[发明专利]液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件

说明书

技术领域

本发明涉及具备压电元件的液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件，该压电元件使与喷嘴开口连通的压力发生室产生压力变化并且具有压电体层和对压电体层施加电压的电极。

背景技术

作为压电元件，存在使用2个电极夹着呈现电机械转换功能的压电材料、例如由结晶化了的介电材料构成的压电体层而构成的压电元件。这样的压电元件例如作为挠曲振动模式的致动装置搭载于液体喷射头。作为液体喷射头的代表例，例如存在如下的喷墨式记录头，该喷墨式记录头由振动板构成与喷出墨水滴的喷嘴开口连通压力发生室的一部分，利用压电元件使该振动板变形而对压力发生室的墨水进行加压，来从喷嘴开口喷出墨滴。

要求作为构成这样的压电元件的压电体层(压电陶瓷)所使用的压电材料具有较高的压电特性，作为代表例，能够举出锆钛酸铅(PZT)(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2001-223404号公报。

发明内容

然而，从环境问题的观点出发，正寻求抑制了铅含有量的压电材料。作为不含铅的压电材料，例如存在具有以ABO₃表示的钙钛矿构造的BiFeO₃等，这种含有Bi以及Fe的BiFeO₃系的压电材料存在由于相对介电常数ε_r低而压电特性(应变量)低的问题。此外，这样的问题不仅在喷出墨水的喷墨式记录头，当然也同样存在于喷出墨水以外的其他液滴的液体喷射头。

本发明鉴于这样的问题，目的在于提供一种具有相对介电常数高、且对环境负担小的压电材料的液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件。

本发明解决所述课题的的方式是一种液体喷射头，具备：压力发生室，其与喷嘴开口连通；和压电元件，其具有压电体层和设置于所述压电体层的电极，所述压电体层是具有含有铁锰酸铋镧与钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物，所述钛酸钡相对于所述铁锰酸铋镧和所述钛酸钡的总量的摩尔比为0.09～0.29。

在该实施方式中，通过将由具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物构成的压电材料作为压电体层，能够使相对介电常数变高。另外，因为抑制了铅的含量，所以能够减少对环境的负担。

另外，优选在所述铁锰酸铋镧中，镧与铋的摩尔比La/Bi为0.11～0.67。从而，可以更切实地提高压电体层的相对介电常数。

本发明的其他方式是一种液体喷射装置，其特征在于，具备所述方式的液体喷射头。在该方式中，因为具有相对介电常数高的压电体层，所以成为喷出特性(位移特性)优良的液体喷射装置。另外，能够提供一种通过抑制含铅量而降低对环境的负担的液体喷射装置。

另外，本发明的其他方式是一种压电元件，其特征在于，具备压电体层和设置于所述压电体层的电极，所述压电体层是具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物，所述钛酸钡相对于所述铁锰酸铋镧和所述钛酸钡的总量的摩尔比为0.09～0.29。在该方式中，通过将由具有含有铁锰酸铋镧和钛酸钡的钙钛矿构造的复合氧化物构成的压电材料作为压电体层，能够提高相对介电常数。另外，由于抑制了含铅量而减轻对环境的负担。

附图说明

图1是表示实施方式1的记录头的概略构成的分解立体图。

图2是实施方式1的记录头的俯视图。

图3是实施方式1的记录头的截面图。

图4是表示样本2的P-V曲线的图。

图5是表示样本11的P-V曲线的图。

图6是表示样本14的P-V曲线的图。

图7是表示样本15的P-V曲线的图。

图8是表示X线衍射图案的图。

图9是作为表示X线衍射图案的图的主要部分放大图。

图10是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。

图11是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。

图12是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。

图13是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。

图14是表示实施方式1的记录头的制造工序的截面图。

图15是表示实施例1的X线衍射图案的图。

图16是表示实施例1～5以及比较例1的P-E曲线的图。

图17是表示实施例1以及6～9的P-E曲线的图。

图18是实施例1～4以及比较例1的相对介电常数-组成曲线。

图19是实施例1以及6～8的相对介电常数-组成曲线。

图20是表示本发明的一个实施方式的记录装置的概略结构的图。

附图标记说明：