[发明专利]液体喷射头、液体喷射装置和压电元件

说明书

技术领域

本发明涉及具备用于使与喷嘴开口连通的压力发生室内产生压力变化的且具有压电体层和对压电体层施加电压的电极的压电元件的液体喷射头、液体喷射装置及其中所使用的压电元件。

背景技术

作为在液体喷射头中使用的压电元件，有用两个电极夹持呈现电机械变换功能的压电材料，例如由结晶化后的介电材料制成的压电体层而构成的压电元件。这种压电元件，例如作为弯曲振动模式的致动器装置搭载在液体喷射头中。作为液体喷射头的代表例，例如以振动板构成与喷出墨滴的喷嘴开口连通的压力发生室的一部分并通过压电元件使该振动板变形来对压力发生室的墨水加压而从喷嘴开口喷出墨滴的喷墨式记录头。这种喷墨式记录头上搭载的压电元件，例如采用成膜技术在振动板整个表面形成均匀的压电材料层，利用光刻法将该压电材料层分割为与压力发生室对应的形状，按照每个压力发生室独立地形成压电元件。

作为这种压电元件所采用的压电材料，可以例举锆钛酸铅(PZT)(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2001-223404号公报

但是，由于在上述锆钛酸铅中含有铅，所以从环保的观点考虑，现要求使用不含有铅的强介电体构成的压电材料。作为不含铅的压电材料，例如具有以ABO₃表示的钙钛矿(perovskite)构造的BiFeO₃等，BiFeO₃类压电材料由于绝缘性低而存在有时发生漏电流等问题。另外，虽然对于通常采用的锆钛酸铅，进行了各种用于改善其特性的改良，但是对于BiFeO₃类压电材料，目前尚未取得何种进展。并且，这类问题不限于以喷墨式记录头为代表的液体喷射头，在其它装置中所搭载的致动器装置等的压电元件中也同样地存在。

发明内容

本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种具有不含铅的压电元件的液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件。

为了解决上述课题，本发明的液体喷射头具备与喷嘴开口连通的压力发生室和压电单元，该压电单元具备：第一电极；包含铁锰酸铋镧的压电体层，其形成在上述第一电极上；第二电极，其形成在上述压电体层的上述第一电极上，上述压电体层，在粉末X射线衍射图案中，以φ＝ψ＝0°测量时以20°＜2θ＜25°进行观测的衍射峰值的面积强度，为以20°＜2θ＜50°进行观测的衍射峰值的面积强度的总和的90％以上。由此，由于压电元件具备由不含铅的铁锰酸铋镧构成的压电体层，所以获得了变位特性优良的液体喷射头。

并且优选，上述第一电极，包括：含有氧化钛的第一氧化钛层；含有铂的铂层，其形成在第一氧化钛层上；及含有氧化钛的第二氧化钛层，其在上述铂层上形成，在上述第二氧化钛层上形成有上述压电体层。由此，易于获得由结晶在(100)面上优先配向的铁锰酸铋镧构成的压电体层。并且，这里所谓“在(100)面上优先配向”包括全部结晶在(100)面上配向的情况以及大部分结晶(例如，90％以上)在(100)面上配向的情况。

并且优选，上述第一电极，包括：含有铂的铂层；在上述铂层上形成的包含镍酸镧的厚度为50nm以上的LNO层，在上述LNO层上形成有上述压电体层。由此，易于获得在由铂层和LNO层构成的第一电极上形成的结晶在(100)面上优先配向的铁锰酸铋镧构成的压电体层。

并且优选，上述铁锰酸铋镧为下述通式表示的复合氧化物。由此，由下述通式(1)表示的复合氧化物能够获得作为强介电体的特性，从而可以制成具有不含铅而易于控制变形量的压电元件的液体喷射头。因此，能够获得具有易于控制喷出液滴尺寸的压电元件的液体喷射头。

(Bi_1-x，La_x)(Fe_1-y，Mn_y)O₃(1)

(0.10≤x≤0.20，0.01≤y≤0.09)

并且，在上述通式(1)中，优选0.17≤x≤0.20，更优选0.19≤x≤0.20，并且优选0.01≤y ≤0.05。由此，能够获得变形量更大的压电元件。

本发明的另一方式，为具有上述液体喷射头的液体喷射装置。在该方式中，上述液体喷射头具有不含铅而变位特性优良的压电元件，从而获得不会对环境带来恶劣的影响且可靠性优良的液体喷射装置。