[發明專利]壓電元件、液滴噴出頭、致動器以及振子

在審

• 申請號: 202310126009.6
• 申請日: 2023-02-01
• 公開（公告）號: CN116568117A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 北田和也;大橋幸司;濱田泰彰;矢野凱己
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H10N30/30
• 分類號: H10N30/30;H10N30/20;B41J2/14;B41J2/01
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 蘇萌萌

本發明提供一種可以提升電氣特性的壓電元件、液滴噴出頭、致動器以及振子。壓電元件(44)具備：第一電極(441)，其被形成在基板(36)上；種子層(442)，其被形成在第一電極(441)上；壓電體膜(443)，其被形成在種子層(442)上，并含有鉀、鈉以及鈮；第二電極(444)，其被形成在壓電體膜(443)上，壓電體膜(443)含有鋰以及一種以上的第一過渡元素，種子層(442)含有鉍，當將壓電體膜(443)在層疊方向上進行二等分，并將第二電極(444)側設為第一區域(443f)且將第一電極(441)側設為第二區域(443s)時，第一區域(443f)和第二區域(443s)的分界(s2)處的由二次離子質譜測量而得到的鉍強度為，壓電體膜(443)的由二次離子質譜測量而得到的最大鉍強度的五百分之一以下。

技術領域

本發明涉及一種壓電元件、液滴噴出頭、致動器以及振子。

背景技術

一直以來，代替鈦酸鋯酸鉛等鉛類壓電材料而使用了非鉛類壓電材料的壓電元件的開發正在推進中。例如，在專利文獻1中，公開了一種使用含有鉍、鐵、鋇以及鈦的非鉛類壓電材料的壓電元件。該壓電元件具備上述非鉛類壓電材料的復合氧化物層、和含有鉍、鐵、鋅以及鎳中的至少一種的緩沖層。緩沖層也被稱為種子層，其被設為承擔使復合氧化物層的結晶取向一致的功能。

然而，在專利文獻1所記載的壓電元件中，存在如下的課題，即，當在壓電材料中使用了鈮酸鉀鈉時，提升電氣特性會較為困難。詳細而言，鈮酸鉀鈉是較為被看好的非鉛類壓電材料之一。當將上述的緩沖層使用于鈮酸鉀鈉的復合氧化物層時，會由于制造時的熱處理而使得緩沖層中所含有的元素易于擴散至復合氧化物層中。當緩沖層的元素發生擴散時，會致使復合氧化物層的結晶取向變得易于受到干擾，從而存在壓電元件的電氣特性下降的情況。即，在使用了鈮酸鉀鈉的壓電元件中，需求提升電氣特性。

專利文獻1：日本特開2013-201407號公報

發明內容

壓電元件具備：第一電極，其被形成在基板上；種子層，其被形成在所述第一電極上；壓電體膜，其被形成在所述種子層上，并含有鉀、鈉以及鈮；第二電極，其被形成在所述壓電體膜上，所述壓電體膜含有鋰以及一種以上的第一過渡元素，所述種子層含有鉍，當將所述壓電體膜在層疊方向上進行二等分，并將所述第二電極側設為第一區域且將所述第一電極側設為第二區域時，所述第一區域和所述第二區域的分界處的由二次離子質譜測量而得到的鉍強度為所述壓電體膜的由所述二次離子質譜測量而得到的最大鉍強度的五百分之一以下。

液滴噴出頭具備上述的壓電元件、和基板，并具有：噴嘴板，其形成有噴出液滴的噴嘴；壓力室基板，其形成與所述噴嘴連通的壓力室，所述基板形成所述壓力室的壁面的一部分，所述壓電元件被形成在所述基板上。

致動器具備上述的壓電元件，并具有：驅動部，其通過所述壓電元件而被驅動；電壓施加部，其向所述壓電元件施加電壓。

振子具備上述的壓電元件，并具有電荷檢測部，所述電荷檢測部對通過所述壓電元件的位移而產生的電荷量進行檢測，并輸出與所述電荷量相應的信號。

附圖說明

圖1為表示包括第一實施方式所涉及的液滴噴出頭的記錄裝置的概要結構的示意圖。

圖2為液滴噴出頭的分解立體圖。

圖3為包括圖2中的線段A-A、并沿著XZ平面的剖視圖。

圖4為表示壓電元件的結構的平面圖。

圖5為包括圖4中的線段E-E、并沿著YZ平面的剖視圖。

圖6為表示由SIMS測量而實現的實施例1的深度方向曲線的圖。

圖7為表示由SIMS測量而實現的比較例1的深度方向曲線的圖。

圖8為表示實施例1以及比較例1中的施加電場和極化之間的關系的歷史曲線的曲線圖。