[发明专利]压电元件、多层压电元件、排液头、排液装置、超声波马达、光学装置和电子装置

说明书

本发明提供压电元件、多层压电元件、排液头、排液装置、超声波马达、光学装置和电子装置。在宽运行温度范围内稳定运行的无铅压电元件含有无铅压电材料。该压电元件包括第一电极、第二电极和压电材料，该压电材料包括由(Ba_1‑xCa_x)_a(Ti_1‑yZr_y)O₃(1.00≤a≤1.01，0.02≤x≤0.30，0.020≤y≤0.095，和y≤x)表示的钙钛矿型金属氧化物作为主要成分和在该钙钛矿型金属氧化物中引入的锰。相对于100重量份的该钙钛矿型金属氧化物，锰含量为0.02重量份‑0.40重量份，基于金属。

本申请是申请号为201280033361.5、申请日为2012年06月26日、发明名称为“压电元件、多层压电元件、排液头、排液装置、超声波马达、光学装置和电子装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明主要涉及压电元件、多层压电元件、排液头、排液装置、超声波马达、光学装置和电子装置。具体地，本发明涉及不含铅并且在运行温度范围内稳定地运行的压电元件、多层压电元件、排液头、排液装置、超声波马达、光学装置和电子装置。

背景技术

ABO₃钙钛矿型金属氧化物例如锆酸钛酸铅(以下称为“PZT”)典型地用作压电材料。由于PZT含有铅作为A位点元素，因此担心PZT对环境的影响。因此，使用无铅钙钛矿型金属氧化物的压电材料是高度希望的。

含有钙钛矿型金属氧化物的无铅压电材料的实例为钛酸钡。已进行了钛酸钡基材料的研究和开发以改善钛酸钡的性能并且已公开了使用这样的材料的器件。PTL 1公开了使用添加有Mn、Fe或Cu并且用Ca置换一些A位点的钛酸钡的压电元件。这些压电元件具有比钛酸钡优异的机械品质因数，但具有低的压电性能。因此，需要高电压来驱动压电元件。

PTL 2公开了使用通过将Ba和B添加到钛酸钡中而制备的材料的致动器和排液头。该材料具有低烧结温度的优点，但具有低达65[pC/N]的压电常数d₃₃。因此，需要高电压来驱动压电元件。

在严酷的环境例如夏季太阳下的汽车车厢中，具有80℃以下的居里温度的压电材料可能经历去极化并因此可能失去压电性。由于作为驱动致动器的结果所产生的热，可能失去压电性。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本专利公开No.2010-120835

PTL 2：日本专利公开No.2011-032111

发明内容

技术问题

本发明提供在宽运行温度范围内稳定运行的无铅压电元件。

问题的解决方案

本发明的第一方面提供压电元件，其包括第一电极、第二电极和压电材料。该压电材料包括由通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物作为主要成分、和在该钙钛矿型金属氧化物中引入的锰：

(Ba_1-xCa_x)_a(Ti_1-yZr_y)O₃(其中1.00≤a≤1.01，0.02≤x≤0.30，0.020≤y≤0.095，和y≤x) (1)

相对于100重量份的该钙钛矿型金属氧化物，锰含量为0.02重量份-0.40重量份，基于金属。

本发明的第二方面提供多层压电元件，其包括压电材料层和包括内部电极的电极。将该压电材料层和该电极交替地层叠。该压电材料层各自含有由通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物作为主要成分、和在该钙钛矿型金属氧化物中引入的锰：