[發(fā)明專利]壓電材料、壓電元件、液體噴射頭、液體噴射裝置、超聲波傳感器、壓電電機以及發(fā)電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410119623.0
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN104250098A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 角浩二;北田和也;酒井朋裕;濱田泰彰;一色鐵也;木村里至;伊藤彰雄;半田恒雄
• 申請（專利權(quán)）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/495;H01L41/187;B41J2/045
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 苗堃;金世煜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在搭載于致動器、超聲波振蕩器等超聲波設(shè)備、超聲波電機、壓力傳感器、IR傳感器等的熱釋電元件等其他裝置的壓電元件等中所使用的壓電材料、使用它的壓電元件、液體噴射頭、液體噴射裝置、超聲波傳感器、壓電電機以及發(fā)電裝置。?

背景技術(shù)

以往，對作為構(gòu)成搭載于致動器、超聲波振蕩器等超聲波設(shè)備、超聲波電機、壓力傳感器、IR傳感器等的熱釋電元件等其他裝置的壓電元件等的壓電體層（壓電陶瓷）而使用的壓電材料要求高壓電特性，作為代表例，可舉出鋯鈦酸鉛（PZT）。?

然而，從環(huán)境問題的觀點考慮，需求一種抑制鉛的含量的壓電材料。作為這樣的非鉛系壓電材料，有K_xNa（_1-x）NbO₃、（Ba,Na）TiO₃等含堿金屬的壓電材料、BiFeO₃-BaTiO₃等壓電材料。?

作為這樣的壓電材料，已知通過使用準同型相界（MPB：Morphotoropic?Phase?Boundary）附近的組成來得到大的壓電特性。然而，在以組成為橫軸、溫度為縱軸的相圖中，對于PZT而言，MPB線與溫度軸幾乎平行或者與組成軸垂直，但對于非鉛系壓電材料而言，通常，其MPB相對于溫度軸傾斜（例如，參照專利文獻1的圖1等）。這樣MPB線傾斜的情況下，即便根據(jù)要求特性選擇在特定的溫度例如室溫下位于MPB上的組成，但若使用環(huán)境溫度變化，在組成-溫度狀態(tài)圖上也會從MPB偏離，進而有如下問題：存在因使用環(huán)境溫度的變化、使用中的發(fā)熱等而元件的壓電特性、介電特性降低的溫度區(qū)域。?

因此，出于在上述相圖中使MPB線盡量豎直，在常溫附近使壓電特性、介電特性大，并且在盡量高的溫度下也能使用的期望，需求通常與壓?電特性成反比例關(guān)系的居里溫度（Tc）盡量高的壓電材料。?

因此，提出了層疊多種不同組成的壓電材料來改善溫度依賴性的技術(shù)（參照專利文獻2、3等），但有必須使用多種不同的壓電材料的問題。?

現(xiàn)有技術(shù)文獻?

專利文獻?

專利文獻1：日本特開2009-215111號公報?

專利文獻2：日本特開2003-277143號公報?

專利文獻3：日本特開2011-181764號公報?

發(fā)明內(nèi)容

如上所述，目前不存在與PZT相當?shù)姆倾U系壓電材料，迫切期望在寬的使用環(huán)境溫度范圍內(nèi)壓電特性、介電特性高，并且居里溫度也高的非鉛系壓電材料的出現(xiàn)。?

應(yīng)予說明，這樣的問題不僅存在于噴墨式記錄頭，在噴出油墨以外的液滴的其他液體噴射頭中自然也同樣存在，另外，在液體噴射頭以外使用的壓電元件中也同樣存在。?

本發(fā)明鑒于上述情況，以提供一種降低環(huán)境負擔的、在寬的使用環(huán)境溫度范圍內(nèi)壓電特性、介電特性高，并且居里溫度也高的壓電材料及使用它的壓電元件、液體噴射頭、液體噴射裝置、超聲波傳感器、壓電電機以及發(fā)電裝置為目的。?

解決上述課題的本發(fā)明的方式涉及一種壓電材料，其特征在于，含有：第1成分，由在單獨組成時為菱面體晶且居里溫度為Tc1的具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物構(gòu)成，第2成分，由在單獨組成時為菱面體晶以外的晶體且居里溫度為Tc2的具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物構(gòu)成；其中，上述Tc1與上述Tc2之差的絕對值｜Tc1-Tc2｜為50℃以下。?

上述方式中，因不含鉛，所以能夠降低環(huán)境負擔，成為在寬的使用環(huán)境溫度范圍內(nèi)壓電特性、介電特性高，并且居里溫度也高的壓電材料。?

在此，優(yōu)選具有在以上述第1成分與上述第2成分的組成比為橫軸、以溫度為縱軸的相圖中位于MPB線附近的組成。由此，通過選定各成分，從而能夠在廣泛的組成范圍內(nèi)實現(xiàn)在使用環(huán)境溫度范圍內(nèi)壓電特性、介電特性高，并且居里溫度也高的壓電材料。?

并且，優(yōu)選滿足以下關(guān)系：?

｜Tc1-Tc2｜/｜Tc1＋Tc2｜≤0.1。?

由此，通過進一步限定Tc1與Tc2之差的絕對值｜Tc1-Tc2｜的范圍，從而能夠更可靠地實現(xiàn)在使用環(huán)境溫度范圍內(nèi)壓電特性、介電特性高，并且居里溫度也高的壓電材料。?

另外，優(yōu)選居里溫度為280℃以上。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)可在更寬的使用環(huán)境溫度范圍下使用的壓電材料。?