.

[00118] Com referência às figuras 8A, 8B, e 9, um cilindro fixo 712, cilindro de guia linear 713, e um cilindro dianteiro de grupo de lentes 714 são fixados a um suporte 711 que pode ser destacado de, e que pode ser afixado a, uma câmera. Esses são elementos fixos do cilindro de lente substituível.

[00119] Uma ranhura de guia linear 713a se estendendo em uma direção de eixo óptico é formada no cilindro de guia linear 713 para guiar uma lente de foco 702. Um rolete de excêntrico 717a e um rolete de excêntrico 717b que se projetam em uma direção radial externa são fixados com um parafuso de eixo 718 a um cilindro traseiro de grupo de lentes 716 que retém a lente de foco 702. O rolete de excêntrico 717a é ajustado na ranhura de guia linear 713a.

[00120] Um anel de excêntrico 715 é rotativamente ajustado à periferia interna do cilindro de guia linear 713. Movimentos relativos entre o cilindro de guia linear 713 e o anel de excêntrico 715 na direção do eixo óptico são inibidos, uma vez que um rolete 719 fixado ao anel de excêntrico 715 é ajustado em uma ranhura anular 713b do cilindro de guia linear 713. Uma ranhura de excêntrico 715a para a lente de foco 702 é formada no anel de excêntrico 715. O rolete de excêntrico 717b é ajustado na ranhura de excêntrico 715a.

[00121] Um anel de transmissão de rotação 720 é provido no lado periférico externo do cilindro fixo 712. O anel de transmissão de rotação 720 é retido por uma pista de esferas 727 de forma que ele pode rodar em uma posição particular em relação ao cilindro fixo 712. Um rolete 722 é rotativamente retido por um eixo 720f que se estende de uma maneira radial a partir do anel de transmissão de rotação 720, e uma porção de grande diâmetro 722a do rolete 722 está em contato com uma superfície de extremidade de lado de suporte 724b de um anel de foco manual 724. Uma porção de pequeno diâmetro 722b do rolete 722 está em contato com um elemento de junta 729. Seis roletes 722, igualmente espaçados, são arranjados sobre a periferia externa do anel de transmissão de rotação 720 e cada rolete é configurado para ter a relação acima descrita.

[00122] Uma chapa de baixa fricção (elemento de arruela) 733 é arranjada sobre a porção radial interna do anel de foco manual 724. A chapa de baixa fricção 733 é interposta entre uma superfície de extremidade de lado de suporte 712a do cilindro fixo 712 e uma superfície de extremidade de lado dianteiro 724a do anel de foco manual 724. A superfície radial externa da chapa de baixa fricção 733 tem um formato de anel e é ajustada em uma porção radial interna 724c do anel de foco manual 724. A porção radial interna 724c do anel de foco manual 724 é ajustada em uma porção radial externa 712b do cilindro fixo 712. A chapa de baixa fricção 733 reduz a fricção em um mecanismo de anel de fricção, no qual o anel de foco manual 724 é girado em relação ao cilindro fixo 712 em torno do eixo óptico.

[00123] A porção de grande diâmetro 722a do rolete 722 e uma superfície de extremidade de lado de suporte 724b do anel de foco manual 724 se contatam entre si mediante pressão por serem pressionadas por uma arruela ondulada 726 que pressiona um motor ultrassônico 725 na direção para o lado dianteiro da lente. A força da arruela ondulada 726 que pressiona o motor ultrassônico 725 na direção para o lado dianteiro da lente também faz com que a porção de pequeno diâmetro 722b do rolete 722 e o elemento de junta 729 contatem entre si mediante um adequado grau de compressão. A arruela ondulada 726 é confinada contra o movimento na direção de suporte por uma arruela 732 montada em forma de baioneta no cilindro fixo 712. A força de mola (força de tensão) gerada pela arruela ondulada 726 é transmitida para o motor ultrassônico 725 e para o rolete 722 e serve como força de impulso do anel de foco manual 724 contra a superfície de extremidade do lado de suporte 712a do cilindro fixo 712. Em outras palavras, o anel de foco manual 724 é instalado enquanto está sendo tensionado contra a superfície de extremidade do lado de suporte 712a do cilindro fixo 712 através da chapa de baixa fricção 733.

[00124] Consequentemente, quando o motor ultrassônico 725 é acionado e girado com relação ao cilindro fixo 712 por uma unidade de controle, não mostrada no desenho, o rolete 722 gira em torno do centro do eixo 720f, porque o elemento de junta 729 faz contato friccional com a porção de pequeno diâmetro 722b do rolete 722. Quando o rolete 722 gira em torno do eixo 720f, o anel de transmissão de rotação 720 é girado em torno do eixo óptico (operação de focagem automática).

[00125] Quando força de rotação em torno do eixo óptico é aplicada ao anel de foco manual 724 a partir de uma unidade de entrada de operação manual, não mostrada no desenho, o rolete 722 gira em torno do eixo 720f, uma vez que a superfície de extremidade do lado de suporte 724b do anel de foco manual 724 está em contato de pressão com a porção de grande diâmetro 722a do rolete 722. Quando a porção de grande diâmetro 722a do rolete 722 gira em torno do eixo 720f, o anel de transmissão de rotação 720 é girado em torno do eixo óptico. O motor ultrassônico 725 neste momento é impedido de girar devido à força de retenção friccional de um rotor 725c e um estator 725b (operação de focagem manual).

[00126] Duas chaves de foco 728 são instaladas no anel de transmissão de rotação 720 em posições opostas uma à outra e ajustadas nos entalhes 715b na ponta dianteira do anel de excêntrico 715. Quando a operação de focagem automática ou a operação de focagem manual é conduzida e o anel de transmissão de rotação 720 é girado em torno do eixo óptico, a força de rotação é transmitida para o anel de excêntrico 715 através das chaves de foco 728. Quando o anel de excêntrico 715 é girado em torno do eixo óptico, um cilindro traseiro de grupo de lentes 716 inibido de girar devido ao rolete de excêntrico 717a e a ranhura de guia linear 713a se move para trás e para frente ao longo da ranhura de excêntrico 715a no anel de excêntrico 715 pelo rolete de excêntrico 717b. Isto aciona a lente de foco 702 e a operação de focagem é conduzida.

[00127] Embora um cilindro de lente substituível de uma câmera do tipo Reflex, de lente única, tenha sido descrito como um exemplo do aparelho óptico da presente invenção, a faixa do aparelho óptico não é limitada a esta. O aparelho óptico pode ser qualquer tipo de câmera, tal como uma câmera compacta, uma câmera fotográfica eletrônica, ou similar, ou pode ser um terminal de informação portátil equipado com uma câmera. Um aparelho óptico tendo um motor ultrassônico em uma unidade motriz está também dentro do âmbito da presente invenção.

Aparelho eletrônico

[00128] Um aparelho eletrônico de acordo com uma modalidade da presente invenção será agora descrito. Um aparelho eletrônico de acordo com uma modalidade inclui um componente acústico piezoelétrico equipado com um elemento piezoelétrico ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas. O componente acústico piezoelétrico pode ser um alto-falante, um microfone, um dispositivo de onda acústica de superfície (SAW), ou similar.

[00129] A figura 10 é uma vista em perspectiva de uma câmera digital, que é um exemplo do aparelho eletrônico de acordo com a presente invenção, quando observada a partir da frente de um corpo principal 931. Um dispositivo óptico 901, um microfone 914, uma unidade de luz estroboscópica 909, e uma unidade de luz auxiliar 916 são instalados na face dianteira do corpo principal 931. Uma vez que o microfone 914 é instalado dentro do corpo principal, ele é indicado por uma linha tracejada. Um furo para captar som a partir do exterior é formado na frente do microfone 914.

[00130] Um botão de energia 933, um alto-falante 912, uma alavanca de zoom 932, e um botão de liberação 908 para executar a operação de focagem são instalados na superfície superior do corpo principal 931. O alto-falante 912 é integrado dentro do corpo principal 931 e é indicado por uma linha tracejada. Furos para a emissão de som são formados na frente do alto-falante 912.

[00131] O componente acústico piezoelétrico é usado em pelo menos um dentre o microfone 914, alto-falante 912, e um dispositivo de SAW.

[00132] Embora uma câmera digital seja descrita como um exemplo do aparelho eletrônico da presente invenção, o aparelho eletrônico não é limitado a isso e pode ser qualquer aparelho eletrônico equipado com um componente acústico piezoelétrico, tal como um aparelho de reprodução de som, um aparelho de gravação de som, um telefone celular, e um terminal de informação.

[00133] Como foi descrito acima, as modalidades do elemento piezoelétrico e o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas, descritos acima, são apropriados para o uso em um cabeçote de descarga de líquido, um aparelho de descarga de líquido, um motor ultrassônico, um aparelho óptico, e um aparelho eletrônico.

[00134] Quando o elemento piezoelétrico ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas da presente invenção é usado, um cabeçote de descarga de líquido que tem uma densidade de bocal e força de descarga comparáveis ou superiores a um cabeçote de descarga de líquido que inclui um elemento piezoelétrico contendo chumbo pode ser provido. Um aparelho de descarga de líquido equipado com um cabeçote de descarga de líquido de acordo com uma modalidade da presente invenção pode exibir força de descarga e precisão de descarga comparáveis ou superiores às de um aparelho de descarga de líquido que usa um cabeçote de descarga de líquido incluindo um elemento piezoelétrico contendo chumbo.

[00135] Um motor ultrassônico que usa o elemento piezoelétrico ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas, de acordo com uma modalidade da presente invenção, exibe força motriz ou de acionamento e durabilidade comparáveis ou superiores a um motor ultrassônico que usa um elemento piezoelétrico contendo chumbo. Um aparelho óptico que usa o motor ultrassônico pode exibir durabilidade e precisão de operação comparáveis ou superiores às de um aparelho óptico que usa um motor ultrassônico que inclui um elemento piezoelétrico contendo chumbo. Um aparelho eletrônico que usa um componente acústico piezoelétrico equipado com um elemento piezoelétrico ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas, de acordo com uma modalidade da presente invenção, exibe uma propriedade de geração de som comparável ou superior à de um aparelho eletrônico que inclui um elemento piezoelétrico contendo chumbo.

EXEMPLOS

[00136] A presente invenção será agora descrita em mais detalhe por meio do uso dos Exemplos que não limitam o escopo da invenção.

[00137] Uma cerâmica piezelétrica para o uso em um elemento piezoelétrico foi preparada.

Exemplo de Produção 1

[00138] Titanato de bário tendo um diâmetro de partícula médio de 100 nm (BT-01 produzido por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), titanato de cálcio tendo um diâmetro de partícula médio de 300 nm (CT-03 produzido por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), e zirconato de cálcio tendo um diâmetro de partícula médio de 300 nm (CZ-03 produzido por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) foram pesados de forma que a razão foi de 90,5:6.5:3.0 em uma base molar. A fim de ajustar a razão molar a de Ba e Ca nos locais A para Ti e Zr nos locais B, 0,008 mol de oxalato de bário foi adicionado. A mistura resultante foi misturada a seco em um moinho de esferas por 24 horas. À mistura resultante, 0,08 partes por peso de acetato de manganês (II) sobre uma base de metal de manganês e 3 partes por peso de um ligante de PVA em relação ao pó misturado foram feitos com que aderissem às superfícies do pó misturado por meio do uso de um secador de pulverização a fim de granular o pó misturado.

[00139] O pó granulado foi carregado em um molde e comprimido sob 200 MPa de pressão de formação com uma máquina de moldagem por compressão para preparar um compacto em forma de disco. O compacto pode ser ainda comprimido por meio do uso de uma máquina de moldagem por compressão a frio.

[00140] O compacto foi colocado em um forno elétrico e sinterizado em uma atmosfera de ar por um total de 24 horas, durante as quais uma temperatura máxima de 1400° C foi mantida por 5 horas.

[00141] O diâmetro equivalente circular médio e a densidade relativa de grãos de cristal que constituíram a cerâmica resultante foram avaliados. O diâmetro equivalente circular médio foi de 6,2 μm e a densidade relativa foi de 94,9%. Um microscópio de polarização foi principalmente usado para observar os grãos de cristal. O diâmetro de pequenos grãos de cristal foi determinado por meio do uso de um microscópio eletrônico de varrimento (SEM). O diâmetro equivalente circular médio foi calculado com base nos resultados de observação. A densidade relativa foi avaliada pelo método de Arquimedes.

[00142] A cerâmica foi polida para uma espessura de 0,5 mm e a estrutura de cristal da cerâmica foi analisada por difração por raios-X. Como um resultado, somente picos atribuíveis a uma estrutura do tipo de perovskita foram observados.

[00143] A composição da cerâmica foi analisada por análise de fluorescência por raios-X. Os resultados encontraram que 0,08 partes por peso de Mn foram incorporadas em uma composição expressa por uma fórmula química,

[00144] (Ba0,905Ca0,095)1,002 (Ti0,97 Zr0,03) O3. Isto significa que a composição preparada por pesagem corresponde à composição depois de sinterização. Os teores dos elementos diferentes de Ba, Ca, Ti, Zr, e Mn foram abaixo dos limites de detecção, isto é, inferior a 0,1 partes por peso.

[00145] Os grãos de cristal foram observados novamente. Todavia, o diâmetro equivalente circular médio não foi muito diferentes entre antes e depois do polimento. Exemplos de Produção 2 a 52, 72, e 73

[00146] Titanato de bário tendo um diâmetro de partícula médio de 100 nm (BT-01 produzido por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), titanato de cálcio tendo um diâmetro de partícula médio de 300 nm (CT-03 produzido por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), e zirconato de cálcio tendo um diâmetro de partícula médio de 300 nm (CZ-03 produzido por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) foram pesados de forma que a razão em uma base molar foi como mostrada nas Tabelas 1-1 e 1-2. A fim de ajustar a razão molar a de Ba e Ca nos locais A para Ti e Zr nos locais B, oxalato de bário em uma quantidade indicada nas Tabelas 1-1 e 1-2 foi pesado. Esses pós foram misturados a seco em um moinho de esferas por 24 horas. No Exemplo 48, 0,8 partes por peso de Si em uma base de óxido foi adicionado como um componente auxiliar. No Exemplo 52, um total de 1,0 partes por peso de Si e Cu em uma base de óxido foram adicionadas como componentes auxiliares. À mistura resultante, acetato de manganês (II) em uma quantidade em uma base de metal de manganês mostrado nas Tabelas 1-1 e 1-2 e 3 partes por peso de um ligante de PVA em relação ao pó misturado foram feitos com que aderissem às superfícies do pó misturado por meio do uso de um secador de pulverização, a fim de granular o pó misturado.

[00147] O pó granulado foi carregado em um molde e comprimido sob 200 MPa de pressão de formação com uma máquina de moldagem por compressão para preparar um compacto em forma de disco. O compacto pode ser ainda comprimido por meio do uso de uma máquina de moldagem por compressão isostática a frio.

[00148] O compacto foi colocado em um forno elétrico e sinterizado em uma atmosfera de ar por um total de 24 horas, durante as quais uma temperatura máxima de 1350° C a 1480° C foi mantida por 5 horas. A temperatura máxima foi aumentada à medida que a quantidade de Ca foi aumentada.

[00149] O diâmetro equivalente circular médio e a densidade relativa de grãos de cristal constituindo a cerâmica resultante foram avaliados. Os resultados são mostrados nas Tabelas 2-1 e 2-2. Um microscópio de polarização foi principalmente usado para observar grãos de cristal. O diâmetro de pequenos grãos de cristal foi determinado por meio do uso de um microscópio eletrônico de varrimento (SEM). O diâmetro equivalente circular médio foi calculado com base nos resultados de observação. A densidade relativa foi avaliada pelo método de Arquimedes.

[00150] A cerâmica foi polida para uma espessura de 0,5 mm e a estrutura de cristal da cerâmica foi analisada por difração por raios-X. Como um resultado, somente picos atribuíveis a uma estrutura do tipo de perovskita foram observados em todas as amostras.

[00151] A composição da cerâmica foi analisada por análise de fluorescência por raios-X. Os resultados são mostrados nas Tabelas 3-1 e 3-2. Na tabela, componentes auxiliares se referem aos elementos diferentes de Ba, Ca, Ti, Zr, e Mn e 0 significa que o teor foi abaixo do limite de detecção. Como um resultado, foi encontrado que a composição preparada por pesagem correspondeu à composição depois de sinterização em todas as amostras.

[00152] Os grãos de cristal foram observados novamente. Todavia, o tamanho e condições dos grãos de cristal não foram muito diferentes entre depois de sinterização e depois de polimento. Exemplos de Produção 53 a 71 para a comparação

[00153] Os mesmos pós de matéria-prima que aqueles nos Exemplos 1 a 52, 72, e 73 e zirconato de bário tendo um diâmetro de partícula médio de 300 nm (produzido por Nippon Chemical Industrial Co., Ltd.) foram pesados de forma que a razão molar foi como mostrada nas Tabelas 1-1 e 1-2. Cada mistura foi misturada a seco em um moinho de esferas por 24 horas. No Exemplo de Produção 65, Y e V em uma quantidade total de 2,1 partes por peso em uma base de óxido foram adicionados. À mistura resultante, acetato de manganês (II) em uma quantidade em uma base de metal de manganês indicada nas Tabelas 1-1 e 1-2 e 3 partes por peso de um ligante de PVA em relação ao pó misturado foram feitos com que aderissem às superfícies dos pós misturados por meio do uso de um secador de pulverização, a fim de granular o pó misturado.

[00154] Uma cerâmica foi preparada sob as mesmas condições que nos Exemplos 2 a 52, 72, e 73 por meio do uso de cada um dos pós granulados resultantes. O diâmetro equivalente circular médio e a densidade relativa de grãos de cristal constituindo a cerâmica foram avaliados. Os resultados são mostrados nas Tabelas 2-1 e 2-2. A avaliação dos grãos de cristal e da densidade relativa foi conduzida como nos Exemplos 1 a 52, 72, e 73.

[00155] Cada cerâmica resultante foi polida para uma espessura de 0,5 mm e a estrutura de cristal da cerâmica foi analisada por Difração por raios-X. Como um resultado, somente picos atribuíveis a uma estrutura do tipo de perovskita foram observados em todas as amostras.

[00156] A composição da cerâmica foi analisada por análise de fluorescência por raios-X. Os resultados são mostrados nas Tabelas 3-1 e 3-2. Como um resultado, foi encontrado que a composição preparada por pesagem correspondeu à composição depois de sinterização em todas as amostras.

[00157] A relação entre x e y nos materiais piezoelétricos dos Exemplos de Produção 1 a 73 é mostrada no gráfico da Figura 1. Na figura, a faixa marcada por uma linha tracejada indica a faixa de x e y da fórmula geral (1) que representa o óxido de metal do tipo de perovskita descrito na modalidade.

[00158] [ Tabela 1 - 1 ]

[00159] [ Tabela 1 - 2 ]

[00160] [ Tabela 2 - 1 ]

[00161] [ Tabela 2 - 2 ]

[00162] [ Tabela 3 - 1 ]

[00163] [ Tabela 3 - 2 ]

Preparação do elemento piezoelétrico e avaliação de características estáticas Exemplos 1 a 54

[00164] Os elementos piezoelétricos dos Exemplos 1 a 54 foram fabricados por meio do uso de cerâmicas dos Exemplos de Produção 1 a 52, 72, e 73.

[00165] Um eletrodo de ouro que tem uma espessura de 400 nm foi formado em ambos os lados da cerâmica em forma de disco, descrita acima por Metalização por pulverização catódica por CC. Um filme de titânio que funciona como uma camada de adesivo e tendo uma espessura de 30 nm foi formado entre o eletrodo e a cerâmica. A cerâmica com os eletrodos foi cortada para formar um elemento piezoelétrico em forma de tira de tamanho de 10 mm x 2,5 mm x 0,5 mm.

[00166] O elemento piezoelétrico foi colocado sobre uma placa quente tendo uma superfície ajustada para 60° C a 100° C e um campo elétrico de 1 kV/mm foi aplicado ao elemento piezoelétrico por 30 minutos para conduzir um tratamento de polarização.

[00167] As características estáticas do elemento piezoelétrico, isto é, a temperatura Curie, a perda dielétrica, a constante piezelétrica d31, e o fator de qualidade mecânico (Qm), do elemento piezoelétrico polarizado foram avaliadas. Os resultados são mostrados nas Tabelas 4-1 e 4-2. O fator de qualidade mecânico é indicado na Tabela 6. A temperatura Curie foi determinada a partir da temperatura na qual a constante dielétrica medida sob a aplicação de um micro campo de CA de 1 kHz, enquanto a variação da temperatura de medição foi máxima. A perda dielétrica foi também medida simultaneamente. A constante piezelétrica d31 foi determinada por um método de ressonância-antirressonância e o valor absoluto é indicado na tabela.

[00168] As Tabelas 4-1 e 4-2 também mostram as quantidades de Ba e Ca em uma base molar e a razão molar de Ti/Zr/Mn. Na tabela, "X" indica que a avaliação não pôde ser conduzida.

[00169] [ Tabela 4 - 1 ]

[00170] [ Tabela 4 - 2 ]

[00171] Todas as amostras dos Exemplos exibiram uma constante piezelétrica d31 de 55 [pC/N] ou superior e uma perda dielétrica de 0,4% ou inferior. Embora não mostrado nas tabelas, a constante piezelétrica d33 foi também medida com base no princípio do método de Berlincourt e foi 110 [pC/N] ou superior em todas as amostras.

[00172] Comparação foi feita entre os Exemplos 10 e 11, entre os Exemplos 12 e 13, entre os Exemplos 19 e 20, e entre os Exemplos 21 e 22, em que x foi 0,125 < x < 0,175 e y foi 0,055 < y < 0,090. Embora x, y, e o teor de Mn tenham sido os mesmos em todas as combinações, os Exemplos 11, 13, 19, e 21 tendo um menor valor de a exibiram superiores constantes piezelétricas e perdas dielétricas. Nos Exemplos 11, 13, 19, e 21, a razão entre as quantidades de Ba e Ca para as quantidades de Ti, Zr, e Mn em uma base molar foi 0,996 ou superior e 0,999 ou inferior.

[00173] Comparação foi feita entre os Exemplos 28 e 29, entre os Exemplos 30 e 31, entre os Exemplos 38 e 39, e entre os Exemplos 40 e 41, em que x foi 0,155 < x < 0,300 e y foi 0,041 < y < 0,069. Embora x, y, e o teor de Mn tenham sido os mesmos em todas as combinações, os Exemplos 29, 31, 39, e 41 tendo um menor valor de a exibiram superiores constantes piezelétricas e perdas dielétricas. Nos Exemplos 29, 31, 39, e 41, a razão entre as quantidades de Ba e Ca para as quantidades de Ti, Zr, e Mn em uma base molar foi 0,993 ou superior e 0,998 ou inferior.

[00174] Características similares foram observadas em todos os Exemplos quando os eletrodos de ouro foram substituídos por eletrodos preparados por cozedura de uma pasta de prata.

Exemplos Comparativos 1 a 19

[00175] Os elementos piezoelétricos dos Exemplos Comparativos 1 a 19 foram fabricados por meio do uso de cerâmicas dos Exemplos de Produção 53 a 71. A fabricação e a avaliação dos dispositivos foram conduzidas como nos Exemplos 1 a 54.

[00176] Nos Exemplos Comparativos 1 e 15, a perda dielétrica foi alta, isto é, 0,9% a 1,1%, uma vez que Mn não estava contido. Nos Exemplos Comparativos 3, 5, 7, e 9, a constante piezelétrica d31 foi baixa, isto é, 41 [pC/N] ou inferior, uma vez que Zr não estava contido. Nos Exemplos Comparativos 4, 6, 8, e 10, a temperatura Curie foi baixa, isto é, 60° C, uma vez que o teor de Zr foi tão alto quanto 15%, e a faixa de temperatura na qual o elemento piezoelétrico pode ser usado foi estreitada. No Exemplo Comparativo 11, sinterização não progrediu suficientemente devido a um alto teor de Ca, isto é, 32% (x = 0,32), e o crescimento de grãos foi também insuficiente. Assim, a constante piezelétrica foi baixa e a perda dielétrica foi alta. No Exemplo Comparativo 12, o valor de a foi tão baixo quanto 0,980 e o anormal crescimento de grão, isto é, o crescimento de grãos maiores do que 30 μm ocorreu, e as características estáticas diferentes da temperatura Curie não puderam ser avaliadas. O diâmetro equivalente circular médio de grãos de cristal constituindo um material piezoelétrico usado na amostra do Exemplo Comparativo 12 foi significantemente maior do que a espessura (0,5 mm = 500 μm) do elemento piezoelétrico em forma de tira, e assim o material piezoelétrico clivou facilmente e o dispositivo exibiu deficiente resistência mecânica. No Exemplo Comparativo 13, um total de 2,1 partes por peso de Y e V foi contido como os componentes auxiliares e assim a constante piezelétrica d31 foi tão baixa quanto 36 [pC/N]. No Exemplo Comparativo 14, o valor de a foi tão grande quanto 1,030 e o crescimento de grãos foi insuficiente devido à sinterização insuficiente. Assim, a constante piezelétrica d31 foi tão baixa quanto 20 [pC/N] e a perda dielétrica foi tão alto quanto 0,9%. No Exemplo Comparativo 16, o teor de Mn foi tão alto quanto 0,45 partes por peso e, assim, a constante piezelétrica foi baixa, embora a perda dielétrica tenha sido baixa. No Exemplo Comparativo 17, o diâmetro equivalente circular médio de grãos foi menor do que 1 μm, a constante piezelétrica foi baixa, e a perda dielétrica foi alta. No Exemplo Comparativo 18, o anormal crescimento de grãos, crescendo para um valor maior do que 100 μm em termos de diâmetro equivalente circular médio dos grãos, foi observado, e assim as características estáticas diferentes da temperatura Curie não puderam ser avaliadas devido à mesma razão que a amostra do Exemplo Comparativo 12. No Exemplo Comparativo 19, no qual a densidade relativa foi inferior a 93%, a constante piezelétrica foi baixa e a perda dielétrica foi alta. Note que as características estáticas do Exemplo Comparativo 2 foram comparáveis àquelas das amostras dos Exemplos. No Exemplo Comparativo 2, x é 0,05 e y é 0,95, que são aproximadamente o mesmo nível que as amostras dos Exemplos; todavia, a diferença a partir dos Exemplos é que y é maior do que x. Avaliação das características dinâmicas do elemento piezoelétrico

[00177] As características dinâmicas dos elementos piezoelétricos foram avaliadas. Em particular, as taxas de alteração na constante piezelétrica quando voltagem foi aplicada por 100 horas sob as seguintes condições e o consumo de energia foram medidas.

[00178] As características dinâmicas dos Exemplos 8 a 14, 18 a 22, 25, e 26 e dos Exemplos Comparativos 1, 4, e 19 foram avaliadas. A constante piezelétrica d31 depois de uma voltagem de CA de 100 V, 110 kHz, suficientemente longe da frequência de ressonância do dispositivo em forma de tira ter sido aplicada a um elemento piezoelétrico em formato de tira por 100 horas, foi avaliada e a taxa de alteração foi calculada. A taxa de alteração na constante piezelétrica entre antes e depois da aplicação da voltagem está resumida na Tabela 5.

[00179] [ Tabela 5 ]

[00180] Enquanto que a taxa de alteração na propriedade piezelétrica foi 5% ou inferior em todas as amostras dos Exemplos, uma taxa de alteração de 10% ou superior foi observada em todas as amostras dos Exemplos Comparativos. A causa disto nos Exemplos Comparativos 1 e 19 é presumivelmente que a perda dielétrica foi alta e assim a perda elétrica que ocorreu mediante a aplicação de voltagem foi grande. Considerando o Exemplo Comparativo 4, a temperatura Curie foi tão baixa quanto 60° C e, assim, a despolarização presumivelmente ocorreu devido ao calor gerado a partir do dispositivo sob a aplicação de voltagem. Em outras palavras, um dispositivo não atinge suficiente durabilidade de operação, a menos que a temperatura Curie seja 85° C ou superior e a perda dielétrica seja 0,4 % ou inferior.

[00181] Outra característica dinâmica do elemento piezoelétrico, isto é, o consumo de energia, foi avaliada como descrito abaixo. O fator de qualidade mecânico dos Exemplos 17, 23, 27 a 32, 34, 38 a 42, 45, 46, e 49 a 51 e dos Exemplos Comparativos 2 e 15 foi avaliado por um método de ressonância - antirressonância. Os resultados são mostrados na Tabela 6.

[00182] Então, uma voltagem de CA tendo uma frequência próxima à frequência de ressonância (190 a 230 kHz) foi aplicada a um elemento piezoelétrico em forma de tira, e a relação entre a velocidade de vibração e o consumo de energia do dispositivo foi avaliada. A velocidade de vibração foi medida com um vibrômetro de Doppler e o consumo de energia foi medido com um medidor de energia. O consumo de energia, observado quando a voltagem aplicada e frequência foram modificadas de forma que a velocidade de vibração foi 0,40 m/s, é indicado na Tabela 6.

[00183] [Tabela 6]

[00184] O consumo de energia de todas as amostras dos Exemplos foi 20 mW ou inferior, enquanto que o consumo de energia de todas as amostras dos Exemplos Comparativos foi superior a 50 mW. A causa disto é presumivelmente que o fator de qualidade mecânico dos Exemplos Comparativos 2 e 15 foi tão baixo quanto 190 ou inferior. O fator de qualidade mecânico é importante quando o dispositivo é acionado em uma frequência próxima à frequência de ressonância e é desejavelmente 400 ou superior. Preparação e avaliação do elemento piezoelétrico de múltiplas camadas Exemplo 55

[00185] Titanato de bário tendo um diâmetro de partícula médio de 100 nm (BT-01 produzido por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), titanato de cálcio tendo um diâmetro de partícula médio de 300 nm (CT-03 produzido por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), e zirconato de cálcio tendo um diâmetro de partícula médio de 300 nm (CZ-03 produzido por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) foram pesados de forma que a razão foi 84,0:10,1:5,9 em uma base molar. A fim de ajustar a razão molar de Ba e Ca nos locais A para Ti e Zr nos locais B, 0,028 mol de oxalato de bário foi adicionado. À mistura resultante, 0,40 partes por peso de manganês (IV) óxido em uma base de metal de manganês e 3 partes por peso de um ligante de PVA foram adicionadas e misturadas. Este pó misturado foi formado em uma folha por um método de lâmina raspadeira para preparar uma folha verde tendo uma espessura de 50 μm.

[00186] Uma pasta condutora para formar eletrodos internos foi aplicada sobre a folha verde por impressão. A pasta condutora foi uma pasta de Ni. Nove folhas verdes, sobre as quais a pasta condutora foi aplicada, foram empilhadas, e a pilha resultante foi termicamente ligada por pressão.

[00187] A pilha ligada termicamente por pressão foi cozida em um forno tubular. O cozimento foi conduzido no ar até 300° C para remover o ligante, então a atmosfera foi modificada para uma atmosfera redutora (H2:N2 = 2:98, concentração de oxigênio: 2 x 10-6 Pa), e uma temperatura de 1380° C foi mantida por 5 horas. No processo de resfriamento, a concentração de oxigênio foi modificada para 30 Pa a partir de 1000° C e inferior, e o resfriamento foi conduzido para a temperatura ambiente.

[00188] Um corpo sinterizado assim obtido foi cortado em uma peça de 10 mm x 2,5 mm. As superfícies laterais da peça foram polidas e um par de eletrodos externos (primeiro e segundo eletrodos) que curto-circuitam alternadamente os eletrodos internos foi formado nas superfícies laterais polidas por metalização por pulverização catódica de Au. Como um resultado, um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas como mostrado na figura 3B foi fabricado.

[00189] Os eletrodos internos do elemento piezoelétrico de múltiplas camadas foram observados. Camadas de níquel, que é um material de eletrodo, e as camadas de material piezoelétrico foram alternadamente empilhadas. O elemento piezoelétrico de múltiplas camadas foi colocado sobre uma placa quente tendo uma superfície ajustada para 60° C a 100° C e um campo elétrico de 1 kV/mm foi aplicado ao elemento piezoelétrico de múltiplas camadas sobre a placa quente por 30 minutos para conduzir um tratamento de polarização.

[00190] As propriedades piezelétricas do resultante elemento piezoelétrico de múltiplas camadas foram avaliadas. O dispositivo teve uma suficiente propriedade de isolamento e boas propriedades piezelétricas, comparáveis àquelas do Exemplo 54. Exemplo Comparativo 20

[00191] Um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas foi fabricado como no Exemplo 55. Todavia, a composição foi a mesma que aquela no Exemplo de Produção 64. As camadas de material piezoelétrico do elemento piezoelétrico de múltiplas camadas foram observadas. Vários grãos de cristal tendo um diâmetro de 20 a 30 μm foram observados. Assim, o dispositivo foi extremamente frágil e as propriedades piezelétricas não puderam ser avaliadas. Fabricação e a avaliação do dispositivo

[00192] Cabeçote de descarga de líquido incluindo um elemento piezoelétrico do Exemplo 9

[00193] Um cabeçote de descarga de líquido mostrado na figura 2 foi fabricado por meio do uso de um elemento piezoelétrico do Exemplo 9. A descarga de tinta em resposta a sinais elétricos de entrada foi confirmada.

[00194] Aparelho de descarga de líquido incluindo um cabeçote de descarga de líquido incluindo um elemento piezoelétrico do Exemplo 9

[00195] Um aparelho de descarga de líquido mostrado na figura 6 foi fabricado por meio do uso de um cabeçote de descarga de líquido mostrado na figura 2 incluindo um elemento piezoelétrico do Exemplo 9. A descarga de tinta sobre um meio de gravação em resposta a sinais elétricos de entrada foi confirmada.

[00196] Motor ultrassônico que inclui um elemento piezoelétrico do Exemplo 31

[00197] Um motor ultrassônico mostrado nas figuras 3A e 3B foi fabricado por meio do uso de um elemento piezoelétrico do Exemplo 31. Foi confirmado que o motor foi girado em resposta à voltagem de CA aplicada.

[00198] Cilindro de lente usando um motor ultrassônico que inclui um elemento piezoelétrico do Exemplo 31

[00199] Um aparelho óptico mostrado na figura 8 foi fabricado por meio do uso de um motor ultrassônico que usa um elemento piezoelétrico do Exemplo 31. A operação de focagem automática em resposta à voltagem de CA aplicada foi confirmada.

[00200] Aparelho eletrônico usando um componente acústico piezoelétrico incluindo um elemento piezoelétrico do Exemplo 31

[00201] Um aparelho eletrônico mostrado na figura 10 foi fabricado por meio do uso de um componente acústico piezoelétrico incluindo um elemento piezoelétrico do Exemplo 31. A operação do alto-falante de acordo com uma voltagem de CA aplicada foi confirmada.

[00202] Cabeçote de descarga de líquido incluindo um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55

[00203] Um cabeçote de descarga de líquido mostrado na figura 2 foi fabricado por meio do uso de um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55. A descarga de tinta em resposta a sinais elétricos de entrada foi confirmada.

[00204] Aparelho de descarga de líquido usando um cabeçote de descarga de líquido incluindo um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55

[00205] Um aparelho de descarga de líquido mostrado na figura 6 foi fabricado por meio do uso de um cabeçote de descarga de líquido mostrado na figura 2 incluindo um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55. A descarga de tinta sobre um meio de gravação em resposta a sinais elétricos de entrada foi confirmada. Motor ultrassônico que inclui um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55

[00206] Um motor ultrassônico mostrado na figura 3B foi fabricado por meio do uso de um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55. A rotação de um motor em resposta à voltagem de CA aplicada foi confirmada.

[00207] Cilindro de lente usando um motor ultrassônico que inclui um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55

[00208] Um aparelho óptico mostrado nas figuras 8A e 8B foi fabricado por meio do uso de um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55. A operação de focagem automática em resposta à voltagem de CA aplicada foi confirmada. Aparelho eletrônico usando um componente acústico piezoelétrico incluindo um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55

[00209] Um aparelho eletrônico mostrado na figura 10 foi fabricado por meio do uso de um componente acústico piezoelétrico incluindo um elemento piezoelétrico de múltiplas camadas do Exemplo 55. A operação de um alto-falante em resposta à voltagem de CA aplicada foi confirmada.

Outras Modalidades

[00210] Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a modalidades de exemplo, deve ser entendido que a invenção não é limitada às modalidades de exemplo expostas. O escopo das seguintes reivindicações deve ser estar de acordo com a interpretação mais ampla de forma a abranger todas de tais modificações e estruturas equivalentes e funções.

[00211] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Japonês N.° 2011-149361, depositado em 5 de julho de 2011, que é aqui incorporado para referência em sua totalidade.

Aplicabilidade Industrial

[00212] Um elemento piezoelétrico de acordo com a invenção opera estavelmente em uma ampla faixa de temperatura de operação, tem baixo impacto sobre o ambiente, e pode ser usado em aparelhos, tais como cabeçotes de descarga de líquido e motores ultrassônicos, que usam uma grande quantidade de materiais piezoelétricos em os elementos piezoelétricos, etc. Lista de Sinais de Referência

[00213] 1 primeiro eletrodo

[00214] 2 material piezoelétrico

[00215] 3 segundo eletrodo

[00216] 101 o elemento piezoelétrico

[00217] 102 reservatório de líquido individual

[00218] 103 placa de vibração

[00219] 104 separação

[00220] 105 orifício de descarga

[00221] 106 furo de comunicação

[00222] 107 reservatório em comum

[00223] 108 camada intermediária

[00224] 1011 primeiro eletrodo

[00225] 1012 material piezoelétrico

[00226] 1013 segundo eletrodo

[00227] 201 vibrador

[00228] 202 rotor

[00229] 203 eixo de saída

[00230] 204 vibrador

[00231] 205 rotor

[00232] 206 mola

[00233] 2011 anel elástico

[00234] 2012 o elemento piezoelétrico

[00235] 2013 adesivo orgânico

[00236] 2041 o elemento elástico de metal

[00237] 2042 o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas

[00238] 51 primeiro eletrodo

[00239] 53 segundo eletrodo

[00240] 54 camada de material piezoelétrico

[00241] 55 eletrodo interno

[00242] 501 primeiro eletrodo

[00243] 503 segundo eletrodo

[00244] 504 camada de material piezoelétrico

[00245] 505 eletrodo interno

[00246] 506a eletrodo externo

[00247] 506b eletrodo externo

[00248] 701 grupo de lentes dianteiro

[00249] 702 lente traseira (lente de foco)

[00250] 711 suporte

[00251] 712 cilindro fixo

[00252] 713 cilindro de guia linear

[00253] 714 cilindro dianteiro de grupo de lentes

[00254] 715 anel de excêntrico

[00255] 716 cilindro traseiro de grupo de lentes

[00256] 717 rolete de excêntrico

[00257] 718 parafuso de eixo

[00258] 719 rolete

[00259] 720 rolete do anel de transmissão de rotação 722

[00260] 724 anel de foco manual

[00261] 725 motor ultrassônico

[00262] 726 arruela ondulada

[00263] 727 pista de esferas

[00264] 728 chave de foco

[00265] 729 o elemento de junta

[00266] 732 arruela

[00267] 733 chapa de baixa fricção

[00268] 881 aparelho de descarga de líquido

[00269] 882 caixa externa

[00270] 883 caixa externa

[00271] 884 caixa externa

[00272] 885 caixa externa

[00273] 887 caixa externa

[00274] 890 unidade de recuperação

[00275] 891 unidade de gravação

[00276] 892 carro

[00277] 896 corpo principal

[00278] 897 unidade de alimentação automática

[00279] 898 fenda de descarga

[00280] 899 unidade de transporte

[00281] 901 dispositivo óptico

[00282] 908 botão de liberação

[00283] 909 unidade de luz estroboscópica

[00284] 912 alto-falante

[00285] 914 microfone

[00286] 916 unidade de luz auxiliar

[00287] 931 corpo principal

[00288] 932 alavanca de zoom

[00289] 933 botão de energia

Claims

1. Elemento piezoelétrico, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro eletrodo (1); um segundo eletrodo (3); e um material piezoelétrico (2) incluindo grãos de cristal de um óxido de metal do tipo de perovskita representado pela fórmula geral (1) como um componente principal, e

(onde 1,00 < a < 1,01, 0,02 < x < 0,30, 0,020 < y < 0,095, e y < x) (1) um componente manganês, em que um teor de manganês incorporado no material piezoelétrico (2) em relação a 100 partes em peso do óxido de metal do tipo de perovskita é 0,02 partes em peso ou superior e 0,30 partes em peso ou inferior em uma base de metal, e em que uma constante piezoelétrica d33 do material piezoelétrico (2) medida com base no princípio do método Berlincourt é 110pC/N ou mais.

2. Elemento piezoelétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os grãos de cristal têm um diâmetro equivalente circular médio de 1 μm ou superior e 10 μm ou inferior.

3. Elemento piezoelétrico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material piezoelétrico (2) tem uma densidade relativa de 91,8% ou superior e 100% ou inferior.

4. Elemento piezoelétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o material piezoelétrico (2) tem uma densidade relativa de 91,8% ou superior e 98,7% ou inferior.

5. Elemento piezoelétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a temperatura Curie do material piezoelétrico (2) é de 85°C ou mais.

6. Elemento piezoelétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que x e y no componente principal do material piezoelétrico (2) satisfazem 0,125 < x < 0,175 e 0,055 < y < 0,09, respectivamente, e o teor de manganês em relação a 100 partes em peso do óxido de metal do tipo de perovskita é 0,02 partes em peso ou superior e 0,10 partes em peso ou inferior em uma base de metal.

7. Elemento piezoelétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que 0,996 < A/B < 0,999, onde A é a quantidade molar de Ba e Ca em locais A e B é a quantidade molar de Ti, Zr e Mn em locais B no óxido de metal do tipo de perovskita.

8. Elemento piezoelétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que x e y no componente principal do material piezoelétrico (2) satisfazem 0,155 < x < 0,300 e 0,041 < y < 0,069, respectivamente, e o teor de manganês em relação a 100 partes em peso do óxido de metal do tipo de perovskita é 0,12 partes em peso ou superior e 0,40 partes em peso ou inferior em uma base de metal.

9. Elemento piezoelétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que 0,993 < A/B < 0,998, onde A é a quantidade molar de Ba e Ca em locais A e B é a quantidade molar de Ti, Zr e Mn em locais B no óxido de metal do tipo de perovskita.

10. Método para produzir um elemento piezoelétrico, caracterizado por compreender: formar um compacto consistindo de um pó de matéria-prima compreendendo um composto de Ba, um composto de Ca, um composto de Ti, um composto de Zr, e um composto de Mn; obter o material piezoelétrico (2) definido na reivindicação 1 pela sinterização do compacto; e prover um primeiro eletrodo (1) e um segundo eletrodo (3) para o material piezoelétrico (2).

11. Método para produzir um elemento piezoelétrico, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que uma temperatura de sinterização do compacto é 1200°C ou mais e 1550°C ou menos.

12. Elemento piezoelétrico de múltiplas camadas, caracterizado pelo fato de que compreende: camadas de material piezoelétrico (504); e eletrodos incluindo um eletrodo interno (505), em que as camadas de material piezoelétrico (504) e os eletrodos são empilhados alternadamente; as camadas de material piezoelétrico (504) contêm o material piezoelétrico conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.

13. Cabeçote de descarga de líquido, caracterizado pelo fato de que compreende: um reservatório de líquido (102) incluindo uma unidade de vibração que inclui o elemento piezoelétrico conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9 ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas conforme definido na reivindicação 13; e um orifício de descarga em comunicação com o reservatório de líquido.

14. Aparelho de descarga de líquido, caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de transporte (899) configurada para transportar um meio de gravação; e o cabeçote de descarga de líquido conforme definido na reivindicação 13.

15. Motor ultrassônico, caracterizado pelo fato de que compreende: um transdutor incluindo o elemento piezoelétrico (2012) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9 ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas conforme definido na reivindicação 12; e um elemento móvel em contato com o elemento de vibração.

16. Aparelho óptico, caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de acionamento incluindo o motor ultrassônico conforme definido na reivindicação 15.

17. Aparelho eletrônico, caracterizado pelo fato de que compreende: o elemento piezoelétrico conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9 ou o elemento piezoelétrico de múltiplas camadas conforme definido na reivindicação 12.