[发明专利]压电材料、压电元件和电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电材料，更具体地涉及一种无铅压电材料。另外，本发明还涉及均使用上述压电材料的压电元件和多层压电元件、用于制造多层压电元件的方法以及液体排放头、液体排放装置、超声马达、光学设备、振动装置、灰尘去除装置、成像设备和电子设备。

背景技术

含有铅的锆钛酸铅是一种代表性压电材料并已经用在各种压电装置(例如致动器、振荡器、传感器和过滤器)中。然而，已经指出，当含有铅的压电装置一旦被丢弃并暴露于酸雨时，包含在压电材料中的铅成分就溶解在酸雨中并被土壤吸收，由此可能不利地影响生态系统。因而，为了实现无铅压电装置，已经积极地进行了无铅压电材料的研究和开发。

根据NPL1，当少量钛酸钡固溶在作为反铁电物质的铌酸钠中时，铌酸钠变成铁电物质。此外，NPL1已经公开了剩余极化强度、矫顽磁场、压电常数和机电耦合系数，这些都是在1,200℃到1,280℃烧结浓度为5％到20％的含有钛酸钡的化合物时获得的。NPL1中公开的无铅材料还不包含钾，这使得烧结困难并且降低了抗湿性。此外，NPL1中公开的材料的居里温度高于钛酸钡的居里温度(110℃到120℃)，钛酸钡是代表性无铅压电材料。NPL1还公开了化合物(Na_0.9Ba_0.1)(Nb_0.9Ti_0.1)O₃的居里温度是230℃，在该温度能够获得143pC/N的最大压电常数d₃₃。

另外，PTL1已经公开，当向压电陶瓷(其是铌酸钠和钛酸钡的固溶体)添加钴时，压电常数提高。另外，PTL1还公开，在PTL1的压电材料当中，至少包含一种样品，该样品由于10⁶Ω或更小的低绝缘特性而难以被极化。

引用列表

专利文献

PTL1:日本专利特开No.2009-227535

非专利文献

NPL1：2006年美国陶瓷协会会刊，J.T.Zeng等人，第89卷第2,828至2,832页。

发明内容

技术问题

根据相关技术，为了改进通过在铌酸钠中固溶钛酸钡获得的压电材料(以下称为“NN-BT”)的压电常数，必须在1,200℃到1,280℃的高温执行烧结，另外，不可避免地必须使用昂贵且还被认为是有害物质的钴。而且，还存在的问题是含有钴的NN-BT的绝缘电阻不一定高。

为了解决上述问题而做出了本发明，本发明提供了一种不含有铅、钾和钴的压电材料，该压电材料具有100℃以上的居里温度，能够在低于1200℃的低温进行烧结，并且具有优良的绝缘和压电特性。另外，本发明提供了压电元件和多层压电元件，它们均使用以上所述的无铅压电材料，本发明还提供了均使用以上描述的压电元件或多层压电元件的液体排放头、超声马达和灰尘去除装置。

问题解决方案

解决上述问题的根据本发明第一方面的压电材料是包括由如下通式(1)表示的钙钛矿类型的金属氧化物的压电材料，

(1-x){(Na_yBa_1-z)(Nb_zTi_1-z)O₃}-xBiFeO₃    (1)

(在该通式中，保持0<x≤0.015,0.80≤y≤0.95,并且0.85≤z≤0.95)。

根据本发明的第二方面的压电元件包括第一电极、压电材料和第二电极，并且所述压电材料是根据本发明的第一方面的压电材料。

根据本发明的第三方面的多层压电元件包括压电材料层和包括至少一个内部电极的电极层，所述压电材料层和所述电极层被交替地层压至彼此。在所述多层压电元件中，所述压电材料层包括上述的压电材料

根据本发明的第四方面的液体排放头包括与喷射端口连通的液体腔室、振动部和上述的压电元件或多层压电元件。

根据本发明的第五方面的液体排放装置包括用于记录介质的输送单元和上述的液体排放头。

根据本发明的第六方面的超声马达包括：振动体，该振动体包括上述的压电元件或多层压电元件；以及与所述振动体接触的运动体。

根据本发明的第七方面的光学设备包括上述超声马达，该超声马达位于驱动部中。

根据本发明第八方面的振动装置包括：振动体；和上述的压电元件或多层压电元件。

根据本发明的第九方面的灰尘去除装置包括上述的振动装置，该振动装置位于振动部中。