[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，从喷嘴开口喷出液滴的液体喷射头及液体喷射装置。所述压电元件具备由压电材料组成的压电体层和电极。

背景技术

作为压电元件有如下构成的元件：将由呈现机电转换功能的压电材料例如结晶化介电材料所形成的压电体层，用2个电极夹持而构成。这种压电元件例如作为弯曲振动模式的致动器装置被搭载于液体喷射头。作为液体喷射头的代表例，例如有如下的喷墨式记录头，即，将与喷出墨滴的喷嘴开口连通的压力发生室的一部分用振动板构成，使该振动板通过压电元件变形而将压力发生室的油墨加压，从喷嘴开口作为墨滴喷出的喷墨式记录头。搭载在这种喷墨式记录头的压电元件例如是如下形成的：即，在振动板的整个表面上通过成膜技术形成均匀的压电材料层，以光刻法将该压电材料层切分成与压力发生室对应的形状，在每个压力发生室独立地形成。

作为用于这种压电元件的压电材料可举出锆钛酸铅(PZT)(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-223404号公报

发明内容

但是，从环境问题的观点出发，要求压电材料的低铅化。作为不含铅的压电材料，例如有具有以ABO₃表示的钙钛矿结构的BiFeO₃等。这样的含有Bi及Fe的BiFeO₃系的压电材料的相对介电常数比较低，因此存在压电特性(应变量)低的问题。并且，这样的问题不限于喷墨式记录头所代表的液体喷射头，搭载于其他装置的致动器装置等的压电元件中也同样存在。

本发明鉴于这样的情况，以提供对环境友好且相对介电常数高的液体喷射头、液体喷射装置以及压电元件为目的。

解决上述课题的本发明的形态为一种液体喷射头，其特征在于，具有压电元件，该压电元件具备压电体层和设置于所述压电体层的电极，其中，所述压电体层由含有含铁酸锰酸铋(鉄酸マンガン酸ビスマス)和钛酸钡的钙钛矿型化合物的压电材料形成，膜厚在3μm以下，且在(110)面优先取向。

该形态中，通过使所述压电体层由含有含铁酸锰酸铋和钛酸钡的钙钛矿型化合物的压电材料构成，膜厚在3μm以下，且在(110)面优先取向，从而制成具有低铅化，即含铅量低且相对介电常数高的压电体层的液体喷射头。

所述电极可以含有在(111)面取向的铂膜，所述压电体层形成在该铂膜上。由此，即使将在(111)面取向的铂膜作为电极，也能成为具有在(110)面取向的，低铅化且相对介电常数高的压电体层的液体喷射头。

另外，所述压电体层优选为自然取向的膜。由此，可提供具有不进行施加磁场进行取向的操作、在压电体膜的底层设置控制取向的层等操作就能获得的压电体层的液体喷射头。

所述前体溶液优选还含有SiO₂。由此，成为具有绝缘性优异的压电元件的液体喷射头。

另外，所述压电体层优选为，相对于所述钙钛矿型化合物含有0.5摩尔％～5摩尔％的SiO₂。由此，可成为具有可靠地低铅化的、相对介电常数高且绝缘性优异的压电体层的液体喷射头。

本发明的其他形态为一种液体喷射装置，其特征在于，具备上述形态的液体喷射头。该形态中，因为具备具有低铅化的、相对介电常数高的压电体层的液体喷射头，因此成为不给环境带来坏影响的、喷出特性优异的液体喷射装置。

另外，本发明的其他形态为一种压电元件，其特征在于，其具备压电体层和设置于所述压电体层的电极，其中，所述压电体层由含有含铁酸锰酸铋和钛酸钡的钙钛矿型化合物的压电材料形成，膜厚3μm以下，且在(110)面优先取向。该形态中，使所述压电体层由含有含铁酸锰酸铋和钛酸钡的钙钛矿型化合物的压电材料形成，膜厚3μm以下，且在(110)面优先取向，从而成为具有低铅化且相对介电常数高的压电体层的压电元件。

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的记录头的平面图及截面图。

图3是表示实施例1的P-V曲线的示意图。

图4是表示实施例2的P-V曲线的示意图。

图5是表示实施例3的P-V曲线的示意图。

图6是表示实施例4的P-V曲线的示意图。

图7是表示比较例1的P-V曲线的示意图。

图8是表示比较例2的P-V曲线的示意图。

图9是表示相对介电常数的测定结果的图。

图10是表示实施例1的XRD图形的图。

图11是表示实施例2的XRD图形的图。