本发明专利技术提供液体喷射头及使用其的液体喷射装置以及压电元件，该液体喷射头是具有耐久性优异且对环境的负荷小的压电元件的液体喷射头。一种液体喷射头，其具备：与喷射液滴的喷嘴开口连通的压力产生室、和具有压电体层及向所述压电体层施加电压的电极的压电元件，所述压电体层由包含含有钠、钾、锂、铌及钽的钙钛矿型氧化物和锰酸铋的固溶体构成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液体喷射头及使用该液体喷射头的液体喷射装置以及压电元件。
技术介绍
作为液体喷射头的代表例，例如，有喷墨式记录头，其用振动板构成与喷出墨滴的喷嘴开口连通的压力产生室的一部分，通过压电元件使该振动板变形而将压力产生室的墨水加压，使之作为墨滴从喷嘴开口喷出。作为用于喷墨式记录头的压电元件，有用两个电极夹持由呈现机电转换功能的压电材料、例如压电陶瓷构成的压电体层而构成的元件。这种压电元件作为弯曲振动模式的驱动器装置搭载于液体喷射头上。作为压电陶瓷，公知的有使用了具有高的位移性能的锆钛酸铅(PZT)的液体喷射头(参照专利文献1)。但是，从环境污染的观点考虑，要求使用抑制了有害物质即铅的含量的压电陶瓷的液体喷射头。在此，从目前来看，作为不含铅的压电陶瓷，公知的有例如用 ABO3表示的具有钙钛矿型结构的(K，Na)NbO3(铌酸钾钠)等具有钾、钠及铌的所谓的KNN 系材料(例如，参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2001-223404号公报专利文献2 日本特开2008-50206号公报
技术实现思路
但是，KNN系材料存在介电损耗(TanS)比较高、耐久性不充分的问题。另外，这种问题不仅限于以喷墨式记录头为代表的液体喷射头，在搭载于其它装置的压电元件等中也同样存在。本专利技术是鉴于这种情况而开发的，其目的在于提供具有耐久性优异且对环境的负荷小的压电元件的液体喷射头及使用该液体喷射头的液体喷射装置以及压电元件。为解决上述课题，本专利技术的方式提供一种液体喷射头，其具备与喷射液滴的喷嘴开口连通的压力产生室和具有压电体层及向所述压电体层施加电压的电极的压电元件，所述压电体层由包含含有钠、钾、锂、铌及钽的钙钛矿型氧化物和锰酸铋的固溶体构成。在该方式中，成为具有Tan δ小、耐久性优异且对环境的负荷小的压电元件的液体喷射头。另外，成为具有耐水性也优异的压电元件的液体喷射头。另外，优选相对于所述含有钠、钾、锂、铌及钽的钙钛矿型氧化物，含有0. 25mol% 以上Imol%以下的所述锰酸铋。根据此构成，成为具有耐久性更优异的压电元件的液体喷射头。而且，优选所述压电体层还含有锆酸钙。根据此构成，耐久性优异，并且成为具有介电常数高且温度稳定性优异的压电元件的液体喷射头。另外，优选相对于所述含有钠、钾、锂、铌及钽的钙钛矿型氧化物，含有Imol %以上4mol%以下的所述锆酸钙。根据此构成，成为具有耐久性更优异、介电常数高且温度稳定性优异的压电元件的液体喷射头。本专利技术的其它方式的液体喷射装置，其特征为，具备上述方式的液体喷射头。在这种方式中，成为耐久性优异且对环境的负荷小的液体喷射装置。另外，成为具有耐水性也优异的压电元件的液体喷射装置。本专利技术的压电元件其特征为，具有压电体层及向所述压电体层施加电压的电极， 所述压电体层由包含含有钠、钾、锂、铌及钽的钙钛矿型氧化物及锰酸铋的固溶体构成。根据此构成，成为耐久性优异且对环境的负荷小的压电元件。另外，成为耐水性也优异的压电元件。而且，在所述压电元件中，优选所述压电体层还含有锆酸钙。根据此构成，成为耐久性优异、同时介电常数高且温度稳定性优异的压电元件。附图说明图1是实施方式1的记录头的分解立体图2是实施方式1的记录头的截面图3是表示实施方式1的压电材料的制造方法例的流程图图4是表示试样3及试样7的X射线衍射图的图5是表示试样15的d33的温度变化的图6是试样3的SEM观察照片；图7是试样7的SEM观察照片；图8是试样15的SEM观察照片；图9是其它实施方式的液体喷射装置的立体图。符号说明10、喷墨式记录头(液体喷射头)21、压力产生室22、流路形成基板23、振动板对、压力产生室底板30、流路单元31、墨水供给口形成基板32、贮存器33、贮存器形成基板34、喷嘴开口35、喷嘴板36、喷嘴连通孔40、压电元件43、第一电极(电极层)44、压电体层45、第二电极(电极层)50、配线基板51、配线层52、基底薄膜53、绝缘材料具体实施例方式(实施方式1)图1是表示本专利技术的实施方式1的液体喷射头的一例即喷墨式记录头的概略构成的分解立体图，图2是喷墨式记录头的截面图。如图示，喷墨式记录头10由驱动器单元20、固定有驱动器单元20的一个流路单元 30、和与驱动器单元20连接的配线基板50构成。驱动器单元20为具备压电元件40的驱动器装置，其具有形成了压力产生室21的流路形成基板22、设置于流路形成基板22的一面侧的振动板23、和设置于流路形成基板22 的另一面侧的压力产生室底板24。流路形成基板22例如由具有150 μ m左右厚度的氧化铝(Al2O3)、氧化锆(&02) 等陶瓷板构成，在本实施方式中，多个压力产生室21形成两列沿着其宽度方向排列设置的列。而且，在该流路形成基板22的一面，例如固定有由厚度10 μ m的氧化锆薄板构成的振动板23，压力产生室21的一面利用该振动板23封闭。压力产生室底板M固定于流路形成基板22的另一面侧，且封闭压力产生室21的另一面，并且，具有设置于压力产生室21的长边方向一个端部附近且连通压力产生室21和后述的贮存器的供给连通孔25、及设置于压力产生室21的长度方向另一端部附近且与后述的喷嘴开口 ；34连通的喷嘴连通孔26。而且，压电元件40分别设置于与振动板23上的各压力产生室21相对的区域，例如，在本实施方式中，压力产生室21的列设定为两列，因此，压电元件40的列也设定为两列。在此，各压电元件40由设置于振动板23上的第一电极(电极层)43、各压力产生室21每个都独立设置的压电体层(压电陶瓷层)44、和设置于各压电体层44上的第二电极 (电极层)45构成。另外，在本实施方式中，压电体层44 一般情况下是膜厚厚(例如10 IOOOym)的压电材料，例如，采用在将金属氧化物、金属碳酸盐的粉末进行物理性混合、粉碎、成形之后进行烧结等的固相法等制作的所谓成块的压电体层44。另外，第一电极43遍及排列设置的压电体层44而设置，成为各压电元件40的共通电极，作为振动板的一部分发挥功能。当然，也可以将第一电极43分别设置于各压电体层44。另外，驱动器单元20的各层即流路形成基板22、振动板23及压力产生室底板M 是将粘土状的陶瓷材料、所谓的绿色薄板成形为规定的厚度，例如，穿设压力产生室21等后，层叠烧结，由此不需要粘接剂就可以一体化。而且，之后在振动板23上形成压电元件 40。而且，在本实施方式中，第一电极43上形成的压电体层44在本专利技术中，使用由包含钙钛矿型氧化物和锰酸铋(例如BiMnO3)的固溶体构成的压电材料，所述钙钛矿型氧化物含有钠(Na)、钾(K)、锂(Li)、铌(Nb)及钽(Ta)。另外，所谓钙钛矿型氧化物是具有钙钛矿型结构的化合物。该钙钛矿型结构即ABO3S结构的A位置，氧配位数为12，另外，B位置氧配位数为6，制成八面体(octahedron)。而且，Na、K、Li及根据需要含有的Ca位于A位置，Nb、Ta及根据需要含有的^ 位于B位置。而且，构成压电体层44的压电材料含有锰酸铋，但该锰酸铋中Bi位于上述钙钛矿型氧化物的A位置，Mn位于B位置，从而也可以成为A 位置为Na、K、Li、Bi及根据需要含有的Ca、B位置为Nb本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种液体喷射头，其特征在于，具备：与喷射液滴的喷嘴开口连通的压力产生室、和具有压电体层及向所述压电体层施加电压的电极的压电元件，所述压电体层由包含含有钠、钾、锂、铌及钽的钙钛矿型氧化物和锰酸铋的固溶体构成。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小兴，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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