CN103348501A - 压电体膜、喷墨头、使用喷墨头形成图像的方法、角速度传感器、使用角速度传感器测定角速度的方法、压电发电元件以及使用压电发电元件的发电方法 - Google Patents

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

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Abstract

本发明提供一种具有高结晶取向性、低介质损耗、高极化消失温度、高压电常数以及施加电场与变形量之间的高线性的非铅压电体膜。本发明是具备以下部分的压电体膜。本发明的压电体膜包括：仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNyO3-x层；和仅具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层。上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在上述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上。Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5。x表示0.01以上0.05以下的值。y表示0.05以上0.20以下的值。α表示0.20以上0.50以下的值。

Description

压电体膜、喷墨头、使用喷墨头形成图像的方法、角速度传感器、使用角速度传感器测定角速度的方法、压电发电元件以及使用压电发电元件的发电方法
技术领域
本发明涉及具有压电体层的压电体膜。而且，本发明还涉及具有该压电体膜的喷墨头和使用该喷墨头形成图像的方法、具有该压电体膜的角速度传感器和使用该传感器测定角速度的方法、以及具有该压电体膜的压电发电元件和使用该元件的发电方法。
背景技术
目前，正在研发将钙钛矿复合氧化物[（Bi，Na）1-βBaβ]TiO3（以下称作“NBT－BT”）用作非铅（lead－free）强介质材料。
专利文献1以及非专利文献1公开了，NBT－BT层具有含有3～15%的钡摩尔比β（＝[Ba/（Bi+Na+Ba）]）的结晶相界（MorphotropicPhase Boundary，MPB准同型相界）附近组成的情况下，NBT－BT层具有高压电性能。
专利文献2以及非专利文献2公开了将钙钛矿复合氧化物NBT－BT组合于钙钛矿氧化物BiFeO3的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3。在180℃的回流焊温度下也能维持（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3的压电性能。
非专利文献3公开了将钙钛矿复合氧化物NBT－BT组合于钙钛矿氧化物BiCoO3的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiCoO3。在180℃的回流焊温度下也能维持（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiCoO3的压电性能。
非专利文献4公开了将钙钛矿复合氧化物NBT－BT组合于钙钛矿氧化物Bi（Zn0.5Ti0.5）O3的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBi（Zn0.5Ti0.5）O3。在180℃的回流焊温度下也能维持（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBi（Zn0.5Ti0.5）O3的压电性能。
非专利文献5公开了将钙钛矿复合氧化物NBT－BT组合于钙钛矿氧化物Bi（Mg0.5Ti0.5）O3的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBi（Mg0.5Ti0.5）O3。在180℃的回流焊温度下也能维持（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBi（Mg0.5Ti0.5）O3的压电性能。
（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3、（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiCoO3、（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBi（Zn0.5Ti0.5）O3、以及（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBi（Mg0.5Ti0.5）O3有望作为能够取代PZT的非铅强介质材料。但是，这些非铅强介质材料具有比PZT低的压电性能。
在基板与压电体膜之间夹着缓冲层，能够提高压电体膜的压电性能。缓冲层也称作界面层或取向控制层。专利文献3和专利文献4公开了缓冲层，其包括压电体膜所含有的元素的至少一种。
含有（Bi，Na，Ba）TiO3、BiFeO3、BiCoO3、Bi（Zn0.5Ti0.5）O3、或者Bi（Mg0.5Ti0.5）O3的强介质材料具有高的介质损耗。介质损耗高的情况下，强介质性能和压电性能明显降低。
专利文献5公开一种形成在LaNiO3层上的NBT－BT层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平4－60073号公报
专利文献2：日本专利第4140796号公报
专利文献3：日本特开2007－266346号公报
专利文献4：日本特开2007－019302号公报
专利文献5：国际公开第2010/084711号
专利文献6：国际公开第2010/047049号
专利文献7：美国专利第7870787号说明书
专利文献8：中国专利申请公开第101981718号说明书
非专利文献
非专利文献1：T.Takenaka et al.,Japanese Journal of Applied Physics,Vol.30,No.9B,(1991),pp.2236－2239
非专利文献2：E.V.Ramana et al.,Solid State Sciences,Vol.12,(2010),pp.956－962
非专利文献3：C.Zhou et al.,Journal of Material Science,Vol.44,(2009),pp.3833－3840
非专利文献4：S-T.Zhang et al.,Journal of AppliedPhysics,Vol.107,(2010),114110,4pp.
非专利文献5：P.Jarupoom et al.,Applied Physics Letters,Vol.99,(2011),1529013pp.
非专利文献6：Journal of the American Ceramic Society93[4](2010)1108－1113
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种具有高结晶取向性、低介质损耗、高极化消失温度、高压电常数、和施加电场与变形量之间的高线性的非铅压电体膜。
本发明的其它目的在于，提供具有上述非铅压电体膜的喷墨头、角速度传感器和压电发电元件。本发明的又一其它目的在于，提供使用上述喷墨头形成图像的方法、使用上述角速度传感器测定角速度的方法以及使用上述压电发电元件的发电方法。
用于解决课题的方法
本发明提供一种压电体膜，其包括：
仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层；和
仅具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
其中，上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在上述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够包含Mn。
本发明提供一种喷墨头，其包括：
具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜；
与上述压电体膜接合的振动层；和
具有容纳墨液的压力室，并且与上述振动层的接合上述压电体膜的面的相反侧的面接合的压力室部件，
上述振动层与上述压电体膜接合，使得上述振动层与基于压电效应的上述压电体膜的变形对应地在该振动层的膜厚方向上发生位移，
上述振动层与上述压力室部件相互接合，使得与上述振动层的位移对应地上述压力室的容积发生变化，并且与上述压力室的容积的变化对应地喷出上述压力室内的墨液，
上述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
上述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在上述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够包含Mn。
本发明提供一种使用喷墨头形成图像的方法，其包括：
准备上述喷墨头的工序（a），
上述喷墨头包括：
具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜；
与上述压电体膜接合的振动层；和
具有容纳墨液的压力室，并且与上述振动层的接合上述压电体膜的面的相反侧的面接合的压力室部件，
其中，上述振动层与上述压电体膜接合，使得上述振动层与基于压电效应的上述压电体膜的变形对应地在该振动层的膜厚方向上发生位移，
上述振动层与上述压力室部件相互接合，使得与上述振动层的位移对应地上述压力室的容积发生变化，并且与上述压力室的容积的变化对应地喷出上述压力室内的墨液，
上述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
上述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在上述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值；
和通过经由上述第一电极和第二电极对上述压电体层施加电压，基于压电效应，使上述振动层在该层的膜厚方向上发生位移，使得上述压力室的容积变化，利用该位移从上述压力室喷出墨液的工序（b）。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够包含Mn。
本发明提供一种角速度传感器，其包括：
具有振动部的基板；和
与上述振动部接合，并且具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜，
上述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
上述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在上述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值，
从上述第一电极和第二电极中选择的一方的电极由电极组构成，该电极组包括：将使上述振动部振荡的驱动电压施加于上述压电体层的驱动电极；和用于对由于施加于振荡中的上述振动部的角速度而在上述振动部产生的变形进行测定的传感电极。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够包含Mn。
本发明提供一种使用角速度传感器测定角速度的方法，其包括：
准备上述角速度传感器的工序（a），
上述角速度传感器包括：
具有振动部的基板；和
与上述振动部接合，并且具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜，
上述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
上述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在上述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值，
从上述第一电极和第二电极中选择的一方的电极由电极组构成，该电极组包括驱动电极和传感电极；
将驱动电压经由从上述第一电极和第二电极中选择的另一方的电极和上述驱动电极施加于上述压电体层，由此使上述振动部振荡的工序（b）；和
利用上述另一方的电极和上述传感电极，对由于施加于振荡中的上述振动部的角速度而在上述振动部产生的变形进行测定，由此获得施加的上述角速度的值的工序（c）。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够包含Mn。
本发明提供一种压电发电元件，其包括：
具有振动部的基板；和
与上述振动部接合，并且具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜，
其中，上述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
上述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在上述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够包含Mn。
本发明提供一种使用压电发电元件产生电力的方法，其包括：
准备上述压电发电元件的工序（a），
上述压电发电元件包括：
具有振动部的基板；和
与上述振动部接合，并且具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜，
其中，上述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
上述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在上述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值；
和通过向上述振动部施加振动，利用上述第一电极和第二电极获得电力的工序（b）。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
上述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层能够包含Mn。
发明效果
本发明提供具有高结晶取向性、低介质损耗、高极化消失温度、高压电常数以及高线性的非铅压电体膜和其制造方法。
本发明提供具备上述非铅压电体膜的喷墨头和使用它形成图像的方法。
本发明提供具备上述非铅压电体膜的角速度传感器和使用它测定角速度的方法。
本发明提供具备上述非铅压电体膜的压电发电元件和使用它发电的方法。
附图说明
图1A是实施方式的压电体膜的截面图。
图1B是图1A所示的压电体膜的变形例。
图1C是图1A所示的压电体膜的变形例。
图1D是图1A所示的压电体膜的变形例。
图1E是图1A所示的压电体膜的变形例。
图2A是实施例A1～实施例A9和比较例A1～比较例A6的压电体膜的X射线衍射图。
图2B是实施例A1、实施例A10～实施例A16、比较例A7和比较例A8的压电体膜的X射线衍射图。
图2C是实施例A1和比较例A1的压电体膜的P－E磁滞曲线。
图3A是实施例B1～实施例B9和比较例B1～比较例B6的压电体膜的X射线衍射图。
图3B是实施例B1、实施例B10～实施例B16、比较例B7和比较例B8的压电体膜的X射线衍射图。
图3C是实施例B1和比较例B1的压电体膜的P－E磁滞曲线。
图4A是实施例C1～实施例C9和比较例C1～比较例C6的压电体膜的X射线衍射图。
图4B是实施例C1、实施例C10～实施例C16、比较例C7和比较例C8的压电体膜的X射线衍射图。
图4C是实施例C1和比较例C1的压电体膜的P－E磁滞曲线。
图5A是实施例D1～实施例D9和比较例D1～比较例D6的压电体膜的X射线衍射图。
图5B是实施例D1、实施例D10～实施例D16、比较例7和比较例8的压电体膜的X射线衍射图。
图5C是实施例1和比较例1的压电体膜的P－E磁滞曲线。
图6A是一般的压电体材料的电场－变形量特性的图表。
图6B是图6A的部分放大图。
图7是示意性地表示本发明的喷墨头的一个例子、部分地表示该喷墨头的截面的立体图。
图8是示意性地表示图7所示的喷墨头中的包括压力室部件和致动器部的主要部分、部分地表示该主要部分的截面的分解立体图。
图9是示意性地表示图7所示的喷墨头中的包括压力室部件和致动器部的主要部分的一个例子的截面图。
图10是示意性地表示本发明的角速度传感器的一个例子的立体图。
图11是表示图10所示的角速度传感器的截面E1的截面图。
图12是示意性地表示本发明的压电发电元件的一个例子的立体图。
图13是表示图12所示的压电发电元件的截面F1的截面图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的说明中，相同的部件标注相同的符号。由此，能够省略重复的说明。
[用语的定义]
本说明书中所使用的用语按照以下方式来定义。
用语“线性”是指施加电场与变形量之间的线性。优选线性高。“线性高”是指，变形量与施加电场成比例。
用语“施加电场”是指，施加于压电体层的电场。
用语“变形量”是指，由施加电场产生的压电体层的变形量。
下面说明变形量与施加电场之间的关系。
为了实现能够测定正确的角速度的角速度传感器、能够喷出正确量的墨液的喷墨头、和能够通过正压电效应发电的压电发电元件，变形量需要与电场成比例。即，变形量b和电场a需要满足以下的等式1。
b＝c1a……等式1（c1是常数）
本说明书中所使用的用语“比例”是指，a和b的值满足上述等式1。即，用语“比例”是指一次函数。用语“比例”不包括二次函数。
图6A表示一般的压电体材料的电场－变形量特性的图表。图6B表示图6A的部分放大图。
如图6B所示，点A处的切线的斜率与点B处的切线的斜率实质上相同。“实质上相同”是指，由式子：点A处的切线的斜率/点B处的切线的斜率所表示的比率是0.8以上1.2以下。此处是指变形量b与电场a成比例。点A和点B的施加电场例如分别是3V/μm和10V/μm。
另一方面，点C处的切线具有比点A和点B处的切线小的斜率。
在变形量b和电场a具有非一次函数的关系的情况下，测定正确的角速度、喷出正确量的墨液和利用正压电效应发电变得困难。在能够测定正确的角速度的角速度传感器、能够喷出正确量的墨液的喷墨头和能够利用正压电效应发电的压电发电元件中，变形量b与电场a之间不希望存在非一次函数的关系。
用语“温度Td”是指因包含在压电体层中的极化（分极，polarization）通过加热压电体层而完全消失时的温度。即，在比温度Td高的温度下，压电体层完全失去极化。没有极化的压电体层不能作为压电体层起作用。从回流焊的观点出发，温度Td优选为180℃以上。
[压电体膜]
图1A表示实施方式的压电体膜。图1A所示的压电体膜1a具有叠层构造16a。该叠层构造16a具有：仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13；和仅具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15。
（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15仅具有（001）面取向。换言之，（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15不具有（001）面以外的面取向。例如，（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15不具有（110）面取向。参照后述的比较例1和比较例2。
同样，NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13也仅具有（001）面取向。
文字Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5、或者Mg0.5Ti0.5。
文字x表示0.01以上0.05以下的值。在x的值低于0.01的情况下，结晶取向性、极化消失温度、压电常数和线性较低。而且，介质损耗高。参照后述的比较例A1、比较例A3、比较例B1、比较例B3、比较例C1、比较例C3、比较例D1和比较例D3。
如果x的值超过0.05，则结晶取向性、极化消失温度、压电常数和线性低。而且，介质损耗高。参照后述的比较例A4、比较例B4、比较例C4和比较例D4。
y表示0.05以上0.20以下的值。在y的值低于0.05的情况下，结晶取向性、极化消失温度、压电常数和线性低。而且，介质损耗高。参照后述的比较例A1、比较例A2、比较例A5、比较例B1、比较例B2、比较例B5、比较例C1、比较例C2、比较例C5、比较例D1、比较例D2和比较例D5。
在y的值超过0.20的情况下，结晶取向性、极化消失温度、压电常数和线性低。而且，介质损耗高。参照后述的比较例A6、比较例B6、比较例C6和比较例D6。
α表示0.20以上0.50以下的值。在α的值低于0.20的情况下，结晶取向性、极化消失温度、压电常数和线性低。而且，介质损耗高。参照后述的比较例A7、比较例B7、比较例C7和比较例D7。
在α的值超过0.50的情况下，结晶取向性、极化消失温度、压电常数和线性低。而且，介质损耗高。参照后述的比较例A8、比较例B8、比较例C8和比较例D8。
叠层的这些层优选相互接触。（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15作为压电体层发挥作用。（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15具有小漏电流、高结晶性和高（001）面取向性。因此，尽管（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15不含铅，也具有高极化消失温度、低介质损耗和高压电性能。（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15具有与PZT层同样的压电性能。而且，（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15的变形量与施加电场成比例。
LaNiO3层具有由化学式ABO3表示的钙钛矿的结晶构造。该结晶构造的晶格常数是0.384nm（伪立方晶，pseudocubic）。因此，NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13与（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15具有良好的晶格匹配性。NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13不论位于其下的层的组成和结晶构造如何，都具有（001）取向。例如，在具有大为不同的晶格常数（0.543nm）的单晶硅基板上，能够形成具有（001）取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13。在不锈钢等的金属构成的基板、玻璃等的非晶质材料构成的基板和陶瓷基板上，也能形成具有（001）取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13。
NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13能够包含微量的杂质。典型的杂质是置换La的稀土元素。
NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13能够在层方向上具有均匀的组成。代替该结构，NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13能够具有在层方向上x的值有倾向性的组成。即，与（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15接触的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13的一个表面的x的值能够与另一表面的x的值不同。NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13也作为用于形成（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15的缓冲层发挥作用，因此，在这些层接触的面上，需要满足不等式0.01≤x≤0.05。
NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13是导电性氧化物层。NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13能够作为用于对（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15施加电压的电极层发挥作用。
NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13能够通过典型的溅射法形成。NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13也能通过脉冲激光沉积法（PLD法）、化学气相生长法（CVD法）、溶胶凝胶法和气溶胶沉积法（AD法）等的薄膜形成方法形成。
表示镍酸镧·钠的含氧量的“3-x”能够包括误差。例如，如果x＝0.05，则3-0.05＝2.95。但是，钠的量是0.05的情况下，镍酸镧钠的含氧量并非完全与2.95一致。
根据压电体层和界面层所具有的晶格常数的类似性或者组成的类似性，预测适合于形成具有高结晶取向性、低介质损耗、高极化消失温度、高压电常数、高线性的压电体层的界面层的组成是困难的。即，因仅通过设置具有与压电体层的晶格常数或组成类似的晶格常数或组成的界面层，无法得到上述优选的压电体层。其原因在于，构成（Bi，Na，Ba）TiO3-Bi（Mg0.5Ti0.5）O3这样的多元复合氧化物的各元素（氧除外）具有不同的蒸汽压，因此，一般难以形成具有良好的结晶性和良好的取向性、由复合氧化物构成的薄膜。本发明人发现，设置在NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13上的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15具有高结晶取向性、低介质损耗、高极化消失温度、高压电常数、而且具有高线性。
NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13的厚度没有限制。只要该厚度是数个晶格单位（大约2纳米）以上，就能够形成具有高结晶取向性、低介质损耗、高极化消失温度、高压电常数、施加电压－变形量的高线性的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15。
（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15的厚度也没有限制。厚度例如是0.5微米以上10微米以下。
（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15具有由化学式ABO3表示的钙钛矿的结晶构造。位置A是Bi、Na和Ba。位置B是Ti和Co。（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15能够包含微量的杂质。该杂质典型的能够是置换位置A中的Na的Li和K以及置换Ba的Sr和Ca。该杂质典型的能够是置换位置B中的Ti的Zr。其它的杂质例如能够是Mn、Co、Al、Ga、Nb和Ta。几个杂质能够提高（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15的结晶性和压电性能。
（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15典型地能够通过溅射法形成。（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15例如也能够通过PLD法、CVD法、溶胶凝胶法、AD法等的薄膜形成方法形成。
图1B表示图1A所示的压电体膜的变形例。图1B所示的压电体膜1b具有叠层构造16b。叠层构造16b在图1A所示的叠层构造16a上添加金属电极层12。叠层构造16b中，NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13形成在金属电极层12上。具体而言，叠层构造16b依次具有金属电极层12、NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13和（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15。
金属电极层12的材料的例子有铂、钯、金等的金属；氧化镍、氧化钌、氧化铱、钌酸锶等的氧化物导电体。金属电极层12能够由两种以上的这些材料构成。金属电极层12优选具有低电阻和高耐热性。因此，金属电极层12优选为铂层。铂层能够具有（111）取向。
换言之，本实施方式的压电体膜还可以包括铂层。NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13能够形成在铂层上。
金属电极层12能够作为与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13一起对（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15施加电压的电极层起作用。换言之，电极层是由NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13和金属电极层12构成的叠层体。
图1B所示的压电体膜1b能够通过在金属电极层12上依次形成NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13和（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15而制造得到。
图1C表示图1A所示的压电体膜的变形例。图1C所示的压电体膜1c具有叠层构造16c。叠层构造16c在图1A所示的叠层构造16a上增加导电层17。导电层17形成在（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15上。具体而言，叠层构造16c依次具有NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13、（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15和导电层17。
压电体膜1c中，在NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13与导电层17之间，夹着（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15。NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13和导电层17分别能够作为对（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15施加电压的第一电极层和第二电极层发挥作用。
导电层17由具有导电性的材料构成。该材料的例子有具有低电阻的金属。该材料能够是NiO、RuO2、IrO3、SrRuO3和LaNiO3等的氧化物导电体。导电层17能够由两种以上的这些材料构成。在导电层17与（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15之间设置金属层，能够提高两者的紧贴性。金属层的材料的例子有钛。该材料能够是钽、铁、钴、镍或者铬。金属层能够由两种以上的这些材料构成。能够根据导电层17和（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15之间的紧贴性省略金属层。
图1C所示的压电体膜1c能够通过在NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13上依次形成（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15和导电层17制造得到。导电层17例如能够通过溅射法、PLD法、CVD法、溶胶凝胶法和AD法等的薄膜形成方法形成。
图1D表示图1A所示的压电体膜的变形例。图1D所示的压电体膜1d具有叠层构造16d。叠层构造16d中在图1A所示的叠层构造16a上进一步增加金属电极层12和导电层17。叠层构造16d中，NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13形成在金属电极层12上。导电层17形成在（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15上。具体而言，叠层构造16d依次具有金属电极层12、NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13、（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15和导电层17。
金属电极层12与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13一同能够作为对压电体层即（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15施加电压的电极层发挥作用。换言之，电极层是NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13和金属电极层12的叠层体。压电体膜1d中，在NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13与导电层17之间，还夹着（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15。NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13和导电层17能够分别作为对（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15施加电压的第一电极层和第二电极层发挥作用。
图1D所示的压电体膜16d能够通过在金属电极层12上依次形成NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13、（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15和导电层17制造得到。
如图1E所示，压电体膜1e还包括基板11。NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13隔着金属电极层12形成在基板11上。
在图1E所示的压电体膜1e中，图1D所示的叠层构造16d形成在基板11上。
基板11能够是硅基板。优选单晶硅基板。
在基板11与叠层构造16d之间、更准确地来讲，在基板11与NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13之间设置金属层，能够提高它们之间的紧贴性。但是，金属层需要有导电性。金属层的材料的例子能够是Ti、Ta、Fe、Co、Ni或者Cr。优选Ti。金属层能够使用2种以上的材料。能够根据基板11与叠层构造16d之间的紧贴性而省略金属层。
图1E所示的压电体膜1e能够通过在基板11上依次形成金属电极层12、NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13、（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15和导电层17制造得到。
（实施例）
以下的实施例更详细地说明本发明。
以下的实施例由实验例A（Q＝Fe）、实验例B（Q＝Co）、实验例C（Q＝Zn0.5Ti0.5）和实验例D（Q＝Mg0.5Ti0.5）构成。
（实验例A：Q＝Fe）
（实施例A1）
在实施例A1中，制作图1E所示的压电体膜。x、y和α的值分别是0.03、0.10和0.20。按照以下的方式制作压电体膜。
具有（111）面取向的铂层（厚度：100纳米）通过RF磁控管溅射形成于具有（100）面取向的单晶硅基板的表面。该铂层作为金属电极层12发挥作用。
以下阐述铂层的溅射条件。
靶：金属铂
气体氛围：氩气
RF功率：15W
基板温度：300℃
在形成铂层之前，钛层（厚度：2.5纳米）形成于单晶硅基板的表面，提高单晶硅基板与铂层之间的紧贴性。除了代替金属Pt使用金属Ti作为靶之外，钛层在与铂层的溅射条件相同的条件下形成。
接着，具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13（厚度：200纳米）通过RF磁控管溅射形成于铂层的表面。
下面，阐述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13的溅射条件。
靶：上述的组成
气体氛围：氩气和氧气的混合气体（Ar/O2的流量比：80/20）
RF功率：100W
基板温度：300℃
采用能量分散型X射线分光法（SEM－EDX）和波长分散型X射线微量分析仪（WDS）分析所形成的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13的组成。在组成分析中，分析氧这样的轻元素的精度差，因此轻元素的正确的定量困难。但是能够确认，包含在所制作的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13中的Na、La和Ni具有与目标相同的组成。
接着，在NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13的表面，采用RF磁控管溅射法形成（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15（厚度：2.7微米）。该（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15具有MPB附近的组成。
下面，阐述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的溅射条件。
靶：上述的组成
气体氛围：氩气和氧气的混合气体（Ar/O2的流量比：50/50）
RF功率：170W
基板温度：650℃
根据X射线衍射解析所形成的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的结晶构造。X射线衍射是通过从（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15之上射入X射线来进行的。图2A表示其结果。在以后的比较例中，也适用该X射线衍射法。
图2A表示X射线衍射图的结果。除了来源于硅基板和铂层的反射峰外，仅观察到来源于具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的反射峰。（001）反射峰的强度为18，431cps这样的非常高的值。图2A所示的图表示，实施例A1的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15具有极高的（001）面取向性。
接着，图中的来源于（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的（001）反射峰的半值宽度通过摇摆曲线测定求出。摇摆曲线测定是通过在作为测定对象的反射峰的衍射角2θ固定检测器（detector）的状态下，扫描X射线向试样的入射角ω而进行的。所测定的半值宽度与结晶轴相对于与膜的主面垂直的方向的倾斜的程度对应。半值宽度越小，结晶性越高。所测定的半值宽度是2.0°这样非常小的值。这意味着实施例A1的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15具有极高的结晶性。在以后的比较例中，应用该摇摆曲线测定法。
接着，金层（厚度100nm）通过蒸镀形成于（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的表面。金层与导电层17对应。这样就制作出了实施例A1的压电体膜。
使用铂层和金层，评价（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的强介电特性和压电性能。图2C表示实施例A1的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的P－E磁滞曲线。
如图2C所示，能够确认，当向（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15施加的电压增大时，（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15表现出良好的强介电特性。使用阻抗分析仪测定1kHz时的介电损耗（以下称作“tanδ”）。（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的tanδ是2.4%。这意味着（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的漏电流小。
（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的极化消失温度（以下称作“温度Td”）按照以下的方法来测定。
将（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15放入恒温槽中。在温度升高的同时，测定（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的P－E磁滞曲线。
温度Td是根据非专利文献6测定的。
实施例A1的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的温度Td是185℃这样高的值。这意味着，在回流焊温度（180℃）下也能够维持（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的压电特性。
（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的压电性能按照以下的方式来评价。将（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15切成宽度2mm，加工成悬臂状。接着，在铂层与金层之间施加电位差，利用在这两层之间产生的电场使悬臂位移。所得到的位移量由激光位移计测定。
表1和表2表示这些结果。
接下来，将测定出的位移量转换成压电常数d31。低电场（3V/微米）中的实施例A1的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的压电常数d31（3V/微米）是-81pC/N。
高电场（10V/微米）中的实施例A1的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的压电常数d31（10V/微米）是-80pC/N。
实施例A1的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的线性是根据压电常数d31（3V/微米）和压电常数d31（10V/微米）的比来估计得出的。在实施例A1中，该比值是1.01。这意味着位移量与施加电场成比例。
（实施例A2）
除x＝0.01外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表1。
（实施例A3）
除x＝0.05外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表1。
（实施例A4）
除x＝0.03且y＝0.05外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表1。
（实施例A5）
除x＝0.03且y＝0.20外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表1。
（实施例A6）
除x＝0.01且y＝0.05外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表1。
（实施例A7）
除x＝0.01且y＝0.20外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表1。
（实施例A8）
除x＝0.05且y＝0.05外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表1。
（实施例A9）
除x＝0.05且y＝0.20外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表1。
（实施例A10）
除α＝0.30外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表2。
（实施例A11）
除α＝0.40外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表2。
（实施例A12）
除α＝0.50外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表2。
（实施例A13）
除x＝0.01，y＝0.05，和α＝0.50外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表2。
（实施例A14）
除x＝0.01，y＝0.20，和α＝0.50外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表2。
（实施例A15）
除x＝0.05，y＝0.05，和α＝0.50外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表2。
（实施例A16）
除x＝0.05，y＝0.20，和α＝0.50外，进行与实施例A1同样的实验。结果表示于表2。
（比较例A1）
除x＝0.0且y＝0.0外，进行与实施例A1同样的实验。
在比较例A1中，也尝试评价（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的强介电特性和压电性能。但是，压电体膜中的漏电流非常大，因此难以正确地测定P－E磁滞曲线（参照图2C）。
比较例A1的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的tanδ是38%。比较例A1的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15具有这样大的漏电流，因此，难以求出正确的温度Td和正确的压电常数d31的值。推测的温度Td大约是151℃。低电场（3伏/微米）和高电场（10V/微米）中的推测出的压电常数d31分别大约是-16pC/N和-30pC/N。
（比较例A2）
除x＝0.03，y＝0外，进行与实施例A1同样的实验。
在比较例A2中，也观察到来源于具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15的反射峰。但是，也观察到来源于（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15中的其它结晶取向（110）的反射峰。
d31（3V/微米）/d31（10V/微米）＝0.66，位移量不与施加电场成比例。
（比较例A3）
除x＝0.0且y＝0.10外，进行与实施例A1同样的实验。
（比较例A4）
除x＝0.08且y＝0.10外，进行与实施例A1同样的实验。
（比较例A5）
除x＝0.03且y＝0.01外，进行与实施例A1同样的实验。
（比较例A6）
除x＝0.03且y＝0.25外，进行与实施例A1同样的实验。
（比较例A7）
除α＝0.10外，进行与实施例A1同样的实验。
（比较例A8）
除α＝0.60外，进行与实施例A1同样的实验。
[表1]
[表2]
由表1和表2可知，形成在仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13上的仅具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiFeO3层15（0.01≤x≤0.05,0.05≤y≤0.20，且0.20≤α≤0.50）具有高结晶取向性、低介电损耗、高极化消失温度、高压电常数和高线性。
由实施例A2、实施例A6、实施例A7、实施例A13、实施例A14、比较例1和比较例A3能够明确，x需要为0.01以上。
由实施例A3、实施例A8、实施例A9、实施例A15、实施例A16和比较例A4能够明确，x需要为0.05以下。
由实施例A4、实施例A6、实施例A13、实施例A15、比较例A1、比较例A2和比较例A5能够明确，y需要为0.05以上。
由实施例A5、实施例A7、实施例A9、实施例A14、实施例A16和比较例A6能够明确，y需要为0.20以下。
由实施例A1～实施例A9和比较例A7能够明确，α需要为0.20以上。
由实施例A12～实施例A16和比较例A8能够明确，α需要为0.50以下。
（实验例B：Q＝Co）
除了作为Q使用Co来代替Fe外，进行与实验例A同样的实验。
表3和表4表示其结果。
[表3]
Figure BDA00003455762800251
[表4]
Figure BDA00003455762800261
由表3和表4可知，与表1和表2的情况同样，形成在仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13上的仅具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiCoO3层15（0.01≤x≤0.05,0.05≤y≤0.20，且0.20≤α≤0.50）具有高结晶取向性、低介电损耗、高极化消失温度、高压电常数和高线性。
（实验例C：Q＝Zn0.5Ti0.5）
除作为Q使用Zn0.5Ti0.5来代替Fe外，进行与实验例A同样的实验。
表5和表6表示其结果。
[表5]
Figure BDA00003455762800271
[表6]
Figure BDA00003455762800281
由表5和表6能够明确，与表1和表2的情况同样，形成在仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13上的仅具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBi（Zn0.5Ti0.5）O3层15（0.01≤x≤0.05,0.05≤y≤0.20，且0.20≤α≤0.50）具有高结晶取向性、低介电损耗、高极化消失温度、高压电常数和高线性。
（实验例D：Q＝Mg0.5Ti0.5）
除作为Q使用Mg0.5Ti0.5来代替Fe外，进行与实验例A同样的实验。
表7和表8表示其结果。
[表7]
Figure BDA00003455762800291
[表8]
Figure BDA00003455762800301
由表7和表8能够明确，与表1和表2的情况同样，形成在仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层13上的仅具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBi（Mg0.5Ti0.5）O3层15（0.01≤x≤0.05,0.05≤y≤0.20，且0.20≤α≤0.50）具有高结晶取向性、低介电损耗、高极化消失温度、高压电常数和高线性。
以下，说明具备上述的压电体膜的本发明的喷墨头、角速度传感器和压电发电元件。详细情况参照专利文献6。专利文献7和专利文献8分别是与专利文献6对应的美国专利公报和中国公开公报。
[喷墨头]
下面，参照图7～图9，说明本发明的喷墨头。
图7表示本发明的喷墨头的一个方式。图8是表示图7所示的喷墨头100中的包括压力室部件和致动器部的主要部分的分解图。
图7和图8中的符号A表示压力室部件。压力室部件A具备在其厚度方向（图的上下方向）上贯通的贯通孔101。图8所示的贯通孔101是在压力室部件A的厚度方向上截断的该贯通孔101的一部分。符号B表示具备压电体膜和振动层的致动器部。符号C表示具备共通液室105和墨液流路107的墨液流路部件C。压力室部件A、致动器部B和墨液流路部件C按照压力室部件A被致动器部B和墨液流路部件C夹着的方式相互接合。在压力室部件A、致动器部B和墨液流路部件C相互接合的状态下，贯通孔101形成容纳从共通液室105供给的墨液的压力室102。
致动器部B所具备的压电体膜和振动层在俯视时与压力室102重叠。图7和图8中的符号103表示作为压电体膜的一部分的个别电极层。如图7所示，喷墨头100具备在俯视时交错状设置的2个以上的个别电极层103即压电体膜。
墨液流路部件C具备俯视时条状设置的2个以上的共通液室105。在图7和图8中，各个共通液室105在俯视时与2个以上的压力室102重叠。共通液室105向喷墨头100中的墨液供给方向（图7中的箭头方向）延伸。墨液流路部件C具备：将共通液室105内的墨液供给至压力室102的供给口106；和从喷嘴孔108喷出压力室102内的墨液的墨液流路107。通常，一个供给孔106和一个喷嘴孔108与一个压力室102对应。喷嘴孔108形成于喷嘴板D。喷嘴板D按照与压力室部件A一同夹着墨液流路部件C的方式，与墨液流路部件C接合。
图7中的符号E表示IC芯片。IC芯片E通过接合线BW与在致动器部B的表面露出的个别电极层103电连接。为了使图7更明了，图7仅表示了一部分接合线BW。
图8表示包括压力室部件A和致动器部B的主要部分的结构。图9表示压力室部件A和致动器部B的与墨液供给方向（图7中的箭头方向）正交的截面。致动器部B具备压电体膜104（104a－104d），该压电体膜104（104a－104d）具有被第一电极（个别电极层103）和第二电极（共通电极层112）夹着的压电体层15。一个个别电极层103与一个压电体膜104a～104d对应。共通电极层112是压电体膜104a～104d共用的电极。
按照被图9中的虚线包围的方式，上述的压电体膜104设置于喷墨头内部。该压电体膜是在题为“压电体膜”的项目中所说明的压电体膜。
[使用喷墨头的图像形成方法]
形成本发明的图像的方法包括：在上述本发明的喷墨头中，经由第一电极和第二电极（即个别电极层和共通电极层）对压电体层施加电压，通过压电效应使振动层在该层的膜厚方向发生位移，改变压力室的容积的工序；和利用该位移从压力室喷出墨液的工序。
在改变纸等的图像形成对象物与喷墨头之间的相对位置的同时，改变施加于压电体层的电压，控制从喷墨头喷出墨液的喷出时间和喷出量，由此，在对象物的表面形成图像。在本说明书中所使用的用语“图像”包括文字。换言之，根据形成本发明的图像的方法，在纸等的印刷对象物上印刷文字、图案、图形等。该方法能够进行具有高表现力的印刷。
[角速度传感器]
图10表示本发明的角速度传感器的一个例子。图11表示图10所示的角速度传感器21a的截面E1。图10所示的角速度传感器21a是所谓的音叉型角速度传感器。它能够用于车辆用导航装置和电子静像摄相机的抖动修正传感器。
图10所示的角速度传感器21a包括：具有振动部200b的基板200；和与振动部200b接合的压电体膜208。
基板200包括：固定部200a；和从固定部200a向规定的方向延伸的一对臂（振动部200b）。振动部200b延伸的方向与角速度传感器21所测定的角速度的旋转中心轴L延伸的方向相同。具体而言，该方向在图10中是Y方向。从基板200的厚度方向（图10中的Z方向）看，基板200具有包括2根臂（振动部200b）的音叉的形状。
构成基板200的材料没有限定。该材料例如是Si、玻璃、陶瓷、金属。基板200能够是单晶硅基板。只要能够实现作为角速度传感器21a的功能，基板200的厚度没有限定。更具体地来讲，基板200的厚度是0.1mm以上0.8mm以下。固定部200a的厚度能够与振动部200b的厚度不同。
压电体膜208与振动部200b接合。该压电体膜208是在题为“压电体膜”的项目中所说明的压电体膜。如图10和图11所示，该压电体膜208具备第一电极13（202）、压电体膜15和第二电极17（205）。
第二电极205具备包括驱动电极206和传感电极207的电极组。驱动电极206对压电体层15施加使振动部200b振荡的驱动电压。传感电极207对由于施加于振动部200b的角速度而在振动部200b产生的变形进行测定。振动部200b的振荡方向通常是其宽度方向（图10中的X方向）。更具体地来讲，在图10所示的角速度传感器中，一对驱动电极206在振动部200b的宽度方向的两端部，沿着振动部200b的长度方向（图10的Y方向）设置。一根驱动电极206能够设置于振动部200b的宽度方向的一个端部。在图10所示的角速度传感器中，传感电极207沿着振动部200b的长度方向设置，且被夹在一对驱动电极206之间。多个传感电极207能够设置在振动部200b上。由传感电极207测定的振动部200b的变形通常是其厚度方向（图10中的Z方向）的挠曲。
在本发明的角速度传感器中，从第一电极和第二电极中选择的一方的电极能够由包括驱动电极和传感电极的电极组构成。在图10所示的角速度传感器21a中，第二电极205由该电极组构成。与该角速度传感器不同，第一电极202也能够由该电极组构成。
连接端子202a、206a和207a分别形成于第一电极202的端部、驱动电极206的端部和传感电极207的端部。各连接端子的形状和位置并没有限定。在图10中，连接端子设置在固定部200a上。
在图10所示的角速度传感器中，压电体膜208与振动部200b和固定部200a这两者接合。但是，只要压电体膜208能够使振动部200b振荡，且能够利用压电体膜208来测定在振动部200b产生的变形，压电体膜208的接合状态就没有限定。例如，压电体膜208能够仅与振动部200b接合。
本发明的角速度传感器能够具有2个以上由一对振动部200b构成的振动部组。这样的角速度传感器能够测定多个旋转中心轴的角速度，能够作为双轴或者三轴的角速度传感器发挥作用。图10所示的角速度传感器具有由一对振动部200b构成的一个振动部组。
[角速度传感器的角速度测定方法]
本发明的测定角速度的方法使用本发明的角速度传感器，具有：对压电体层施加驱动电压，使基板的振动部振荡的工序；和通过对由于施加于振荡中的振动部的角速度而在振动部产生的变形进行测定，获得该角速度的值的工序。在第一电极和第二电极中的不用作驱动电极和传感电极的电极（另一方的电极）与驱动电机之间施加驱动电压，对压电体层施加驱动电压。另一方的电极和传感电极对由于角速度在振荡中的振动部产生的变形进行测定。
以下，说明使用图10所示的角速度传感器21a的角速度的测定方法。与振动部200b的固有振动共振的频率的驱动电压，通过第一电极202和驱动电极206被施加于压电体层15，使振动部200b振荡。驱动电压例如能够通过将第一电极202接地且改变驱动电极206的电位来施加（换言之，驱动电压是第一电极202与驱动电机206之间的电位差）。角速度传感器21a具有排列成音叉的形状的一对振动部200b。通常，在一对振动部200b各自所具有的各个驱动电极206上，分别施加正负相反的电压。由此，能够使各个振动部200b以在相互相反的方向振动的模式（相对于图10所示的旋转中心轴L对称地振动的模式）振荡。在图10所示的角速度传感器21a中，振动部200b在其宽度方向（X方向）振荡。即使仅使一对振动部200b的一方振荡，也能测定角速度。但是，为了进行高精度的测定，优选以向相互相反的方向振动的模式使两方的振动部200b振荡。
在对振动部200b振荡的角速度传感器21a施加相对于其旋转中心轴L的角速度ω时，各个振动部200b由于科里奥利力而向厚度方向（Z方向）挠曲。在一对振动部200b以在相互相反的方向振动的模式振荡的情况下，各个振动部200b向相互相反的方向挠曲相同的变化量。与该挠曲相对应地，与振动部200b接合的压电体层15也挠曲，在第一电极202与传感电极207之间，产生与压电体层15的挠曲对应的、即与产生的科里奥利力对应的电位差。通过测定该电位差的大小，能够测定施加于角速度传感器21a的角速度ω。
在科里奥利力Fc与角速度ω之间，以下的关系成立：
Fc＝2mvω
此处，v是振荡中的振动部200b中的振荡方向的速度。m是振动部200b的质量。如该式所示，能够根据科里奥利力Fc算出角速度ω。
[压电发电元件]
图12表示本发明的压电发电元件的一个例子。图13表示图12所示的压电发电元件22a的截面F1。压电发电元件22a是将从外部施加的机械振动转换成电能的元件。压电发电元件22a适用于基于包含于车辆和机械的动力振动和行驶振动以及步行时产生的振动的各种振动来发电的独立的电源装置。
图12所示的压电发电元件22a具备：具有振动部300b的基板300；和与振动部300b接合的压电体膜308。
基板300具有：固定部300a；和由从固定部300a向规定的方向伸出的梁形成的振动部300b。构成固定部300a的材料能够与构成振动部300b的材料相同。但是，这些材料也可以互不相同。由互不相同的材料构成的固定部300a能够与振动部300b接合。
构成基板300的材料没有限定。该材料例如是Si、玻璃、陶瓷、金属。基板300能够是单晶硅基板。基板300例如具有0.1mm以上0.8mm以下的厚度。固定部300a能够具有与振动部300b的厚度不同的厚度。能够调整振动部300b的厚度，使得能够改变振动部300b的共振频率以高效地进行发电。
负重306与振动部300b接合。负重306调整振动部300b的共振频率。负重306例如是Ni的蒸镀薄膜。负重306的材料、形状和质量以及负重306所接合的位置，能够根据所要求的振动部300b的共振频率来调整。负重306能够省略。在振动部300b的共振频率不被调整的情况下，不需要负重306。
压电体膜308与振动部300b接合。该压电体膜308是在题为“压电体膜”的项目中所说明的压电体膜。如图12和图13所示，该压电体膜308包括：第一电极13（302）、压电体膜15和第二电极17（305）。
在图12所示的压电发电元件中，第一电极302的一部分露出。该一部分能够发挥连接端子302a的功能。
在图12所示的压电发电元件中，压电体膜308能够与振动部300b和固定部300a这两者接合。压电体膜308能够仅与振动部300b接合。
在本发明的压电发电元件中，通过具有多个振动部300b，能够增大所产生的电量。通过改变各个振动部300b所具有的共振频率，能够应对具有广频率成分的机械振动。
[使用压电发电元件的发电方法]
通过对上述本发明的压电发电元件施加振动，能够利用第一电极和第二电极获得电力。
当从外部向压电发电元件22a施加机械振动时，振动部300b开始相对于固定部300a上下挠曲的振动。该振动在压电体层15产生由压电效应引起的电动势。这样，在夹持压电体层15的第一电极302与第二电极305之间产生电位差。压电体层15所具有的压电性能越高，在第一电极与第二电极之间产生的电位差越大。特别是在振动部300b的共振频率接近从外部施加于元件的机械振动的频率的情况下，振动部300b的振幅增大，由此发电特性提高。因此，优选利用负重306进行调整，使得振动部300b的共振频率接近从外部施加于元件的机械振动的频率。
工业上的可利用性
具备（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15的压电体膜能够用于喷墨头、角速度传感器和压电发电元件。
附图标记说明
11  基板
12  金属电极层
13NaxLa1-x+y Ni1-yO3-x层（第一电极）
15  （1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层15
17  导电层（第二电极）

Claims (21)

1.一种压电体膜，其特征在于，包括：
仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层；和
仅具有（001）面取向的（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
其中，所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值。
2.如权利要求1所述的压电体膜，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层与所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
3.如权利要求1所述的压电体膜，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层包含Mn。
4.一种喷墨头，其特征在于，包括：
具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜；
与所述压电体膜接合的振动层；和
具有容纳墨液的压力室，并且与所述振动层的接合所述压电体膜的面的相反侧的面接合的压力室部件，
所述振动层与所述压电体膜接合，使得所述振动层与基于压电效应的所述压电体膜的变形对应地在该振动层的膜厚方向上发生位移，
所述振动层与所述压力室部件相互接合，使得与所述振动层的位移对应地所述压力室的容积发生变化，并且与所述压力室的容积的变化对应地喷出所述压力室内的墨液，
所述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
所述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值。
5.如权利要求4所述的喷墨头，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层与所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
6.如权利要求4所述的喷墨头，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层包含Mn。
7.一种使用喷墨头形成图像的方法，其特征在于，包括：
准备所述喷墨头的工序（a），
所述喷墨头包括：
具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜；
与所述压电体膜接合的振动层；和
具有容纳墨液的压力室，并且与所述振动层的接合所述压电体膜的面的相反侧的面接合的压力室部件，
其中，所述振动层与所述压电体膜接合，使得所述振动层与基于压电效应的所述压电体膜的变形对应地在该振动层的膜厚方向上发生位移，
所述振动层与所述压力室部件相互接合，使得与所述振动层的位移对应地所述压力室的容积发生变化，并且与所述压力室的容积的变化对应地喷出所述压力室内的墨液，
所述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
所述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值；
和通过经由所述第一电极和第二电极对所述压电体层施加电压，基于压电效应，使所述振动层在该层的膜厚方向上发生位移，使得所述压力室的容积变化，利用该位移从所述压力室喷出墨液的工序（b）。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层与所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层包含Mn。
10.一种角速度传感器，其特征在于，包括：
具有振动部的基板；和
与所述振动部接合，并且具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜，
所述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
所述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值，
从所述第一电极和第二电极中选择的一方的电极由电极组构成，该电极组包括：将使所述振动部振荡的驱动电压施加于所述压电体层的驱动电极；和用于对由于施加于振荡中的所述振动部的角速度而在所述振动部产生的变形进行测定的传感电极。
11.如权利要求10所述的角速度传感器，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层与所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
12.如权利要求10所述的角速度传感器，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层包含Mn。
13.一种使用角速度传感器测定角速度的方法，其特征在于，包括：
准备所述角速度传感器的工序（a），
所述角速度传感器包括：
具有振动部的基板；和
与所述振动部接合，并且具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜，
所述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
所述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值，
从所述第一电极和第二电极中选择的一方的电极由电极组构成，该电极组包括驱动电极和传感电极；
将驱动电压经由从所述第一电极和第二电极中选择的另一方的电极和所述驱动电极施加于所述压电体层，由此使所述振动部振荡的工序（b）；和
利用所述另一方的电极和所述传感电极，对由于施加于振荡中的所述振动部的角速度而在所述振动部产生的变形进行测定，由此获得施加的所述角速度的值的工序（c）。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层与所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层包含Mn。
16.一种压电发电元件，其特征在于，包括：
具有振动部的基板；和
与所述振动部接合，并且具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜，
其中，所述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
所述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值。
17.如权利要求16所述的压电发电元件，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层与所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
18.如权利要求16所述的压电发电元件，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层包含Mn。
19.一种使用压电发电元件产生电力的方法，其特征在于，包括：
准备所述压电发电元件的工序（a），
所述压电发电元件包括：
具有振动部的基板；和
与所述振动部接合，并且具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层的压电体膜，
其中，所述第一电极具备仅具有（001）面取向的NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层，
所述压电体层是（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层，
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层形成在所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上，
Q表示Fe、Co、Zn0.5Ti0.5或者Mg0.5Ti0.5，
x表示0.01以上0.05以下的值，
y表示0.05以上0.20以下的值，
α表示0.20以上0.50以下的值；
和通过向所述振动部施加振动，利用所述第一电极和第二电极获得电力的工序（b）。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层与所述NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层接触。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于：
所述（1-α）（Bi，Na，Ba）TiO3-αBiQO3层包含Mn。
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