[发明专利]压电材料、压电元件、液体喷射头、液体喷射装置、超声波传感器、压电电机以及发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及在搭载于致动器、超声波振荡器等超声波设备、超声波电机、压力传感器、IR传感器等的热释电元件等其他装置的压电元件等中所使用的压电材料、使用它的压电元件、液体喷射头、液体喷射装置、超声波传感器、压电电机以及发电装置。 

背景技术

以往，对作为构成搭载于致动器、超声波振荡器等超声波设备、超声波电机、压力传感器、IR传感器等的热释电元件等其他装置的压电元件等的压电体层（压电陶瓷）而使用的压电材料要求高压电特性，作为代表例，可举出锆钛酸铅（PZT）。 

然而，从环境问题的观点考虑，需求一种抑制铅的含量的压电材料。作为这样的非铅系压电材料，有K_xNa（_1-x）NbO₃、（Ba,Na）TiO₃等含碱金属的压电材料、BiFeO₃-BaTiO₃等压电材料。 

作为这样的压电材料，已知通过使用准同型相界（MPB：Morphotoropic Phase Boundary）附近的组成来得到大的压电特性。然而，在以组成为横轴、温度为纵轴的相图中，对于PZT而言，MPB线与温度轴几乎平行或者与组成轴垂直，但对于非铅系压电材料而言，通常，其MPB相对于温度轴倾斜（例如，参照专利文献1的图1等）。这样MPB线倾斜的情况下，即便根据要求特性选择在特定的温度例如室温下位于MPB上的组成，但若使用环境温度变化，在组成-温度状态图上也会从MPB偏离，进而有如下问题：存在因使用环境温度的变化、使用中的发热等而元件的压电特性、介电特性降低的温度区域。 

因此，出于在上述相图中使MPB线尽量竖直，在常温附近使压电特性、介电特性大，并且在尽量高的温度下也能使用的期望，需求通常与压 电特性成反比例关系的居里温度（Tc）尽量高的压电材料。 

因此，提出了层叠多种不同组成的压电材料来改善温度依赖性的技术（参照专利文献2、3等），但有必须使用多种不同的压电材料的问题。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2009-215111号公报 

专利文献2：日本特开2003-277143号公报 

专利文献3：日本特开2011-181764号公报 

发明内容

如上所述，目前不存在与PZT相当的非铅系压电材料，迫切期望在宽的使用环境温度范围内压电特性、介电特性高，并且居里温度也高的非铅系压电材料的出现。 

应予说明，这样的问题不仅存在于喷墨式记录头，在喷出油墨以外的液滴的其他液体喷射头中自然也同样存在，另外，在液体喷射头以外使用的压电元件中也同样存在。 

本发明鉴于上述情况，以提供一种降低环境负担的、在宽的使用环境温度范围内压电特性、介电特性高，并且居里温度也高的压电材料及使用它的压电元件、液体喷射头、液体喷射装置、超声波传感器、压电电机以及发电装置为目的。 

解决上述课题的本发明的方式涉及一种压电材料，其特征在于，含有：第1成分，由在单独组成时为菱面体晶且居里温度为Tc1的具有钙钛矿型结构的复合氧化物构成，第2成分，由在单独组成时为菱面体晶以外的晶体且居里温度为Tc2的具有钙钛矿型结构的复合氧化物构成；其中，上述Tc1与上述Tc2之差的绝对值｜Tc1-Tc2｜为50℃以下。 

上述方式中，因不含铅，所以能够降低环境负担，成为在宽的使用环境温度范围内压电特性、介电特性高，并且居里温度也高的压电材料。 

在此，优选具有在以上述第1成分与上述第2成分的组成比为横轴、以温度为纵轴的相图中位于MPB线附近的组成。由此，通过选定各成分，从而能够在广泛的组成范围内实现在使用环境温度范围内压电特性、介电特性高，并且居里温度也高的压电材料。 

并且，优选满足以下关系： 

｜Tc1-Tc2｜/｜Tc1＋Tc2｜≤0.1。 

由此，通过进一步限定Tc1与Tc2之差的绝对值｜Tc1-Tc2｜的范围，从而能够更可靠地实现在使用环境温度范围内压电特性、介电特性高，并且居里温度也高的压电材料。 

另外，优选居里温度为280℃以上。由此，能够实现可在更宽的使用环境温度范围下使用的压电材料。