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(Ba1-xCax)a(Ti1-yZry)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。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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
本专利技术主要涉及压电元件、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，本专利技术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。
技术介绍
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。PTLl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。PTL2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°C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PTLl:日本专利公开 N0.2010-120835PTL2:日本专利公开 N0.2011-032111
技术实现思路
技术问题本专利技术提供在宽运行温度范围内稳定运行的无铅压电元件。问题的解决方案本专利技术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(I)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:(Ba1^xCax) ,(Ti1^yZry) O3 (其中 1.00 ≤ a ≤ 1.01,0.02 ≤ x ≤ 0.30,0.020 ^ y ^ 0.095，和 y ≤ x) (I)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。本专利技术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(I)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:(Ba1^xCax) ,(Ti1^yZry) 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，猛含量为0.02重量份-0.40重量份，基于金属。本专利技术的第三方面提供排液头，包括:液室和与该液室连通的排出口，该液室包括振动单元，该振动单元包括上述的压电元件或多层压电元件。本专利技术的第四方面提供排液装置，包括:用于输送记录介质的输送单元和上述的排液头。本专利技术的第五方面提供超声波马达，包括:振动部件和与该振动部件接触的移动部件，该振动部件包括上述的压电元件或多层压电元件。本专利技术的第六方面提供光学装置，包括驱动单元，该驱动单元包括上述的超声波马达。本专利技术的第七方面提供电子装置，包括压电声部件，该压电声部件包括上述的压电元件或多层压电元件。本专利技术的有利效果能够提供在宽运行温度范围内稳定地运行的无铅压电元件。也能够提供使用该无铅压电元件的排液头、排液装置、超声波马达、光学装置和电子装置。【附图说明】图1是表示根据本专利技术的实施方案的压电元件的示意图。图2A和2B表示根据本专利技术的实施方案的排液头。图3A和3B均为表示根据本专利技术的实施方案的超声波马达的示意图。图4是表示制备例1-73的压电陶瓷的X和y之间的关系的坐标图。图5A和5B均为表示根据本专利技术的实施方案的多层压电元件的横截面图。图6是表示根据本专利技术的实施方案的排液装置的示意图。图7是表示该排液装置的另一示意图。图8A和SB是表示根据本专利技术的实施方案的光学装置的示意图。图9是表示该光学装置的示意图。图10是表示根据本专利技术的实施方案的电子装置的示意图。【具体实施方式】现在对本专利技术的实施方案进行说明。图1是表示根据本专利技术的一个实施方案的压电元件的示意图。该压电元件包括压电材料2、和与压电材料2相关联的第一电极I和第二电极3。该压电元件至少包括第一电极、压电材料和第二电极。该压电材料含有由通式(I)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(Mn):(Ba1^xCax) ,(Ti1^yZry) O3 (1.00 ≤ a ≤ 1.01，0.02 ≤x ≤ 0.30,0.020 ≤ y ≤ 0.095，和y≤X) (1)相对于100重量份的该金属氧化物,Mn含量为0.02重量份-0.40重量份,基于金属。第一和第二电极的每个由具有约5nm_约2000nm的厚度的导电层构成。用于形成电极的材料可以是通常在压电元件中使用的任何材料。其实例包括金属例如T1、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、N1、Pd、Ag 和 Cu 以及它们的化合物。第一和第二电极可各自由这些材料中的一种组成或者可各自由通过将这些材料中的两种以上层叠而制备的多层结构构成。第一和第二电极可由彼此不同的材料组成。制造第一和第二电极的方法可以是任何方法。例如，可通过将金属糊烘焙、通过溅射、或者通过气相沉积而形成电极。可根据需要将第一和第二电极图案化。本说明书中，钙钛矿型金属氧化物是指具有其为Iwanami Rikagaku Jiten,第5版(于1998年2月20日由Iwanami Shoten Publi shers出版)中所述的理想的立方晶体结构的钙钛矿型结构的金属氧化物。具有钙钛矿型结构的金属氧化物通常用化学式ABO3表示。钙钛矿型金属氧化物中的元素A和元素B为离子形式并且分别占据称为A位点和B位点的晶胞中的特定位置。例如，立方晶系的晶胞中，元素A占据立方体的顶点并且元素B占据立方体的体心位置。元素0是阴离子形式的氧并且占据立方体的面心位置。由上述通式(I)表示的金属氧化物中，钡(Ba)和钙(Ca)是占据A位点的金属元素并且钛(Ti)和锆(Zr)是占据B位点的金属元素。应指出的是，Ba和Ca原子的一些可占据B位点和/或Ti和Zr原子的一些可占据A位点。通式(I)中,B位点元素与0的摩尔比为1: 3。具有B位点元素/ 0之比的金属氧化物轻微地偏离该值，例如1.00: 2.94至1.00: 3.06仍包括在本专利技术的范围内，只要该金属氧化物具有钙钛矿型结构作为主相。通过X-射线衍射或电子束衍射进行的结构分析能够用于确定例如金属氧化物是否具有钙钛矿型结构。该压电材料可呈任何形式，例如陶瓷、粉末、单晶、膜、浆料等，但优选为陶瓷。本说明书中，“陶瓷”是指晶粒的聚集体(也称为块体)，其基本上由金属氧化物组成并且通过热处理而巩固，并且是多晶。“陶瓷”也可指烧结后已进行了加工的陶瓷。上述通式(I)中，a表示A位点中Ba和Ca的总摩尔量与B位点中Ti和Zr的总摩尔量之比并且在1.00 ≤ a ≤1.01的范围内。a小于1.00时，容易发生本文档来自技高网...
【技术保护点】
压电元件，包括：第一电极；第二电极；和压电材料，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，(Ba1?xCax)a(Ti1?yZry)O3(其中1.00≤a≤1.01，0.02≤x≤0.30，0.020≤y≤0.095，和y≤x)(1)其中相对于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。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.05 JP 2011-1493611.压电元件，包括: 第一电极； 第二电极；和 压电材料，包括: 由通式(I)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，(BahCax) a(Ti1IZry)O3 (其中 1.00 ≤ a ≤ 1.01，0.02 ≤ x ≤ 0.30,0.020 ≤ y ≤ 0.095，和y≤X) (I) 其中相对于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。2.根据权利要求1的压电元件，其中该压电材料由具有Iμ m-10 μ m的平均圆当量直径的晶粒构成。3.根据权利要求1或2的压电元件，其中该压电材料具有93%-100%的相对密度。4.根据权利要求1-3中任一项的压电元件，其中该压电材料的主要成分中的X和y分别满足0.125 ^ X ^ 0.175和0.055 ^ y ^ 0.09，并且相对于100重量份的该钙钛矿型金属氧化物，猛含量为0.02重量份-0.10重量份,基于金属。5.根据权利要求1-3中任一项的压电元件，其中该压电材料的主要成分中的X和y分别满足0.155 < X < 0.300和0.041 ^ 0.069，并且相对于10...
【专利技术属性】
技术研发人员：林润平，武田宪一，小山信也，明石健一，古田达雄，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：
国别省市：
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